EMERSON SOARES BERNARDES

EMERSON SOARES BERNARDES

(Fonte: Lattes)

Resumo

Bachelor's at Farmácia from Universidade Federal de Ouro Preto (1998) and doctorate at Applied Imunology from Universidade de São Paulo (2004). Has experience in Medicine, acting on the following subjects: galectina-3, carboidratos, trypanosoma cruzi, carcinogênesis and macrophage. (Text obtained from the Currículo Lattes on October 8th 2021)

Possui graduação em Farmácia pela Universidade Federal de Ouro Preto (1998), mestrado e doutorado em Imunologia Básica e Aplicada pela Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo (2004), com período de Doutorado Sanduíche pela Universidade da California, Davis, USA. Realizou pós-doutoramento durante o período de 2004 a 2008 pela Faculdade de Medicina da USP-Ribeirão Preto. Trabalhou como pesquisador contratado pelo Instituto de Patologia e Imunologia Molecular da Universidade do Porto - IPATIMUP em Portugal no período de 2008 a 2011. Retornou ao Brasil como pesquisador visitante na Faculdade de Medicina da USP - São Paulo (2011-2012) e foi posteriormente contratado como pesquisador no Instituto do Câncer do Estado de São Paulo (2012-2013). Coordenou um projeto Jovem Pesquisador financiado pela FAPESP (2012-2016 - Desenvolvimento e Produção de Radiofármacos Emissores de Pósitrons com Aplicações Diagnósticas em Oncologia) e está integrado como pesquisador Colaborador no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Tem atuado na área da Glicobiologia, com ênfase na participação de proteínas ligantes de carboidratos em processos inflamatórios e no Câncer. Atualmente é professor do Programa de Pós-Graduação do IPEN-USP Tecnologia Nuclear - Aplicações, tem experiência na área de Radiofarmácia, com ênfase no desenvolvimento de Radiofármacos inéditos para diagnóstico e terapia em Oncologia. (Texto extraído do Currículo Lattes em 08 out. 2021)

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Microfluidic circuit applied to the concentration of 18F for the production of radiopharmaceuticals
2023 - GOMES, ANTONIO A.; NARIO, ARIAN P.; LAPOLLI, ANDRE L.; LANDULFO, E.; BERNARDES, EMERSON S.; ROSSI, WAGNER de
Introduction: Microfluidics is becoming a promising technology for synthesizing [18F]-labeled radiopharmaceuticals, reducing costs, reagents, and increasing activity [1]. Conversely, current commercial production of such radiopharmaceuticals for clinical diagnosis by positron emission tomography (PET) imaging requires dedicated and expensive equipment, only available in specialized facilities to produce only one type of 18F radiopharmaceutical [2]. So, as the demand for PET increases, the use of microfluidics becomes essential for this commercial production, and, in this sense, this work presents the results of a developed “micro-cartridge” microfluidic chip applied to the 18F retention and elution process that can improve all the production aspects. Methodology: The micro-cartridge was machined in borosilicate optical glass – BK7 using the ultrashort pulse laser ablation technique. After micromachining, the micro-cartridge is filled with the same resin used in the conventional anionic synthesis cartridge (Waters Accel Plus QMA Light cartridge). Both are later submitted to comparative performance tests to evaluate the radiochemical efficiency in the 18F retention and elution phase between them. Results and discussion: Four comparative tests were performed for both phases (first stage of synthesis of radiopharmaceuticals labeled with 18F), with activities (55.5 ± 11.1 Mbq and 9.2 ± 0.4 Gbq; n = 2). The results showed that the micro-cartridge is equivalent to the conventional cartridge (QMA Plus Light) in the retention phase, presenting a radiochemical efficiency of 99.3% ± 0.7 vs 99.6% ± 0.3, respectively. However, in the 18F elution phase, the micro-cartridge showed a radiochemical efficiency of 93% ± 0.2, and the conventional cartridge had a maximum of 77.4% ± 15.5, showing the great advantage of the micro-cartridge. The hypothesis that supports the superiority of the results of micro-cartridge efficiencies in the elution phase is the high surface-volume ratio, which leads to the prevalence of surface phenomena such as mass transfers and faster reaction syntheses, which occur in microfluidic systems. Although the microfluidic systems studied for radiopharmaceuticals have existed for almost 20 years, the use of the ultrashort pulse laser technique and the type of material used in the micro-cartridge development are not commonly reported. Conclusions: Integrating an anion exchange micro-cartridge on a chip with the ultrashort pulse laser ablation technique opens the door to smaller, and more efficient radiopharmacy chips for producing 18F radiopharmaceuticals. The first unprecedented experimental results in Brazil demonstrate that the initial stages of production of ready-to-use doses for humans (pre-concentration of fluorine) can be carried out with greater efficiency in the elution parameters of 18F compared to synthesis with a conventional cartridge.
