Nanotecnologia verde desenvolvida por pesquisadores do Instituto Butantan combate parasitas da esquistossomose e larvas de Aedes aegypti

 

Inovação com patente concedida pelo INPI mostra que nanopartículas de prata produzidas com substrato de origem fúngica eliminam patógenos preservando o ecossistema aquático

Utilizando o conceito de nanotecnologia verde, cientistas do Laboratório de Desenvolvimento e Inovação (LDI) do Instituto Butantan desenvolveram nanopartículas de prata com altíssima eficácia contra o parasita causador da esquistossomose (Schistosoma mansoni) e contra larvas do mosquito Aedes aegypti, causador de doenças como dengue, zika e chikungunya. 

As nanopartículas formadas a partir da reação de compostos produzidos pelo fungo Aspergillus tubingensis com sal de prata eliminam esses patógenos de ambientes aquáticos, sem causar desequilíbrio no ecossistema, mantendo a vida dos microcrustáceos e peixes. 

Os resultados do estudo foram publicados em artigo científico na prestigiada revista internacional Environmental Science: Nano, do grupo editorial britânico Royal Society of Chemistry (RSC).

Sob coordenação da pesquisadora científica do LDI, Ana Olivia de Souza, em colaboração com o pesquisador Edison Barbieri, do Instituto de Pesca de São Paulo, o trabalho foi desenvolvido pelo pesquisador Luiz Gustavo Ribeiro durante seu doutorado, com a participação de especialistas do Laboratório de Parasitologia do Butantan.

"Nós temos algumas espécies de fungos que são efetivas na formação de nanopartículas metálicas. De todas as que avaliamos no laboratório, as nanopartículas obtidas com substratos produzidos pelo Aspergillus tubingensis foram as que apresentaram a maior atividade biocida e antimicrobiana, aliada a uma alta estabilidade ", afirma Ana Olivia de Souza.

A utilização de fungos em nanotecnologia verde é uma abordagem inovadora e sustentável. Diferente dos métodos químicos convencionais de síntese de nanopartículas metálicas, que empregam reagentes tóxicos, solventes poluentes e geram resíduos agressivos ao meio ambiente, o processo biológico empregado no Instituto Butantan utiliza o secretoma (conjunto de proteínas e substâncias produzidas pelo microrganismo) do fungo para a formação das nanopartículas. 

Isso é possível porque os fungos atuam como verdadeiras "nanofábricas". Na reação com íons metálicos (no caso do Butantan, foram usados íons de prata) as biomoléculas presentes no secretoma do fungo promovem a formação das nanopartículas. 

Essas biomoléculas atuam simultaneamente na redução dos íons de prata e na estabilização das nanopartículas criando um biocida biogênico, de origem natural, utilizado para controlar, neutralizar ou eliminar organismos vivos nocivos, como bactérias, fungos ou insetos.

O trabalho foi desenvolvido pelo pesquisador Luiz Gustavo Ribeiro com coordenação da pesquisadora científica do LDI, Ana Olivia de Souza

Da bancada à parceria com a Parasitologia

Inicialmente focada na caracterização físico-química e na avaliação de propriedades antimicrobianas contra fungos e bactérias patogênicas para humanos e plantas, a equipe de Ana Olivia percebeu que a tecnologia possuía um potencial muito mais amplo. O passo decisivo ocorreu quando os pesquisadores do LDI decidiram unir forças com os especialistas em doenças parasitárias da instituição.

“Sabendo que a esquistossomose é um grave problema de saúde pública que praticamente não possui opções de tratamento preventivo no ambiente, testamos as nanopartículas diretamente contra as cercárias [larva infectante do verme]. Ficamos impressionados com os resultados", diz o pesquisador Luiz Gustavo Ribeiro.

A esquistossomose, causada pelo helminto S. mansoni, afeta mais de 200 milhões de pessoas no mundo e permanece endêmica em diversas regiões do Brasil. A transmissão ocorre quando o indivíduo entra em contato com águas doces contaminadas por cercárias — a forma larval infectante liberada pelos caramujos aquáticos do gênero Biomphalaria.

