Para uma visão mais recente sobre tópicos científicos em alta, veja nosso "Avanços científicos: tendências emergentes para acompanhar em 2026," incluindo detalhes sobre assuntos como células solares híbridas, alívio da dor sem opioides, tecnologias alternativas de baterias, infraestrutura autorreparável e muito mais.
O ano de 2024 trouxe muitos avanços científicos notáveis, e o progresso não mostra sinais de desaceleração. No CAS, estamos constantemente atentos às pesquisas mais recentes e identificamos oito tendências principais que podem impulsionar grandes descobertas científicas em 2025. Os desenvolvimentos recentes nessas áreas abrangem diversos temas, como IA na pesquisa, medicina de precisão e novas tecnologias de baterias. Juntos, eles trazem a possibilidade de melhorar nossa saúde, nosso meio ambiente e as oportunidades para empresas e empreendedores aproveitarem melhor novas pesquisas e tecnologias.
Você também pode assistir à gravação do nosso painel de especialistas do CAS, da Universidade da Califórnia, Berkeley, do Oak Ridge National Laboratory e da POLARISqb, discutindo essas tendências e áreas relacionadas nas quais eles estão mais entusiasmados em atuar em 2025.
Pipeline de terapias CRISPR ganha impulso
Tecnologias de edição genética de ponta, particularmente o CRISPR, estão revolucionando o cenário da descoberta de medicamentos. Casgevy foi a primeira terapia aprovada pela FDA dos EUA desenvolvida usando a tecnologia de edição genética CRISPR-Cas9, e muitas novas terapias baseadas em CRISPR visando uma ampla gama de doenças entraram em pipelines de descoberta de medicamentos e ensaios clínicos desde então.
O rápido desenvolvimento da edição de bases, edição prime e até mesmo da modulação epigenética baseada em CRISPR impulsionou o CRISPR para a vanguarda da descoberta de medicamentos, com aplicações potenciais em oncologia, doenças genéticas, infecções virais e doenças autoimunes. Corrigir mutações, silenciar genes prejudiciais ou introduzir alterações protetoras nas células marca uma mudança de paradigma: do controle de sintomas para terapias com potencial curativo para os pacientes.
Alguns exemplos de como o CRISPR está aprimorando as abordagens terapêuticas incluem:
- Eliminar genes que inibem a função das células T ou aumentam sua capacidade de atingir células cancerígenas, levando a terapias CAR-T mais potentes e menos tóxicas.
- Adicionar interruptores de segurança controláveis que podem interromper e reverter terapias com células CAR-T com base nas respostas genéticas individuais.
- Identificar genes e proteínas em células cancerígenas, revelando novos alvos para PROTACs.
Por si só, a versatilidade do CRISPR como ferramenta de edição genética permite a correção e o silenciamento de genes, o que oferece potencial para tratamentos curativos de doenças monogênicas e infecções virais. No entanto, é a natureza complementar dessas tecnologias — CRISPR, CAR-T e PROTACs — que é mais empolgante, permitindo a descoberta colaborativa de medicamentos em múltiplas tecnologias. Novas terapias que dependem da flexibilidade do CRISPR podem abordar aspectos anteriormente difíceis da biologia das doenças e das necessidades dos pacientes, moldando um futuro onde abordagens combinadas produzirão terapias mais eficazes.
Inovação em baterias de estado sólido impulsiona avanços em lítio
As baterias de íons de lítio (LIBs) são onipresentes nos VEs atuais e em muitos eletrônicos de consumo. Como resultado, novas pesquisas estão focadas no desenvolvimento da próxima geração de LIBs, mais adequadas a essas aplicações.
Baterias de estado sólido são uma das tecnologias emergentes que ganham impulso porque têm o potencial de resolver muitos dos problemas críticos que dificultam a adoção de VEs. Quais são as vantagens dos eletrólitos sólidos sobre os eletrólitos líquidos ou em gel comumente usados nas LIBs atuais?
- Mais seguras e menos propensas a incêndios
- Mais duráveis e capazes de serem descarregadas muito mais vezes
- Mais compactas, concentrando mais energia no mesmo volume e peso
- Recarga mais rápida
- Resistentes à degradação de desempenho em climas frios
Apesar desses benefícios, alguns especialistas do setor permanecem céticos, observando que essa tecnologia ainda enfrenta obstáculos de custo, fabricação e validação de produção à medida que é testada em condições reais.
