A disciplina proposta objetiva discutir conceitos inerentes ao bioimageamento, como alometria, formação de imagem, técnicas avançadas de imageamento e análise, direcionado a um enfoque para montar propostas de workflow integrando diferentes técnicas e equipamentos presentes na USP ou nas proximidades. Esses conceitos serão trabalhados sob a forma de curso de curta duração ministrado pela Profa. Tiana Kohlsdorf e o Dr. Lorian C. Straker, ambos com larga experiência no tema da proposta.
Imagens do material biológico em estudo são fundamentais para que o aluno, ou pesquisador, possam discutir os resultados sob a ótica da hipótese de seu trabalho. O uso de técnicas de bioimageamento avançado, como microscopia eletrônica, tomografia computadorizada e espectroscopia, são parte do esforço amostral e experimental nas diversas áreas da biologia. Contudo, o uso adequado dessas ferramentas exige um conhecimento mínimo dos fundamentos das técnicas e equipamentos. Adicionalmente, é crescente a necessidade e a exigência de se correlacionar diferentes técnicas para consolidar os resultados analisados e poder elaborar modelos biológicos. O curso proporcionará um conhecimento básico teórico para que o aluno possa desenvolver e apresentar um workflow de bioimageamento integrativo, que será avaliado e discutido. Espera-se que durante as discussões acerca dos projetos de pesquisa em andamento e as propostas dos workflows o curso contribuirá significativamente para o desenvolvimento acadêmico e intelectual dos participantes.
• Alometria e escala.
• O uso da alometria em estudos de Biologia Comparada
• Conceitos fundamentais da física óptica e a formação da imagem de um objeto
• Os diferentes espectros eletromagnéticos como fonte de iluminação:
o Luz visível;
o Elétrons;
o Raio-X;
o Infravermelho.
• Microscopia: fundamentos, equipamentos e preparo de amostras:
o Óptica: microscópio e estereoscópio;
o Eletrônica: varredura, transmissão;
o Analítica: raio-X, eletrônica.
• Tomografia: fundamentos, equipamentos e preparo de amostras:
o CT-Scan e µCT-Scan;
o Microscópio Eletrônico de Transmissão;
o Energia Synchrontron.
• Espectroscopia: fundamentos, equipamentos e preparo de amostras:
o Reflectância: Ultravioleta, Visível e Infravermelho;
o Vibracional: IR, FTIR e Raman.
• Softwares para análises dos resultados.
• Montando um workflow para integrar diferentes técnicas de bioimagem em Biologia Comparada:
o Limitações conceituais: escala e resolução;
o Limitações práticas: preparação do material.
BROWN, JH & WEST GB. Scaling in Biology. Oxford University Press, 2000.
DE SOUZA, W. Técnicas de Microscopia Eletrônica Aplicadas às Ciências Biológicas. 3 ed. Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Microscopia, 2011.
KUO, J. Electron microscopy: methods and protocols. 3 ed. Totowa, N.J.: Humana Press, 2007.
SCHATTEN, H. Scanning Electron Microscopy for the Life Sciences. Cambridge, 2013.
BUZUNG, T. Computed Tomography: from photon statistics to modern cone-beam CT. Springer, 2008.
LEE, J. & SAGEL, S. Computed body tomography with MRI correlation. 4 ed. Lippincott Williams & Wilkins, 2006.
CIERNIAK, R. X-Ray Computed Tomography in Biomedical Engineering. Springer, 2011.
HSIENH, J. Computed Tomography: principles, design, artifacts, and recent advances. SPIE and John Wiley & Sons, 2009.
MATERIALISE. Mimics Students Edition Course Book.
SMITH, B. Fundamentals of Fourier Transform Infrared Spectroscopy. 2 ed. CRC Press, 2011.
GREMLICH, H. Infrared and Raman Spectroscopy of Biological Materials. Practical Spectroscopy Series 24, 2001.
PAVIA, D. Introduction to Spectroscopy. Cengage, 2015.
CHOUDHURY, A. Principles of colour appearance and measurement. Vol1. Woodhead Pub. Series Textiles 159, 2014.
AVALIAÇÃO:
- Apresentação e defesa do Workflow de integração de técnicas em Bioimageamento na Biologia Comparada elaborado para o projeto em desenvolvimento.
- Participação nas discussões das apresentações dos demais participantes.
- Apresentação e defesa do Workflow: PESO 3
- Participação nas discussões: PESO 1
Cronograma detalhado:
Aula 1:
9-12h – Aula Teórica – Alometria
• Apresentação da disciplina
• Alometria e escala em Biologia Comparada.
• O uso da alometria em estudos morfológicos.
14-17h – Aula Teórica – Imagem e Óptica
• Conceitos fundamentais da física óptica e a formação da imagem de um objeto
• Os diferentes espectros eletromagnéticos como fonte de iluminação.
• Microscopia Óptica.
Aula 2:
9-12h – Aula Teórica – Microscopia: fundamentos, equipamentos e preparo de amostras
• Fundamentos da fonte de elétrons e o vácuo.
• Preparo de amostras.
• Microscopia Eletrônica de Transmissão.
• Microscopia Analítica Eletrônica.
14-17h – Aula Teórica – Microscopia: fundamentos, equipamentos e preparo de amostras
• Microscipia Eletrônicade Varredura.
• Microscopia Analítica de Raio-X.
Aula 3:
9-12h – Aula Teórica – Tomografia: fundamentos, equipamentos e preparo de amostras
• Fundamentos da tomografia.
• Tomografia Computadorizada Escaneada: CT-Scan e µCT-Scan.
• Tomografia em Microscópio Eletrônico de Transmissão.
• Tomografia de Energia Synchrontron.
14-17h – Aula Teórica – Espectroscopia: fundamentos, equipamentos e preparo de amostras:
• Fundamentos da Espectroscopia.
• Espectroscopia de Reflectância: Ultravioleta, Visível e Infravermelho.
• Espectroscopia Vibracional: IR, FTIR e Raman.
Aula 4:
9-12h – Aula Prática – Visita aos equipamentos
• Microscópio Eletrônico.
• µCT-Scan.
14-17h – Aula Teórica – Softwares para análises & Workflow
• ImageJ.
• Programas de Reconstrução.
• Programas para Espectroscopia.
• Workflow: limitações conceituais e práticas da integração em Bioimageamento.
Aula 5:
9-12h – Discussão sobre os Projetos dos participantes & sobre a aplicabilidade das técnicas apresentadas
14-18h – Avaliação final – Aplicado para alunos regularmente matriculados na disciplina
• Apresentação e defesa sobre a proposta de um Workflow de integração de técnicas.
- Número esperado de alunos de pós-graduação regularmente matriculados no curso: 20 alunos (mestrado e doutorado)
- Vagas especiais: 10 pós-docs, previamente selecionados com base no CV e carta de interesse, serão aceitos nas aulas teóricas e receberão certificado após a conclusão do curso.