Conheça o laboratório onde são feitas pesquisas no Pontal

Professora Rosana Assunção, do curso de graduação em Química, é uma das coordenadoras do Lemup (Foto: arquivo dos pesquisadores)

O Campus Pontal da Universidade Federal de Uberlândia (UFU) tem um espaço destinado à pesquisa científica e ao desenvolvimento tecnológico. É o Laboratório de Equipamentos Multiusuários do Pontal (Lemup), cujos equipamentos são utilizados nos estudos de desenvolvimento, caracterização e aplicação em diferentes campos da ciência. 

“Vai desde a determinação da presença e da concentração de substâncias químicas (contaminantes orgânicos, metais, compostos orgânicos voláteis etc.) em diferentes matrizes (ambientais, alimentícias, farmacológica e medicinal, petroquímica e bioenergia, entre outras) até a elucidação de processos físico-químicos, biológicos, nanotecnológicos e de estruturas”, afirma a professora Rosana Assunção, do curso de graduação em Química.

O Lemup tem um núcleo de coordenadores, que são os responsáveis pelo funcionamento e manutenção dos equipamentos, e é utilizado por pesquisadores não só do Pontal, mas também de outros campi da UFU e de instituições como o Instituto Federal do Triângulo Mineiro (IFTM) (Campi Ituiutaba e Uberaba) e os institutos federais do interior de Goiás.

Em funcionamento desde dezembro de 2018, o Lemup foi construído dentro do Edifício de Suporte Laboratorial do Pontal (ESL), com recursos da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), empresa pública brasileira vinculada ao Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações. A aquisição dos equipamentos e a adequação da infraestrutura com linhas de gases especiais totalizaram mais de R$ 1,3 milhão em edital de 2013. No ano passado, o laboratório foi contemplado em outro edital da Finep com R$ 80 mil para manutenção preventiva.

“Este valor [R$ 1,3 milhão] compreendia a aquisição de equipamentos através de importação direta, quando cada dólar foi cotado a R$ 2,02. No entanto, atualmente, com cada dólar sendo cotado em torno de R$ 4,00, é seguro afirmar que o custo dos equipamentos do Lemup atualizados não seja inferior a R$ 2 milhões”, explica Assunção. “A manutenção dos equipamentos é o grande gargalo das instituições. Como os equipamentos são novos e a maioria estava sob garantia, ainda não enfrentamos problemas de interrupção no funcionamento dos equipamentos”, completa.

Conheça os nove equipamentos disponíveis no Lemup e veja a explicação dos pesquisadores responsáveis por eles:

Sistema de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência

(Waters Alliance)

A cromatografia líquida é uma técnica analítica que permite a separação e quantificação de componentes em uma mistura líquida. É uma técnica essencial em qualquer laboratório do mundo, uma vez que as técnicas analíticas permitem resolver problemas do nosso cotidiano, como avaliar a contaminação de alimentos e rios, quantificar a presença de ativos nos combustíveis, monitorar o uso de substâncias ilícitas, monitorar o uso de agrotóxicos, avaliar materiais do ponto de vista da composição, entre outros possíveis estudos. 

O equipamento permite a separação dos compostos presentes em uma mistura líquida (amostra) a partir do bombeamento desta amostra junto com solvente através de uma coluna que contém um material sólido. A diferença de interação dos compostos presentes na mistura com o material sólido da coluna faz com estes passem através da coluna com diferentes velocidades se separando no final do processo. 

Podemos citar algumas linhas de pesquisa com vários projetos em andamento que fazem o uso das técnicas cromatográficas: Desenvolvimento de novos suportes para cromatografia líquida de alta eficiência; Desenvolvimento de metodologias para determinação de substâncias residuais; Avaliação da liberação controlada de fármacos, agrotóxicos e outros princípios ativos incorporados em matrizes poliméricas. 