O tratamento da doença é realizado com o medicamento praziquantel e a aplicação de moluscicidas químicos nos corpos d'água auxiliam no controle para exterminar os caramujos.

Entretanto, os moluscicidas químicos tradicionalmente usados, como a niclosamida, são altamente tóxicos para peixes, anfíbios e invertebrados aquáticos, apresentam elevado custo e se acumulam no ambiente. 

“Em vez de atingir a população de caramujos e destruir o ecossistema local, a nanopartícula biogênica tem maior seletividade e elimina diretamente a cercária, o elo infectante da cadeia epidemiológica”, esclarece Ana Olivia de Souza.

A utilização de fungos em nanotecnologia verde é uma abordagem inovadora e sustentável

Ataque cirúrgico à cercária da esquistossomose

Os resultados publicados pela revista científica Environmental Science: Nano, demonstraram a alta eficiência das nanopartículas de prata micogênicas, que em baixa concentração eliminou 100% das cercárias de S.mansoni em somente duas horas de exposição.

"Com a nanopartícula no ambiente aquático, a cercária é eliminada rapidamente antes de conseguir infectar o ser humano ou reinfectar o caramujo. Assim, é possível interromper o ciclo de transmissão da doença sem precisar erradicar o caramujo nem destruir a fauna aquática local", explica Luiz Gustavo Ribeiro.

O estudo avaliou também o impacto das nanopartículas nos diferentes estágios de desenvolvimento do caramujo Biomphalaria glabrata. Os estágios embrionários iniciais (blástula e gástrula) mostraram-se sensíveis à ação das nanopartículas em baixas concentrações, o que contribui para controlar a superpopulação do hospedeiro intermediário. Já os caramujos adultos demonstraram ser significativamente mais resistentes, confirmando a ação seletiva das nanopartículas sobre as formas infecciosas do parasita.

A pesquisadora Ana Olivia de Souza confere a qualidade da amostra no Laboratório de Desenvolvimento e Inovação

Nova arma de combate ao Aedes aegypti e às arboviroses

Outra abordagem do estudo foi expandir os testes para o mosquito Aedes aegypti que é um grande desafio de saúde pública no país. 

Em colaboração com pesquisadores do Laboratório de Parasitologia, especialistas em vetores, as nanopartículas foram testadas e apresentaram ação contra larvas do mosquito no quarto e último estágio de desenvolvimento após 48 horas de exposição contínua na água. A ação larvicida progressiva impede que o mosquito atinja a fase adulta, impedindo a proliferação do vetor na origem. Os resultados comprovaram a versatilidade da inovação nanotecnológica do Butantan. 

"Diante do cenário recorrente de epidemias de dengue no Brasil e do surgimento de populações de mosquitos resistentes aos inseticidas químicos tradicionais, pensamos: por que não testar a nanopartícula contra as larvas do Aedes aegypti? Vimos que ela funciona como um nanobioinseticida muito potente. Comparada a outros biopesticidas relatados na literatura internacional, a nossa nanopartícula micogênica exige doses substancialmente menores para atingir quase 100% de letalidade nas larvas", afirma Luiz Gustavo Ribeiro.

Entre os vírus transmitidos pelo A. aegypti, o da dengue parece ser o que se espalha mais rápido pelo mundo. Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), cerca de metade da população mundial está agora em risco de contrair dengue, com uma estimativa de 100 a 400 milhões de infecções a cada ano, enquanto o Brasil vive surtos e epidemias constantemente; com mais de 1 milhão de casos em 2025, e 6,6 milhões na epidemia de 2024. 

O segredo da seletividade e preservação ambiental

Um dos aspectos mais relevantes do trabalho publicado na Environmental Science: Nano foi a rigorosa avaliação ecotoxicológica conduzida em parceria com o Instituto de Pesca. A grande preocupação da comunidade científica ao introduzir qualquer novo biocida na natureza é o impacto sobre os organismos não-alvo que compõem o ecossistema aquático.

