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Tecnologia: Novo laboratório da Unesp usa ressonância magnética nuclear para análises químicas

Publicado em 11 novembro 2014

Por Karina Toledo, da Agência FAPESP

A ressonância magnética nuclear (RMN), além de ferramenta poderosa para o diagnóstico médico, é uma técnica de grande valia para pesquisas na área de Química, ajudando a identificar compostos presentes em misturas complexas e a elucidar a estrutura tridimensional de moléculas, além de suas propriedades físicas e químicas.

Com apoio do Programa Equipamentos Multiusuários da FAPESP, um novo laboratório dedicado a realizar análises por espectroscopia de RMN foi inaugurado na última sexta-feira (07/11), no Instituto de Química (IQ) da Universidade Estadual Paulista (Unesp), em Araraquara.

Na ocasião, foi realizado um simpósio que contou com a presença do cientista suíço Kurt Wüthrich, laureado com o Prêmio Nobel de Química em 2002 por desenvolver um método que usa a ressonância magnética nuclear para análise da estrutura de proteínas.

Durante a abertura do evento, a professora do IQ de Araraquara Vanderlan Bolzani, responsável pelo projeto que financiou o novo laboratório, ressaltou que a RMN é atualmente a ferramenta mais valiosa para a identificação estrutural de misturas complexas e para o estudo de macro e micromoléculas, entre elas biopolímeros e proteínas.

“Os equipamentos modernos de RMN permitem estudos de cinética química (velocidade das reações e fatores que as influenciam), de reações químicas e bioquímicas aplicadas a medicamentos, alimentos e outros produtos, além da determinação de nanopartículas em estruturas sólidas. Sendo uma técnica não destrutiva, é muito versátil para estudos científicos e tecnológicos”, disse Bolzani.

A professora da Unesp afirmou ainda que a realização de ciência de excelência e de alto impacto requer não apenas pessoas de talento, como também infraestrutura adequada e suporte financeiro.

Em seguida, o diretor científico da FAPESP, Carlos Henrique de Brito Cruz, apresentou um panorama das iniciativas de fomento da Fundação, particularmente do Programa Equipamentos Multiusuários. De acordo com Brito Cruz, foram investidos na última chamada de propostas do programa, lançada em 2009, em torno de R$ 167 milhões.

“Como contrapartida, a FAPESP requer que a instituição ofereça infraestrutura adequada para abrigar os equipamentos, apoio administrativo e técnicos para auxiliar na operação e na manutenção. Também é preciso estabelecer regras claras para a utilização dos equipamentos pela comunidade científica, divulgar o serviço em uma web page e criar um comitê para fazer a avaliação da acessibilidade dos equipamentos”, explicou.

A abertura do simpósio contou ainda com a presença de Maysa Furlan, assessora da Pró-Reitoria de Pesquisa da Unesp, Eduardo Maffud Cilli, vice-diretor do IQ, e Dulce Helena Siqueira Silva, coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Química do IQ.

Modernização

Em entrevista à Agência FAPESP, Bolzani explicou que o IQ já contava com uma plataforma mais antiga de espectrometria de RMN adquirida em 1998, também com apoio do Programa Equipamentos Multiusuários da FAPESP, mas que já se encontrava obsoleta.

A nova plataforma está equipada com três espectrômetros – dois voltados a análises de substâncias em solução e um para análise de materiais sólidos. O equipamento com maior resolução possui 14,1 teslas e 600 mega-hertz (MHz), além de um sistema cryo-probe acoplado – uma sonda capaz de baixar a temperatura no local onde o campo magnético é gerado e, assim, aumentar a sensibilidade de análise.

De acordo com o técnico Nivaldo Boralle, responsável pela análise das amostras em estado líquido, o sistema cryo-probe permite analisar amostras muito pequenas, na ordem de nanogramas.

“O forte campo magnético gerado pelo equipamento causa uma perturbação nos núcleos dos átomos presentes na amostra e, ao analisar o padrão dessa perturbação, podemos deduzir como os átomos estão ligados”, explicou.

O equipamento voltado a analisar amostras sólidas possui 9,4 teslas e 400 Mhz e é considerado um dos mais modernos da América Latina nessa modalidade.

O terceiro espectrômetro adquirido, com 7 teslas e 300 Mhz, será dedicado ao treinamento de alunos de iniciação científica e de pós-graduação, podendo ser operado diretamente pelos estudantes.

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=8zzH6gEb04c

Formação de recursos humanos

De acordo com a coordenadora da Pós-Graduação em Química do IQ de Araraquara, entre 30% e 40% dos quase 300 alunos de mestrado e doutorado atendidos no programa poderão se beneficiar com os novos equipamentos.

Grande parte das pesquisas desenvolvidas no IQ de Araraquara, acrescentou a coordenadora, faz uso dos equipamentos de RMN. “São projetos nas áreas de metabolômica [estudo do conjunto de metabólitos produzidos por um organismo], identificação de produtos naturais, nanomateriais, novos materiais e síntese química, que são de alto impacto na ciência e serão extremamente beneficiadas com a nova plataforma”, disse.

O laboratório atenderá não apenas a demanda dos pesquisadores de Araraquara como de outros campi da Unesp e de outras universidades e institutos. Além do apoio ao ensino e à pesquisa, as plataformas de RMN prestam serviços externos, em interação com indústrias do Estado de São Paulo e de outras regiões do país.

Conforme explicou Bolzani, além de ajudar na elucidação da estrutura química de compostos, a espectroscopia RMN é usada por químicos e bioquímicos para investigar como as moléculas interagem nos meios biológicos e, assim, tentar entender a natureza.

“Estamos iniciando pesquisa com peptídeos de plantas dos nossos ecossistemas. Ainda é inicial, mas estamos muito animados com os resultados. Entender as funções dessas miniproteínas, além de contribuir para o estado da arte da química de produtos naturais de plantas de ambientes tropicais e equatoriais, poderá permitir a descoberta de propriedades farmacológicas interessantes, como inibidores de proteases, antitumorais e antiparasitários”, disse Bolzani.

A espectroscopia por RMN no caso da química sintética pode ser usada para acompanhar as etapas de síntese de uma molécula complexa, acrescentou. “Também tem sido muito usada no controle de qualidade de materiais de origem natural e sintética, avaliação do grau de pureza de produtos, identificação da origem e presença de contaminantes”, disse.

“Estamos, por exemplo, fazendo estudos com fitoterápicos, que são plantas com uma composição química complexa. Não é uma substância isolada, mas uma fração padronizada em que os princípios ativos podem estar com outros componentes, às vezes em grande quantidade. O equipamento pode diagnosticar com precisão uma série de substâncias que estão presentes, em um tempo recorde, sem que seja necessário isolar cada uma delas”, explicou.

Segundo Ian Castro-Gamboa, integrante do Núcleo de Bioensaios, Biossíntese e Ecofisiologia de Produtos Naturais (NuBBE) e coordenador do novo laboratório de RMN do IQ, a aquisição dos equipamentos possibilitará avanços no entendimento da complexidade micromolecular.

“A RMN, associada às ciências ‘ômicas’, será crucial para a análise de fluxos metabólicos, associações moleculares antagônicas ou sinérgicas que permitam ao pesquisador integrar conhecimentos, de maneira holística, e assim permear a complexa teia evolutiva dos diversos organismos”, disse Gamboa.

Com informações de Karina Toledo, de Araraquara para Agência FAPESP.