Production and application of 177Lu-PSMA and 225Ac-PSMA in the sustainable innovation model through Balanced Scorecard (BSC)
2023 - SANTOS, KATIA C.; BERNARDES, EMERSON S.; CALVO, WILSON P.
177Lu-PSMA and 225Ac-PSMA appear in the theranostic concept, with astonishing results in prostate cancer patients, who did not respond to conventional therapies. In Europe, these treatments are used successfully. However, in Brazil, 30% of patients do not respond well to new radiopharmaceuticals, requiring broader studies. The "Multicenter program using PSMA radioligands for diagnosis and therapy of patients with prostate cancer", in which this research project is inserted, in partnership among the Nuclear and Energy Research Institute (IPEN-CNEN), a private company and associated institutions, aims to expand the therapeutic alternatives for patients with cancer unresponsive to the treatments available in the public health network in the State of São Paulo. IPEN-CNEN will produce the radiopharmaceuticals that will be distributed to Public Hospitals responsible for the selection, treatment and follow-up of patients with metastatic castrationresistant prostate cancer (mCPRC), and for the genetic and molecular characterization of patients unresponsive to treatment. The present research will study the technical and economic feasibility in the production and application of these radiopharmaceuticals, with clinical studies in patients with mCPRC, applying the Balanced Scorecard (BSC) management tool, measuring its performance by indicators aiming at a strategic and efficient management, with the possibility of theirs marketing.
Application of Data Science and Artificial Intelligence in the productive efficiency of radiopharmaceuticals
2023 - DAL BELO, FELIPE; BERNARDES, EMERSON; NASCIMENTO, FERNANDO C.; CALVO, WILSON A.P.
The present research addresses the application of Data Science and Artificial Intelligence in the production processes of injectable radiopharmaceuticals in the Radiopharmacy Center, at IPENCNEN. Center of greatest relevance and production scale in Latin America and one of the main international ones, which is currently undergoing technological adaptation of its production processes. Given the economic and therapeutic importance of the Nuclear Medicine market in global health systems, valued at USD 5,351.90 million in 2017, it is estimated that it will reach USD 9,981.30 million by 2026, growing at an annual rate. Average of 7.2% over the forecast period. As a main objective, the study proposes to develop and obtain an innovative operating model applying automation, Artificial Intelligence resources and Data Science techniques (analytics), to make the routine of processes and operational indicators safer, predictable, effective and efficient. This Doctoral study will provide the scientific community of medicine and nuclear technology with the benefits and returns of the application of artificial intelligence and data science in critical regulatory, diagnostic and therapeutic activities. And the results will lead to the Radiopharmacy Center, modernization, innovation and a differential in the practices of its core activities. Therefore, it is expected to implement through these technologies the improvement in the critical stages of its production processes, combined with the digital trends of efficiency and good manufacturing practices.
