Conscientizando acerca da toxicidade de fármacos, inseticidas e corantes alimentícios artificiais por meio de ferramentas computacionais

Ano: 2020 | Volume: 5 | Número: 1

Autores: A. L. Romero, D. L. Z. Marcondes, R. B. Romero

Palavras-chave: Ensino de Química, substâncias orgânicas, toxicidade.

Resumo Português:

O ensino da disciplina Química Orgânica tem se tornado cada vez mais mecânico, com ênfase em memorização, e contribuído pouco para entender nosso entorno, ainda que estejamos vivenciando um período de grande produção na área de Ensino de Química. Diante dessa problemática, torna-se fundamental que os/as professores/as busquem e se apropriem das novas metodologias e instrumentos que venham a os auxiliar no processo de ensino-aprendizagem em sala de aula. Uma alternativa promissora e que tem se tornado cada vez frequente no âmbito educacional, é o uso de ferramentas computacionais (estudos in silico) para estudar substâncias bioativas. Entre esses recursos destaca-se o programa OSIRIS, ferramenta online e de acesso livre, que pode ser utilizada por professores/as de Química em diferentes níveis de ensino. Essa ferramenta realiza a predição de efeitos tóxicos - mutagenicidade, tumorigenicidade, efeitos irritantes e na reprodução humana - a partir de um algoritmo preditivo baseado em fragmentos estruturais de compostos que possuem e não possuem os efeitos mencionados, e os resultados para os quatro modelos de efeitos toxicológicos são apresentados por meio de cores (vermelho = alto risco; amarelo = risco moderado e verde = sem risco). Neste contexto, o presente trabalho relata o uso da ferramenta OSIRIS, que foi utilizada em várias situações de ensino, para contribuir para a conscientização acerca dos efeitos toxicológicos causados por fármacos, corantes alimentícios artificiais e inseticidas de uso doméstico. Os estudos in silico ora apresentados consistem na predição de toxicidade para nove substâncias (três anti-inflamatórios, três corantes artificiais e três inseticidas) amplamente utilizadas/consumidas. Observamos que a ferramenta OSIRIS é utilizada de forma relativamente simples e apresenta resultados fáceis de serem compreendidos nas mais variadas situações de ensino. Além disso, permite ser explorada com qualquer outra substância orgânica que o/a professor/a queira contextualizar em sua sala de aula. Em diferentes momentos observamos a externalização oral dos indivíduos participantes das várias situações de ensino indicando semelhanças e diferenças presentes nas estruturas das substâncias avaliadas e sua relação com a presença ou ausência de resposta positiva para um efeito toxicológico, o que a nosso entender, é um forte indício de aprendizagem de conhecimentos inerentes à Química Orgânica. Nossa experiência, ao longo dos anos, trabalhando com ferramentas computacionais para explorar a relação entre estrutura molecular, grupos funcionais e estereoquímica com a toxicidade apresentada por substâncias orgânicas (tais como as discutidas no presente trabalho) revela que esse tipo de discussão se faz necessária em cursos de formação inicial e continuada de professores/as de Química, assim como no ensino de Química na educação básica.

Resumo Inglês:

