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USP São Carlos

Central de análises químicas do IQSC facilita trabalho de indústrias e cientistas

Publicado em 22 junho 2020

Por Henrique Fontes – Assessoria de Comunicação do IQSC/USP

Já imaginou ter acesso a equipamentos de alto padrão científico para realizar análises químicas para sua indústria, empresa ou projeto de pesquisa por um valor acessível? É com o propósito de oferecer esse tipo de serviço, cercado de elevada confiança e credibilidade, que desde 1987 atua a Central de Análises Químicas Instrumentais (CAQI) do Instituto de Química de São Carlos (IQSC) da USP. Ao todo, são 34 equipamentos disponíveis para utilização da comunidade, operados por um corpo técnico altamente qualificado, composto majoritariamente por mestres e doutores.

Responsáveis por realizar de 10 a 12 mil análises por ano, os equipamentos da CAQI auxiliam no desenvolvimento de estudos e trabalhos das mais variadas áreas, como saúde, meio ambiente, alimentos, farmácia, cosméticos, petroquímica, entre outras. A Central Analítica é capaz de caracterizar amostras de diversos compostos em forma gasosa, sólida e líquida. Após o processamento das informações, empresas e pesquisadores têm acesso a detalhes sobre as estruturas das substâncias, que são observadas microscopicamente, além de descobrirem sua composição química e se apresentam ou não impurezas que podem ser prejudiciais para a sequência dos trabalhos.

Um possível cenário de aplicação dessas tecnologias, ilustrado pelo doutor em química e funcionário da CAQI Paulo Jorge Cordeiro, é quando centenas de peixes são encontrados mortos de um dia para o outro em determinado rio. Cientistas devem colher amostras da água no local para investigar se algum composto tóxico aos animais surgiu naquela região e propor medidas para solucionar o caso. Para que isso seja feito, técnicas analíticas como as disponíveis na CAQI são essenciais para esse diagnóstico, podendo ser empregadas para comparar a água coletada e, possivelmente contaminada, com sua fórmula original.

Um dos equipamentos mais utilizados na Central é o Espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear (RMN), que emprega ondas de radiofrequência para explorar moléculas a fim de identificar suas propriedades físicas e químicas. “O aparelho é capaz de realizar análises de amostras líquidas e semi-sólidas, principalmente de compostos orgânicos e organometálicos, com o intuito de elucidar a estrutura molecular dessas substâncias. Outra técnica disponível é a Análise Elementar, utilizada, por exemplo, para determinação das porcentagens de carbono, nitrogênio, hidrogênio e enxofre”, determinando, por exemplo, suas porcentagens de carbono, nitrogênio, hidrogênio, flúor e enxofre”, explica Sylvana Cardoso Miguel Agostinho, doutora em química e Chefe da CAQI.

RMN

Coordenador do Grupo de Síntese Orgânica do IQSC, o professor Dr. Antonio Burtoloso é um dos grandes usuários do RMN, aparelho indispensável para o desenvolvimento de seus trabalhos “Eu diria que essa técnica de ressonância magnética é o coração da análise de compostos orgânicos, pois é preciso ter certeza se a molécula que construímos no laboratório é, de fato, a que estávamos buscando. Dependendo do resultado, temos que mudar a estratégia e a abordagem de nossos estudos”, explica o docente, que utiliza, pelos menos, outros três equipamentos da CAQI: “Sem a Central Analítica, eu teria que aposentar minhas pesquisas”, completa. Consequentemente, a publicação de artigos em revistas científicas de alto impacto também seria dificultada ao docente.

Um aparelho que também é bastante demandado na Central Analítica do IQSC é o Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET), capaz de ampliar 1 milhão e 500 mil vezes a imagem das amostras, número que permite até mesmo a visualização dos átomos das moléculas. Quem utiliza com frequência esse instrumento é o professor do IQSC, Dr. Laudemir Varanda, que trabalha com nanotecnologia.

“Essa técnica é importante para enxergarmos o tamanho e a forma das nossas partículas, pois se você quer controlar uma propriedade, é preciso conhecer a estrutura da matéria. Nessa escala, o material em análise pode apresentar efeitos diferentes, por isso a necessidade de entender seus possíveis comportamentos para definir qual será a aplicação mais adequada”, explica o docente, que integra o Comitê Gestor da CAQI. Além do MET, a Central Analítica possui outros três microscópios, com finalidades um pouco distintas: o Eletrônico de Varredura (MEV), o de Infravermelho Acoplado ao Potenciostato/Galvanostato (um equipamento que acopla informação estrutural com reatividade química frente a um potencial elétrico) e o de Força Atômica com os quatro módulos de análise (Força Atômica com e sem contato, Força Magnética, Força Elétrica e Kelvin – polarização) e o acoplado ao espectrômetro Raman.

MET.