Guideline para gerenciamento de resíduos em radiofarmácia hospitalar com sistema gerador de 68Ge/68Ga
2023 - SANTOS, PRISCILA L.C.; BERNARDES, EMERSON S.
O gerador de 68Ge/68Ga é um sistema portátil de produção do radionuclídeo Gálio-68 utilizado no preparo de radiofármacos para medicina nuclear com tecnologia PET. Ganhou popularidade nos últimos anos devido ao potencial promissor para diversas aplicações diagnósticas, como diagnóstico de tumores neuroendócrinos (DOTATOC-68Ga) e câncer de próstata (PSMA-68Ga). A importância e o número de serviços licenciados para uso desta tecnologia vêm aumentando, mas existem poucos documentos técnicos que orientem sobre o gerenciamento de resíduos provenientes desse sistema em radiofarmácia hospitalar. O presente trabalho teve como objetivo promover o uso seguro do sistema gerador de 68Ge/68Ga através da criação de um guideline que aborda o gerenciamento de resíduos desde a classificação, segregação, acondicionamento, disposição final e tratamento de todos os tipos de resíduos em radiofarmácia hospitalar. Para elaboração deste guideline foi realizada uma revisão da literatura em revistas científicas disponíveis em plataformas on-line e legislações da área. Para definição do formato e conteúdo do guideline foram consultados 15 documentos em formato de guia destinados às instalações radiativa e nucleares tendo como autoria órgãos, agências e revistas científicas internacionais. A partir dessas referências, foi estabelecido que cada guideline deveria conter os seguintes elementos: título, data, autores, escopo, sumário, introdução, conteúdo específico, conflito de interesse e referências bibliográficas. Este guideline apresentou os resíduos que podem ser gerados na rotina de uma radiofarmácia hospitalar com sistema gerador de 68Ge/68Ga. Além dos rejeitos radioativos, os resíduos podem ser infectantes, químicos, radioativos, comuns e perfuro cortante e, na maioria das vezes, se enquadram em mais de um grupo ao mesmo tempo. Diante disso, é essencial que o programa de gerenciamento contemple ações desde a etapa de geração, segregação, armazenamento temporário e definitivo dos resíduos. Para os rejeitos radioativos, o radionuclídeo Gálio-68 que se enquadra na classe 1, rejeito de meia-vida muito curta (67,71 minutos) e o Germânio-68 que pertence à classe 2, com meia-vida longa (270,95 dias) e, portanto, mais crítico. A partir de um cenário fictício, demonstrou-se que o tempo de armazenamento de rejeitos líquidos gerados em 12 meses de operação podem chegar a 8,4 anos devido ao Germânio-68. A segregação em sólidos e líquidos é de extrema importância pois reduz significativamente o volume (38%) e o tempo total de armazenamento. Uma vez disponibilizado à comunidade científica, este manual contribuirá para a disseminação de conhecimento, capacitação de profissionais e para condução eficiente e segura dos resíduos minimizando os riscos relativos à saúde humana, animal, meio ambiente e aos recursos naturais renováveis.
Síntese, caracterização in vitro e in vivo de um novo traçador PET como potencial agente para hipóxia tumoral
2023 - NARIO, ARIAN P.; SANTOS, SOFIA N. dos; ROSSI, WAGNER de; BERNARDES, EMERSON S.