Responsável: Professor Anizio Marcio de Faria (anizio@ufu.br)

Espectrofotômetro UV-Visível-NIR

(Agilent Technologies Cary 5000)

O Espectrofotômetro de UV/Visível/NIR é um equipamento utilizado para a determinação da concentração de um composto conhecido em uma amostra. Para tanto, o composto deve absorver luz na região do ultravioleta, visível, ou no infravermelho próximo. Essa técnica é simples e de fácil uso. A amostra é colocada em contato direto com a luz de um determinado comprimento de onda que é absorvida, sendo que a quantidade de luz absorvida depende da concentração da amostra. Esta técnica pode ser empregada para análise de vários tipos de amostras, sendo aplicável em várias áreas e em muitos processos de rotina na indústria petroquímica, alimentícia, laboratórios de controle de qualidade, entre outras. No desenvolvimento de projetos de pesquisa, esta é uma técnica fundamental, pois permite acompanhar reações químicas, avaliar a velocidade de um processo químico, monitorar compostos liberados em fármacos simulando a condição biológica de liberação, entre outros processos. 

Vários projetos empregam esta técnica: Desenvolvimento de sensores eletroquímicos e fotoeletroquímicos baseados em pontos quânticos de carbono obtidos de fontes sustentáveis; Obtenção e caracterização de novas porfirinas e metaloporfirinas hidrofóbicas e hidrossolúveis para emprego em catálise oxidativa e terapia fotodinâmica antimicrobiana; Desenvolvimento de embalagens inteligentes baseadas na incorporação substâncias sensíveis à mudança do pH. 

Responsável: Professora Renata Galvão de Lima (renatagalvao@ufu.br)

Espectrofotômetro de Fluorescência

(Agilent Technologies – Cary Eclipse)

O Espectrofotômetro de Fluorescência é um equipamento que permite avaliar a concentração de um composto que se deseja quantificar em uma amostra, baseado em suas propriedades fluorescentes. Nessa técnica, a amostra contendo o composto de interesse é colocada sob a ação da luz ultravioleta, levando a um processo de excitação que faz com que o composto emita luz. A concentração deste composto na amostra é proporcional à intensidade da luz emitida. A fluorescência pode ser aplicada na análise de corantes fluorescentes usados na medicina, na avaliação de vários tecidos, na bioquímica, na área ambiental, no acompanhamento de reações químicas, cinética de reação e, na química analítica, na quantificação de compostos presentes em uma amostra de interesse. 

Citamos alguns projetos em desenvolvimento que empregam a técnica de fluorescência: Compostos de coordenação como agentes neuroprotetores e comportamento fluorescente na terapia e diagnóstico da doença de Alzheimer.

Responsável: Professora Renata Galvão de Lima (renatagalvao@ufu.br)

Espectrofotômetro de Infravermelho com Transformada de Fourier – ATR

(Agilent Technologies Cary 630)

A espectrometria de infravermelho é utilizada para a determinação das funções químicas presentes em amostras puras ou misturas, permitindo a análise qualitativa e quantitativa de compostos inorgânicos e orgânicos na região do infravermelho. A técnica permite a identificação de compostos, uma vez que a interação da luz na região do infravermelho com uma amostra pode informar sobre a natureza das ligações químicas da substância sob investigação. Embora em muitos casos não seja possível obter a estrutura química exata da substância, é possível a identificação de grupos funcionais presentes em uma molécula, tornando-se uma ferramenta muito útil no laboratório no acompanhamento de processos de síntese e cinética de uma reação química e na identificação da estrutura química de um composto em conjunto com outras técnicas analíticas. Nesta técnica, a amostra é colocada em um suporte em contato com a luz na região do infravermelho, a radiação atinge as moléculas que absorvem energia que leva a vibração das ligações correspondendo ao estiramento e deformação das ligações químicas, permitindo com isto identificar diferentes grupos funcionais. 

É uma técnica de uso rotineiro empregada em uma série de projetos de pesquisa, sendo alguns apresentados a seguir: Emprego do Octanoato de Celulose como Suporte para Lipases visando a produção de Biodiesel; Preparação, Caracterização e Aplicação de Polissulfona sulfonada como catalisador heterogêneo na reação de esterificação do Ácido Oleico com Metanol; Modificação química da celulose através de reações por “click” (Click Chemistry) visando à preparação de novos materiais. 