De modo geral, os fabricantes de automóveis estão otimistas, como evidenciado pelo crescimento generalizado dos investimentos do setor nesta tecnologia:
- A Honda revelou recentemente uma linha de produção de baterias de estado sólido para veículos elétricos, estimando que essas baterias serão 50% menores.
- A SAIC, uma das maiores montadoras chinesas, afirmou que iniciará a produção em massa de baterias de estado sólido de segunda geração em 2026.
- A Nissan também anunciou planos de lançar um veículo elétrico com baterias de estado sólido até 2028.
Diante de todo esse investimento, parece que o ponto de virada para as baterias de estado sólido pode estar no horizonte nos próximos anos. Além das aplicações veiculares, a tecnologia de baterias está sendo observada atentamente em muitos setores, à medida que cada novo avanço possibilita novas aplicações e possibilidades.
Qualidade dos dados surge como fator chave para o sucesso da IA
A IA continuará a dominar as manchetes em 2025, mas à medida que essas tecnologias são integradas a diversos setores, as discussões sobre a otimização dos resultados da IA estão mudando dos algoritmos para os dados.
Os dados são o combustível fundamental usado para treinar e informar todas as aplicações de aprendizado de máquina. Grandes modelos de linguagem (LLMs), como o ChatGPT, continuam a apresentar limitações significativas quando usados para aplicações científicas e técnicas especializadas. Isso ocorre, em parte, porque essas ferramentas têm capacidade limitada para processar estruturas químicas, dados tabulares, grafos de conhecimento, séries temporais e outras formas de informações não textuais.
A importância da qualidade e da diversidade dos dados para os resultados da IA já foi bem estudada. No entanto, dados adequados ao propósito muitas vezes não estão prontamente disponíveis para projetos específicos. Para melhorar a IA em pesquisas em uma ampla gama de aplicações científicas, os pesquisadores estão exigindo conjuntos de dados de melhor qualidade e mais especializados, voltados para a aplicação pretendida do modelo. Isso já impulsionou pesquisas de reposicionamento de medicamentos e facilitou o design de fármacos auxiliado por computador. As abordagens usadas para reduzir a lacuna de qualidade de dados e melhorar os resultados para aplicações de IA incluem:
- O desenvolvimento de conjuntos de dados personalizados para treinar IA, como o que está sendo usado pelo MIT e pela Toyota para treinar veículos autônomos.
- Sistemas de IA compostos que aproveitam mais fontes de dados e reduzem "alucinações" e resultados imprecisos.
- Uma abordagem de “mistura de especialistas” que treina vários submodelos menores em tarefas específicas, em vez de usar um único modelo grande.
- Uso de dados sintéticos gerados por outros modelos de IA para treinar novos modelos quando não há dados reais suficientes disponíveis.
Inovação em ciência dos materiais apoia o progresso na ação climática
Sob o Acordo de Paris, muitos países se comprometeram a reduzir significativamente as emissões de gases de efeito estufa até 2030, com o objetivo de atingir emissões líquidas zero até 2050. Uma série de inovações científicas está permitindo o progresso em direção a esse objetivo, incluindo novas tecnologias de ciência dos materiais que oferecem novas maneiras de enfrentar desafios fundamentais.
Estruturas Metalorgânicas (MOFs) são materiais cristalinos altamente porosos compostos por gaiolas moleculares formadas a partir de íons metálicos coordenados a moléculas orgânicas. Esses materiais exibem uma vasta diversidade de propriedades, como alta área superficial, tamanhos de poros ajustáveis e flexibilidade a mudanças de pressão e temperatura, tornando-os candidatos adequados para armazenamento de gases, separação de gases, magnetismo, catálise e aplicações elétricas e ópticas. A BASF está pioneirizando a produção de MOFs em escala comercial para captura de carbono devido à sua excepcional área superficial e propriedades ajustáveis, e outras empresas não estão muito atrás.
À medida que o clima aquece, o ar-condicionado com eficiência energética também será fundamental, e revestimentos à base de MOF também estão se mostrando úteis para essa aplicação. Quando aplicados em peças de ar-condicionado, os MOFs extraem eficientemente a umidade do ar que passa, reduzindo a energia de resfriamento necessária em até 40%.
Estruturas orgânicas covalentes (COFs) também estão mostrando grande potencial em armazenamento de energia, catálise e separação de gases. Diferente das estruturas metalorgânicas, os COFs são totalmente orgânicos. Essas estruturas bidimensionais ou tridimensionais também possuem maior estabilidade térmica e química em comparação com os MOFs, e pesquisas recentes mostram que essa estabilidade permite que esses materiais operem continuamente e purifiquem a atmosfera. Os COFs também se mostraram eficazes em aplicações de controle de poluição, como detectar e remover compostos perfluorados da água potável.