Introdução. Hipóxia é uma condição patológica caracterizada pela redução no fornecimento de oxigênio para um determinado tecido ou célula. Atualmente sabe-se que a hipóxia no microambiente tumoral está intimamente relacionada a: 1) aumento da agressividade tumoral; 2) aumento na taxa de recidivas; 3) aumento de resistência à quimioterapia e 4)radioterapia e pior prognóstico. Em comparação com outros métodos de diagnóstico por imagem não invasivos, a Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) é uma das modalidades mais utilizadas na detecção de hipóxia tumoral devido a sua maior especificidade e resolução espacial. Objetivos. Os objetivos do trabalho foram: 1) sintetizar e caracterizar um radiofármaco inédito marcado com 18F, [18F]N-(4-fluorobenzil)-2-(2-nitro-1h-imidazol-1-il)acetamida [18F]FBNA, para a detecção de áreas de hipóxia no microambiente tumoral através de imagem molecular PET e comparar esse produto inédito com o radiofármaco [18F]FAZA utilizado hoje em dia em estudos clínicos para detecção de hipóxia tumoral. Materiais e Métodos. A molécula FBNA foi sintetizada e caracterizada química e estruturalmente por técnicas espectroscópicas. A preparação do [18F]FBNA foi otimizada em relação à quantidade de precursor, temperatura e tempo de reação. Estudos de estabilidade em solução salina, soro fisiologico, coeficiente de partição e uma comparação in vitro e in vivo com o 18F-FAZA foi feita. Resultados. O FBNA foi obtido com alta pureza química e radioquímica (> 90%), o rendimento radioquímico foi de 67 ± 13%, a atividade específica foi 2,5 ± 0,8% GBq/μmol e o tempo total da síntese foi aproximadamente 180 minutos. O novo radiofármaco mostrou-se estável em salina e em soro por até 6 horas e mais lipofílico que o [18F]FAZA. Estudos de captação celular in vitro em duas linhagens tumorais de câncer gástrico humano, demonstraram que o [18F]FBNA é captado especificamente por células em hipóxia e não em células em condições normóxicas com melhores resultados em comparação ao 18F-FAZA. Com a imagem μPET, autorradiografia, e os estudos de biodistribuição ex vivo, verificou-se que o [18F]FBNA foi captado mais rápido e apresentou valores das relações Tumor/Músculo e Tumor/Sangue mais favoráveis em comparação com o[18F]FAZA, o que sugere uma eliminação mais rápida, menor captação por órgãos inespecíficos e maior qualidade de imagem do que o [18F]FAZA. Conclusão. O composto inédito do presente trabalho apresentou resultados pré-clínicos superiores ao padrão [18F]FAZA utilizado em ensaios clínicos hoje em dia, pelo que podemos concluir de nossos resultados preliminares que o radiofármaco [18F]FBNA apresenta condições favoráveis para ser o próximo radiotraçador para o diagnóstico de hipóxia na prática clínica.
Microfluídica, uma tecnologia aplicada à concentração de 18F para produção de radiofármacos
2023 - GOMES, ANTONIO A.; NARIO, ARIAN P.; LAPOLLI, ANDRE L.; LANDULFO, EDUARDO; BERNARDES, EMERSON S.; ROSSI, WAGNER de
Introdução. O uso de radiofármacos marcados com 18F para o diagnóstico clínico por imagem PET (tomografia por emissão de pósitrons) de diversas doenças tem aumentado consideravelmente. O maior radiofármaco aplicado a diagnósticos com PET é o [18F]-2-desoxi-2-fluoro-D-glicose (FDG) e a sua preparação requer a utilização de equipamentos especializados (e caros) para proteger o farmacêutico que o prepara. Assim, à medida que a demanda de radiofármacos PET aumentar, colocará uma pressão significativa nas instalações de produção de traçadores PET, a qual necessitará de investimento em novas tecnologias de produção de radiofármacos. Uma tecnologia chave desenvolvida nos últimos tempos tem sido o uso de sistemas microfluídicos. Os dispositivos microfluídicos oferecem muitas vantagens para a síntese de radiofármacos de curta duração (por exemplo, 18F)tais como: reações mais rápidas, transferência de calor eficiente, alta relação superfície – volume e rendimentos mais