Teaching in an Organic Chemistry discipline is becoming more and more mechanical, with classes emphasizing memorization and very few contributions regarding the understanding of our surroundings, even though society is experiencing a period of great production in the Chemical Education area. In this context, it is essential that teachers seek (and take ownership of) new methodologies and tools to assist them in the teaching-learning classroom process. A promising alternative in education is the use of computational tools (in silico studies) to study bioactive substances. Within these tools, one can stand out OSIRIS software, an online and open access tool that can be used by chemistry teachers at different education levels. This tool predicts toxicity effects - mutagenicity, tumorigenicity, irritating and human reproductive effects - through an algorithm based on structural fragments of compounds that have and do not have the mentioned effects, in a way that the predictions for the four toxicological effects are presented by color (red = high risk, yellow = moderate risk and green = no risk). In this context, the present paper reports the use of the OSIRIS software in several teaching situations, in order to raise awareness about the toxicological effects caused by drugs, artificial food coloring and domestic use insecticides. The in silico studies performed and here by presented consisted of toxicity predictions for nine widely used/consumed substances (three anti-inflammatory, three artificial food coloring and three insecticides). It was observed that the OSIRIS is a relatively simply tool with easy to understand results suitable to a great variety of teaching situations. In addition, the software allows the teacher to explore any other organic substance that he/she wants to contextualize in classroom. Several times during various teaching situations were observed oral externalization from individuals pointing similarities and differences present in the substances molecular structures and their relationship with the response toward a toxicological effect, in a way that one can relate that behavior to an evidence of the successfully use of the tool with the learning Organic Chemistry. The experience obtained by our research group over the years, related to the use of computational tools to explore the relationship between molecular structure, functional groups, stereo-chemistry and toxicity of organic substances (such as those discussed in the present paper), reveals that such discussions are necessary for chemistry teachers formation, as well as high school chemistry education.

Resumo Espanhol:

La enseñanza sobre la asignatura de Química Orgánica está se convertiendo en un acto más mecânico, con enfasís en memorización, y contribuyendo poco para entender nuestro alrededor, aunque esteamos viviendo um período de gran producción en el área de Enseñanza de Química. Delante de esta problemática, es fundamental que los/las profesores/as busquen y se apropien de nuevas metodologías y herramientas que vengan ayurdalos en el proceso de enseñanza-aprendizaje en las clases de aula. Una posibilidad promisora y que hay se convertido cada vez más frecuente en el ámbito educacional, es el uso de herramientas computacionales (estudios in silico) para estudiar sustancias bioactivas. Entre estos recursos destacase el programa OSIRIS, herramienta online y de acceso libre, que puede ser utilizada por profesores/as de Química en diferentes niveles de enseñanza. Esta herramienta realiza la predicción de efectos tóxico - mutagenicidad, tumorigenicidad, efectos de irratación y en la reproducción humana - a partir de un algorítimo predictivo basado en fragmentos estrucuturales de compuestos que posuen y no posuen los efectos dichos, y los resultados para los cuatro modelos de efectos toxicológicos son presentados por medio de colores (rojo = alto riesgo; amarillo = riesgo moderado y verde = sin riesgo). En este contexto, el presente estudio relata el uso de la herramienta OSIRIS, que fue utilizada en varias situaciones de enseñanza, para contribuir con la concienciación acerca de los efectos toxicológicos causados por fármacos, colorantes alimenticios artificiales y insecticidas de uso domestico. Los estudios in silico ora presentados consisten em predición de toxicidad para nueve sustancias (tres antiinflamatorios, tres colorantes artificiales y tres insecticidas) amplamente utilizadas/consumidas. Observando que la herramienta OSIRIS es utilizada de forma relativamente sencilla y presenta resultados faciles de seren comprendidos en las más variadas situaciones de enseñanza. Allá de esto, permite ser explotada com qualquier outra sustancia orgánica que el/la profesor/a quiera contextualizar en su clase de aula. Em diferentes momentos observamos la externalización oral de los individuos participantes de varias situaciones de enseñanza indicando semejanza y diferencias presentes en las estructuras de las sustancias evaluadas y su relación con la presencia o ausencia de respuesta positiva para un efecto toxicológico, que en nuestro entendimiento, es un fuerte indicio de aprendizaje de conocimientos inherentes a la Química Orgánica. Nuestra experiencia, a lo largo de los años, trabajando com herramientas computacionales para explotar la relación entre estructura molecular, grupos funcionales y estereoquímica con la toxicidad presentada por sustancias orgánicas (tales como analisadas en este trabajo) muestra que este tipo de discusión es necesaria en cursos de formación inicial y continuada de profesores/as de Química, así como en la enseñanza de Química en la educación básica.