Responsável: Professor Rodrigo Barroso Panatieri (panatieri@ufu.br)

Potenciostato/Galvanostato PGSTAT 204

(Metrohm Pensalab)

- Módulo de impedância,

- Módulo de espectroeletroquímica.

O potenciostato/galvanostato é um equipamento que permite realizar estudos eletroquímicos e eletroanalíticos em diversos segmentos da indústria e da pesquisa, permitindo a avaliação do desempenho de baterias, desenvolvimento de novos materiais para baterias, caracterização de eletrodos modificados para produção de sensores e biossensores eletroquímicos semelhantes aos que permitem avaliação da glicemia, na área de nanotecnologia e na eletroanalítica, de forma geral, atuando eficientemente na determinação da concentração de espécies eletroativas presentes em uma amostra de interesse. 

Vários projetos são desenvolvidos com o auxílio deste equipamento e alguns estão citados a seguir: Desenvolvimento de Eletrodos de Pasta de Carbono Quimicamente Modificados para a Detecção Amperométrica de Compostos Orgânicos em Condições Hidrodinâmicas; Uso de Eletrodos Modificados com Materiais Nanoestruturados para Desenvolvimento de Metodologias Eletroanalíticas com Ênfase em Aplicações no Controle de Produtos Agropecuários; Eletrodeposição de nanopartículas metálicas: uma estratégia de baixo custo para o desenvolvimento de sensores eletroquímicos para poluentes orgânicos; Liberação controlada dos fármacos Naproxeno e Ibuprofeno imobilizados em membranas e micropartículas de acetato de celulose.

Responsável: Professor André Luiz dos Santos (alsantos@ufu.br)

Analisador Termogravimétrico

(TGA) (TA Instruments: TGA Discovery 55)

O Analisador Termogravimétrico é um equipamento que permite avaliar a estabilidade térmica de vários tipos de materiais usados no dia a dia ou novos materiais, que são objetos de pesquisas através da mudança de massa do material submetido a um aumento de temperatura. Este estudo possibilita a avaliação de processos como desidratação, decomposição e reações químicas correlacionando todos com a mudança da massa e com o aquecimento. O equipamento tem uma balança para pesagem da amostra durante o experimento e um forno onde a amostra é aquecida sob atmosfera inerte (gás nitrogênio) ou em atmosfera oxidativa (ar sintético).

Vários pesquisadores do Campus Pontal e de outros campi da UFU utilizam o equipamento, sendo que alguns projetos podem ser citados: Desenvolvimento de novos suportes para cromatografia líquida de alta eficiência; Desenvolvimento de sensores eletroquímicos e fotoeletroquímicos baseados em pontos quânticos de carbono obtidos de fontes sustentáveis; Produção de álcool furfurílico a partir do hidrolisado hemicelulósico do bagaço de cana-de-açúcar utilizando catalisadores heterogêneos; Preparação, Caracterização e Aplicação de Polissulfona sulfonada como catalisador heterogêneo na reação de esterificação do Ácido Oleico com Metanol; Modificação química da celulose através de reações por “click” (Click Chemistry) visando à preparação de novos materiais. 

Responsável: Professora Rosana Maria Nascimento de Assunção (rosana.assuncao@ufu.br)

Calorímetro Exploratório Diferencial

(DSC) (TA Instruments, DSC Discovery 25)

O DSC é uma técnica que permite avaliar a estabilidade térmica e as mudanças associadas aos processos físicos e químicos que ocorrem em uma amostra. Neste equipamento, a amostra e a referência são aquecidas a uma taxa de aquecimento constante, de forma que mantenham a temperatura. Na ocorrência de um processo químico ou físico na amostra, esta necessitará que maior ou menor quantidade de calor flua para que a mesma temperatura seja mantida entre amostra e referência. Como no processo é possível observar um fluxo de calor entre a amostra e a referência, e por isso que este equipamento é capaz de medir a energia referente ao processo em estudo. Este equipamento é muito utilizado em ambientes industriais como um instrumento de controle de qualidade devido à sua aplicabilidade na avaliação da pureza da amostra, no estudo de reações de polímeros como processos de reticulação, na avaliação da estabilidade térmica de vários tipos de materiais, tais como polímeros, fármacos, sílica, enzimas e proteínas, na medida do calor envolvido em processos físicos e químicos.