elevados. Embora os sistemas microfluídicos estudados para radiofármacos existam há quase 20 anos, no Brasil, até onde sabemos, esta tecnologia e estudo é inédita. Objetivos. Apresentar os primeiros resultados no desenvolvimento de um chip microfluídico para uma “microcoluna” destinada ao processo de retenção e eluição de 18F. Metodologia. A microcoluna foi usinada em vidro óptico de borosilicato – BK7 utilizando a técnica de ablação com laser de pulsos ultracurtos. Após a microusinagem, a microcoluna é preenchida com a mesma resina utilizada no cartucho convencional de síntese “Sep-Pak Accell Plus QMA Plus Light” da fabricante Waters™. Ambas são posteriormente submetidas a testes de desempenho comparativos de eficiência na fase de retenção e eluição de 18F. Resultados. Foram realizados 4 testes comparativos para ambas as fases (primeira etapa da síntese de 18F-FDG), com atividades (1,5 ± 0,3 mCi e 248 ± 11 mCi; “n = 2”). Os resultados demostraram que a eficiência da microcoluna é equivalente à da coluna convencional (QMA Plus Light) na fase de retenção (99,3% ± 0,67 vs99,6% ± 0,32). No entanto, na fase de eluição de 18F, houve uma diferença significativa entre ambas (99,93% ±0,18 vs 77,38% ± 15,54), destacando a grande vantagem da microcoluna. Conclusão. A integração do cartucho de troca iônica em um chip, com a técnica de ablação com laser de pulso ultracurto, abre as portas para chips de radiofarmácia menores e mais eficientes para a produção de 18F-FDG e outros compostos. Os resultados experimentais inéditos no Brasil demonstram que as etapas iniciais da produção de doses prontas para humanos (pré-concentração de flúor) podem ser realizadas com uma eficiência superior nos parâmetros de eluição do 18Fem comparação a síntese com cartucho convencional.
Breast cancer subtypes diagnostic via high performance supervised machine learning
2022 - FAROOQ, SAJID; DEL-VALLE, MATHEUS; SANTOS, MOISES O. dos; NASCIMENTO, SOFIA; BERNARDES, EMERSON S.; ZEZELL, DENISE M.
Aim: Breast cancer molecular subtypes are being used to improve clinical decision. The Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopic imaging, which is a powerful and non-destructive technique, allows performing a non-perturbative and labelling free extraction of biochemical information towards diagnosis and evaluation for cell functionality. However, methods of measurements of large areas of cells demand a long time to achieve high quality images, making its clinical use impractical because of speed of data acquisition and dearth of optimized computational procedures. In order to cope with these challenges, Machine learning (ML) technologies can facilitate to obtain accurate prognosis of Breast Cancer (BC) subtypes with high action ability and accuracy. Methods: Here we propose a ML algorithm based method to distinguish computationally BC cell lines. The method is developed by coupling K neighbors Classifier (KNN) with Neighborhood Component Analysis (NCA) and NCA-KNN methods enables to identify BC subtypes without increasing model size as well additional parameters. Results: By incorporating FTIR imaging data, we show that using NCA-KNN method, the classification accuracies, specificities and sensitivities improve up to 97%, even at very low co-added scan (S_4). Moreover, a clear distinctive accuracy difference of our proposed method was obtained in comparison with other ML supervised models. Conclusion: For confirming our model results performance, the cross validation (k fold = 10) and receiver operation characteristics (ROC) curve were used and found in great agreement, suggest a potential diagnostic method for BC subtypes, even with small co-added scan < 8 at low spectral resolution (4 cm-1).
A deep learning approach for breast tissue malignancy diagnosis using micro-FTIR hyperspectral imaging
2021 - DEL-VALLE, MATHEUS; SANTOS, MOISES O. dos; SANTOS, SOFIA N. dos; BERNARDES, EMERSON S.; ZEZELL, DENISE M.