Para avaliar essa questão, a equipe testou a nanopartícula em organismos bioindicadores padrão, como zebrafish usado como organismo modelo, nos microcrustáceos Daphnia magna (conhecida como “pulga-d'água”) e Cypricercus centrura, e em peixes de água doce como tilápia (Oreochromis niloticus), lambari (Deuterodon iguape) e cará (Geophagus brasiliensis). Além disso, os testes foram conduzidos em organismo costeiro, como o camarão-fantasma (Palaemon pandaliformis). 

Os testes mostraram que os organismos não-alvo foram significativamente menos sensíveis às nanopartículas do que os alvos, cercárias e larvas do mosquito A. aegypti. Como exemplo, a concentração necessária para matar exemplares dos microcrustáceos seria 22 vezes superior à concentração necessária para matar o parasita da esquistossomose.

"As biomoléculas produzidas e secretadas pelo fungo Aspergillus tubingensis formam um revestimento ao redor do núcleo de prata. Essa camada externa funciona como uma cápsula protetora que modula a liberação dos íons de prata de forma lenta e gradual, evitando picos agudos de toxicidade que afetariam peixes e microcrustáceos. É exatamente esse revestimento que confere a alta seletividade do nosso material em relação aos organismos alvo", destaca Ana Olivia de Souza.

Para esclarecer o mecanismo de funcionamento das biomoléculas, a pesquisadora faz uma analogia com medicamentos de liberação prolongada. "Alguns medicamentos precisam ser tomados a cada quatro ou oito horas porque são absorvidos e eliminados do corpo rapidamente, enquanto outros revestidos e de liberação controlada liberam o princípio ativo aos poucos no organismo, permitindo que a pessoa tome menos medicamentos por dia. Na água, nossa nanopartícula faz o mesmo: a corona biomolecular libera gradualmente a prata, mantendo a ação biocida contra larvas e cercárias por mais tempo e sem agredir o ecossistema aquático", explica.

Luiz Gustavo Ribeiro: "Ficamos impressionados com os resultados dos testes das nanopartículas contra as cercárias"

Estabilidade de 5 anos e patente concedida pelo INPI

Um dos maiores desafios para a comercialização de nanobioinseticidas de origem biológica é manter a estabilidade ao longo do tempo, ou seja, evitar que se degradem. 

Porém, as nanopartículas desenvolvidas no Instituto Butantan são altamente estáveis em temperatura ambiente, mantendo o tamanho, a morfologia e a mesma eficiência biocida após mais de cinco anos. A estabilidade foi confirmada por análises de espalhamento dinâmico de luz (DLS) e microscopia eletrônica de transmissão.

O reconhecimento da originalidade e do caráter inovador do trabalho foi evidenciado com a concessão oficial da carta-patente do processo pelo Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) ao Instituto Butantan, em 21 de julho de 2026.

"A concessão da patente pelo INPI, evidencia o potencial e garante a proteção intelectual da tecnologia e abre portas para parcerias de desenvolvimento industrial", comenta a pesquisadora científica do LDI.

Dispositivos biodegradáveis e o futuro no conceito One Health

Com a validação científica de bancada concluída e a patente assegurada, os pesquisadores do LDI já trabalham na próxima fase da tecnologia durante o pós-doutorado de Luiz Gustavo Ribeiro. 

Atualmente produzida na forma de uma suspensão, a nanopartícula está sendo associada a outros materiais para facilitar o transporte e o armazenamento de grandes quantidades, assim como o uso em diferentes escalas. 

"É uma tecnologia totalmente alinhada ao conceito de Saúde Única (One Health), integrando saúde humana, animal e preservação ambiental”, ressalta Luiz Gustavo Ribeiro.

Para a pesquisadora Ana Olivia de Souza, “trata-se de uma tecnologia e inovação sustentável que utiliza a biodiversidade brasileira a um custo viável para a saúde pública, refletindo exatamente o compromisso que o Instituto Butantan mantém ao longo de seus 125 anos de história: desenvolver ciência de excelência com impacto direto na vida da população”, conclui.

Fonte _ Butantan