Subindo de patamar – Em 2016, um projeto elaborado pelo IQSC com o objetivo de ampliar o parque de equipamentos da CAQI nas áreas de microscopia, cromatografia, espectroscopia e outras técnicas analíticas foi contemplado pela Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP). “Oito novos e modernos equipamentos já foram adquiridos e instalados. Esses aparelhos, alguns dos quais únicos no Brasil, realizam análises sofisticadas, necessárias tanto para o desenvolvimento de pesquisas avançadas como para atender demandas de empresas”, conta o Vice-Diretor do IQSC, Dr. Hamilton Varela, presidente do Comitê Gestor da CAQI.

O projeto FINEP, que é gerenciado pela Fundação de Apoio à Física e à Química (FAFQ), inclui ainda recursos para a atualização e manutenção dos equipamentos já existentes na Central. Com aporte de aproximadamente R$ 7,6 milhões da FINEP, a CAQI tem conseguido nos últimos anos aumentar sua capacidade de atendimento aos usuários internos e externos ao Instituto e realizar análises cada vez mais qualificadas.

Segundo Varanda, a reputação e o conhecimento da comunidade do IQSC foram fundamentais para a aprovação do financiamento pela FINEP: “O Instituto é muito bem quisto em termos de pesquisa, com profissionais que são referência. Outro ponto que pode ter sido determinante para a nossa escolha é que já tínhamos uma central de análises químicas e propusemos sua qualificação no projeto, visando ampliar os serviços oferecidos a toda comunidade científica”. Hoje, a CAQI conta com uma infraestrutura de 540 m², distribuídos por quatro blocos do IQSC.

MEV-FEG

Um dos equipamentos adquiridos com os recursos disponibilizados pela FINEP é o MEV-FEG, um novo Microscópio Eletrônico de Varredura que proporcionou mais qualidade às análises de imagem. Utilizando um “canhão” de elétrons, o aparelho permite visualizar as amostras com mais resolução e de forma mais rápida. Outra tecnologia recém-chegada à CAQI é o Espectrômetro Raman, que analisa a composição e a estrutura de diversos tipos de materiais. O equipamento está acoplado a um Microscópio de Força Atômica (AFM) com três módulos: MFM, EFM e Kelvin, que possibilitam a obtenção de informações sobre a topologia das amostras. Os dois equipamentos podem ser utilizados em conjunto, opção que rende uma resolução Raman de até 8 nm.

Espectrômetro Raman.

O terceiro destaque entre os novos aparelhos adquiridos com apoio da FINEP é o Espectrômetro de Massas “MALDI-TOF/TOF”, que utiliza pulsos de laser e campos elétricos para identificar microrganismos como bactérias, fungos e vírus, além de analisar estruturas de polímeros e proteínas. Um dos usuários dessa tecnologia é o professor Dr. Daniel Cardoso do IQSC, que desenvolve estudos na área de Química de Alimentos, como pesquisas que buscam a melhoria da qualidade da carne e do leite para uma alimentação mais rica em nutrientes.

MALDI-TOF/TOF.

“Uma de nossas frentes de pesquisa é promover alterações em proteínas do soro do leite, que são quebradas em pequenos peptídeos. Com o uso da técnica de espectrometria de massas, consigo identificar a composição química dessas moléculas, qual a sequência de aminoácidos formada e se eles apresentam alguma atividade biológica que possa ter influência nutricional e na saúde”, explica o docente, que ressaltou a qualidade do corpo técnico da CAQI para a realização das análises: “São equipamentos modernos, que exigem operadores qualificados. Alguns de nossos funcionários são especialistas em técnicas que eles operam no Instituto, isso é muito valioso, tanto para a manutenção e preservação dos equipamentos como para o desenvolvimento de novos métodos analíticos”, complementa.

Outro diferencial da CAQI, além da elevada capacidade técnica de seus funcionários, são os valores competitivos praticados pela Central. Para as empresas, inclusive, as vantagens são evidentes, já que elas teriam à disposição equipamentos de alto padrão científico, nem sempre utilizados com frequência, por um valor acessível. Daniel Cardoso revela que para adquirir equipamento de RMN, por exemplo, a iniciativa privada teria que desembolsar cerca de R$ 5 milhões, além de arcar com a manutenção anual do aparelho, que gira em torno de R$ 90 mil, mais a contratação de um técnico especializado, com salário mensal de aproximadamente R$ 7 mil. Ou seja, para manter em operação um equipamento como esse são necessários cerca de R$ 170 mil anualmente. Na CAQI, a taxa cobrada de indústrias pela hora de análise no RMN 500 MHz é de R$ 400,00. Para conferir os valores praticados para os outros equipamentos da Central, bem como todas as informações sobre como solicitar a utilização dos aparelhos, basta acessar este link.

Amostras de sólidos, líquidos e gases são analisadas na CAQI.

A CAQI é mantida por recursos obtidos através da prestação de serviços a indústrias e, principalmente, dada a sua vocação para pesquisas, por projetos financiados pelas três principais agências de fomento à pesquisa do Brasil: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

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