The breast cancer is the most incident cancer in women with an estimative of 2.1 million new cases in 2018. With the grown of deep learning techniques, several approaches in vibrational spectroscopy have been studied. In this way, this work aimed to classify breast samples as breast cancer or adenosis using a deep learning model. It was used the human breast cancer microarray BR804b (Biomax, Inc., USA), where one core of each group, cancer and adenosis, was imaged by a Cary Series 600 micro-FTIR imaging system (Agilent Technologies, USA). The system has a spatial resolution of 5.5 μm and about 100 thousand spectra were acquired for each group. The regions of interest were selected by two k-means clustering using amide I/II (1700 to 1500 cm-1) and highest paraffin intensity (1480 to 1450 cm-1) bands. Spectra were preprocessed by five steps: outlier removal using Hotelling’s T2 versus Q residuals; biofingerprint truncation; Savitzky–Golay filtering for smoothing and second derivative; Extended multiplicative signal correction (EMSC) with digital de-waxing; another outlier removal. The deep learning model was a convolutional neural network (CNN) fused with a fully connected neural network (FCNN). The CNN was built with 2 Conv1D-ReLU-MaxPooling1D-Dropout layers. The kernel size was set to 5 and dropout of 0.5. Dense layers were built by two layers of neurons-BatchNorm-ReLU-Dropout, with 100 and 50 neurons, dropout of 0.2. The output was a single neuron with sigmoid activation. Binary cross-entropy loss function was adopted with Adam optimizer. Accuracy metric was calculated during the training, where a threshold of 0.5 was applied on the output predictions. Model was trained by a 4-fold cross-validation by 20 epochs and using a batch size of 250. The train accuracy was 0.978/0.004 (mean/std), while the testing accuracy was 0.969/0.008, demonstrating a generalized model without overfitting. Accuracies near one indicate the proposed model as a potential technique for the breast cancer vs adenosis classification, where hyperparameters and the architecture should be optimized along higher sample number acquisition.
Breast cancer estrogen and progesterone receptors evaluation using FTlR spectroscopy imaging
2020 - DEL-VALLE, M.; SANTOS, M.O.; SANTOS, S.N. dos; BERNARDES, E.S.; ZEZELL, D.M.
INTRODUCTION. Breast cancer is the second leading cause of cancer death in woman worldwide with an incidence of 2.09 million and 627 thousand deaths in 2018. Histopathology is the gold standard method for cancer diagnosis and identification of therapeutic targets, however it still presents interpretation difficulties, especially when comparing different cancer subtypes. OBJETICVE: The aim of this study was to evaluate Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy in the diagnose and differentiation of molecular differences between two different breast cancer subtypes: positive and negative for estrogen (ER) and progesterone (PR) receptors. METHODS: Two human breast cell lines, BT474 (ER and PR positive) and SKBR3 (ER and PR negative), were inoculated in Balb/c nude mice. Tumors were collected when reached 0.5 cm3, processed by formalin fixation and paraffin embedding. 5μm thick tissue cuts were fixed in low-e slides (MirrIR, Kevley Technologies). Spectral images were performed in a micro-FTIR (Cary 660, Agilent Technologies) with 32 x 32 FPA of 5.5 μm pixel size. Scattering correction (RMieS-EMSC) was performed using MATLAB and remaining processing using Python. Groups differentiation were evaluated by PCA from 1350 to 1000 cm-1 second derivatives. RESULTS AND DISCUSSION: Groups were split in two clusters, separated by PC-1 with a 99 % accuracy in both groups and 45 % of explained variance. The absorptions in the selected region for the PCA were mainly related to DNA, RNA and protein content. The main contribution was presented by the 1238 cm-1 peak, which was correlated with nucleic acids symmetrical stretching. Hyperspectral image built from this peak presented a spatial correlation with the microscope white light imaging, indicating that possible region for histopathological correlation might be present. CONCLUSAO: Our pilot study shows that FTIR spectroscopy imaging can distinguish ER/PR positive from negative breast cancer subtypes.
Radiochemistry and pharmacokinetics of Pectin (MCP)
2020 - SILVA, FABIO F.A. da; SANTOS, SOFIA N. dos; PIJEIRA, MARTHA S.O.; BERNARDES, EMERSON S.