Espera-se que a pesquisa em ciência dos materiais desempenhe um papel cada vez mais importante nas iniciativas de sustentabilidade nos próximos anos, por meio do desenvolvimento de novos materiais com menor impacto ambiental. Esperamos que isso resulte em uma inovação mais ampla em tecnologias e processos renováveis que mitiguem os efeitos da poluição, melhorem a eficiência energética e impactem muitos outros objetivos de sustentabilidade.
Edição molecular impulsiona a inovação na descoberta de medicamentos
Tradicionalmente, os químicos dependem de um conjunto grande, porém limitado, de reações conhecidas para sintetizar moléculas orgânicas complexas. No entanto, abordagens sintéticas emergentes estão tornando novos andaimes e formas moleculares mais acessíveis, potencialmente catalisando uma nova e empolgante onda de inovação em química orgânica e medicinal.
A edição molecular é uma técnica que permite a modificação precisa da estrutura de uma molécula, inserindo, excluindo ou trocando átomos dentro de seu andaime central. Diferente da abordagem tradicional de construir novas moléculas grandes montando partes menores por meio de uma série de reações graduais, a edição molecular permite que os químicos criem novas moléculas modificando precisamente moléculas grandes já existentes. Isso lhes dá autonomia para criar novos compostos de forma mais eficiente e econômica e, ao reduzir o total de etapas sintéticas, diminui o volume de solventes tóxicos e os requisitos de energia para muitas transformações.
Possivelmente o aspecto mais atraente da edição molecular é seu impacto positivo esperado na inovação. As causas e os remédios para uma percebida “crise de inovação” na indústria farmacêutica têm sido debatidos na última década. No entanto, não há dúvida de que multiplicar os caminhos que os químicos têm à disposição para chegar a uma estrutura desejada é fundamental para aumentar o volume e a diversidade de estruturas moleculares consideradas para candidatos a medicamentos, fertilizantes, materiais e muitas outras aplicações.
Em combinação com aplicações sintéticas emergentes baseadas em IA, que já estão ajudando os químicos a identificar e priorizar vias sintéticas, essas novas abordagens poderiam impulsionar um aumento múltiplo na inovação química ao longo da próxima década.
Inovações em gestão de resíduos impulsionando a economia circular
O Panorama Global da Gestão de Resíduos da ONU para 2024 estima que, sem uma mudança radical, os custos anuais combinados da gestão de resíduos — incluindo os custos ocultos da poluição, problemas de saúde e mudanças climáticas — dobrarão até 2050. Assim, novas tecnologias estão acelerando o progresso dentro de uma economia circular, onde a reutilização e a reciclagem assumem papéis mais importantes:
- Além dos métodos tradicionais de reciclagem, como a pirometalurgia e a hidrometalurgia, novos métodos de reciclagem de baterias estão sendo desenvolvidos para reutilizar metais valiosos como lítio, cobalto, níquel, alumínio, ferro e manganês, por meio de técnicas como biolixiviação, reciclagem direta e processos eletro-hidrometalúrgicos. Essas novas abordagens não apenas impedem que produtos químicos perigosos entrem no meio ambiente, mas também recuperam elementos valiosos e frequentemente escassos usados em muitas tecnologias populares.
- Tecnologias de conversão de biomassa, como a carbonização hidrotérmica, estão sendo usadas para transformar resíduos em energia, convertendo biomassa úmida, resíduos orgânicos e resíduos agrícolas em hidrocarvão, um material rico em carbono usado na geração de eletricidade e no condicionamento do solo, e biocarvão, um material usado para a melhoria do solo.
- Bactérias que se alimentam de plástico estão melhorando a eficiência da reciclagem de plástico ao regenerar monômeros a partir de resíduos — impulsionadas pela descoberta da Ideonella sakaiensis 201-F6, uma bactéria com as enzimas IsPETase e IsMHETase que decompõem o tereftalato de polietileno (PET) em seus dois monômeros ambientalmente benignos, etilenoglicol e ácido tereftálico. Se essa tecnologia puder ser escalada, ela ajudará a acompanhar a contínua “dependência do plástico” mundial.
Novos esforços inovadores como esses não apenas compensam os custos do descarte de resíduos, mas também oferecem melhores incentivos financeiros à medida que novas tecnologias entram em operação. Fique atento às tecnologias capazes de recuperar ou criar novos recursos valiosos a partir de resíduos, à medida que fabricantes, produtores de energia, governos e empresas de gestão de resíduos investem em inovações voltadas para tornar a gestão de resíduos menos dispendiosa, visando aumentar a sustentabilidade e melhorar a lucratividade dos processos de fabricação.
Computação quântica tornando-se prática
As Nações Unidas proclamaram 2025 como o Ano Internacional da Ciência e Tecnologia Quântica (IYQ). Embora a tecnologia de computação quântica ainda não esteja amplamente comercializada, ela está progredindo de forma constante em direção à aplicação no mundo real em P&D científico. Por exemplo, a Cleveland Clinic e a IBM recentemente instalaram o primeiro computador quântico do mundo dedicado à pesquisa em saúde e estão começando a aplicar suas capacidades para resolver questões de descoberta de medicamentos que nem mesmo os supercomputadores modernos conseguiram responder. Pesquisadores estão explorando como a computação quântica acelerará a descoberta de medicamentos ao permitir simulações mais complexas de comportamentos moleculares e uma modelagem eficiente do dobramento de proteínas. Isso cria uma oportunidade para a computação quântica impulsionar um progresso significativo em um curto período de tempo, à medida que a implementação aumenta.
Além do desenvolvimento de medicamentos, a computação quântica pode resolver desafios complexos em muitos outros campos. Por exemplo, pesquisadores agrícolas estão testando aplicações em cálculos de fertilizantes e monitoramento de campo que poderiam otimizar o rendimento das colheitas para aumentar a produção de alimentos e, ao mesmo tempo, minimizar os danos ambientais. Espera-se também que a computação quântica permita previsões meteorológicas mais precisas, identificando padrões dentro do grande volume de dados globais e avaliando mais rapidamente múltiplos cenários díspares gerados por diferentes modelos.
A recente introdução do novo chip Willow pelo Google, bem como o anúncio da Microsoft e da Atom Computing sobre a intenção de entregar computadores quânticos comercialmente disponíveis em 2025, mostram a rapidez com que essa tecnologia está avançando. Embora não prevejamos que ela dominará o cenário tecnológico nos próximos anos, já que ainda existem muitos desafios para escalar essa tecnologia, a computação quântica está surgindo como um fator-chave em vários campos.
Omniômica: A próxima revolução de célula única
O investimento em novas tecnologias de análise de célula única explodiu nos últimos anos, e essas técnicas estão sendo aplicadas para promover progressos críticos na detecção precoce de doenças, testes de triagem pré-natal, testes de biomarcadores, biópsias líquidas e desenvolvimento de medicamentos biológicos. O mercado de tecnologias de análise de célula única relacionadas à genômica, transcriptômica e proteômica foi avaliado em 4,34 bilhões de dólares em 2023 e tem projeção de crescimento a uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 18,7% de 2024 a 2030.
A próxima fronteira em ascensão na pesquisa de célula única é a multi-ômica. Ao combinar múltiplas técnicas de célula única, as abordagens multi-ômicas fornecem um quadro mais completo para pesquisadores e clínicos:
- Em termos de descoberta de medicamentos, a multi-ômica pode auxiliar no design de terapias e promover o desenvolvimento de vacinas, já que a integração simultânea de vários métodos ômicos de modalidade única no nível de célula única pode nos ajudar a entender diversos processos biológicos, vias e mecanismos de doenças.
- A multi-ômica também está sendo usada para estabelecer árvores de linhagem celular, o que torna possível para pesquisadores de câncer estudar os impactos de efeitos epigenéticos e mutações genéticas simultaneamente no nível de célula única.
- Em modelos de pacientes com glioblastoma, a multi-ômica demonstrou potencial para melhorar a compreensão da heterogeneidade intratumoral, informando assim terapias específicas para cada paciente.
Além da multi-ômica, a omniômica busca fundir todos os dados ômicos para nos dar um quadro integrado da biologia humana no nível celular, revelando interações biológicas complexas e mecanismos de doenças com maior precisão. Essa abordagem tem aplicações generalizadas para a inovação de medicamentos e pode acelerar o desenvolvimento de terapias direcionadas. Ela também tem implicações profundas para o aprimoramento da medicina de precisão, proporcionando uma compreensão mais profunda das diferentes células dentro de um tumor e como elas mudam ao longo do tempo, abrindo caminho para estratégias terapêuticas personalizadas.