Diante da possibilidade de determinar parâmetros termodinâmicos e cinéticos, o equipamento permite caracterizar vários tipos de materiais, sendo uma ferramenta importante na pesquisa e desenvolvimento de novos materiais. Citamos alguns projetos que fazem o uso deste equipamento: Preparação, caracterização e biodegradação de embalagens de acetato de celulose comercial e de resíduos agroindustriais, a serem aplicados na produção de mudas vegetais; Pesquisa e desenvolvimento de um processo de síntese do polipropileno com alta resistência do fundido (HMS-PP) em presença de monômeros multifuncionais líquidos; Agregação de valor a resíduos da biomassa vegetal; Preparação e caracterização de matrizes poliméricas micro/nanoparticuladas a partir de derivados celulósicos para a liberação controlada de princípios bioativos.

Responsável: Professora Rosana Maria Nascimento de Assunção (rosana.assuncao@ufu.br)

Sistema para análise de área superficial e porosimetria - Fisissorção

(ASAP 2020 Plus – Micromeritics)

O equipamento para análise de área superficial e porosidade permite a avaliação de vários tipos de materiais, os quais têm seu desempenho dependente de tais indicadores. Um exemplo típico são os catalisadores empregados em vários processos reativos. Para avaliar a área superficial e a porosidade de um material, o gás nitrogênio é adsorvido [adsorção é a adesão de moléculas de um fluido a uma superfície sólida] ao material pulverizado previamente e tratado sob vácuo no mesmo equipamento. O processo de adsorção do gás é realizado sob pressão controlada e a baixas temperaturas. A área superficial, tamanho de poros e sua distribuição são determinados a partir da isoterma de adsorção/dessorção que apresenta a relação entre a quantidade de gás adsorvido/dessorvido (normalmente o nitrogênio) e a pressão do gás. O equipamento pode ser empregado na análise e caracterização de vários materiais desde cerâmicas, polímeros, materiais lignocelulósicos, produtos farmacêuticos, pigmentos, catalisadores dentre outros, sendo extremamente útil na avaliação de novos materiais como catalisadores e solventes. 

Alguns projetos desenvolvidos com o emprego deste equipamento nas etapas de caracterização dos materiais: Desenvolvimento de novos suportes para cromatografia líquida de alta eficiência; Agregação de valor a resíduos da biomassa vegetal; Preparação, Caracterização e Aplicação de Polissulfona sulfonada como catalisador heterogêneo na reação de esterificação do Ácido Oleico com Metanol.

Responsável: Professor Anizio Marcio de Faria (anizio@ufu.br)

GC-MS: Sistema de Cromatografia em fase Gasosa Acoplada e Espectrometria de Massas

(GC/MS)/ marca SHIMADZU/ modelo GCMS-QP2010SE

A cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa é uma técnica analítica que permite a separação, a quantificação e a identificação de substâncias em uma mistura.  É uma técnica essencial em qualquer laboratório do mundo, uma vez que as técnicas analíticas permitem resolver problemas do nosso cotidiano. 

O equipamento permite a separação dos compostos presentes em uma mistura que podem ser vaporizados sem se decompor, sendo transportada por um gás inerte, através de uma coluna que contém um material sólido. A diferença de interação dos compostos presentes na mistura com o material sólido da coluna faz com estes passem através da coluna com diferentes velocidades se separando no final do processo.  A identificação dos compostos separados se dá no espectrômetro de massas acoplado ao cromatógrafo. 

Alguns projetos realizados com o emprego deste equipamento: Preparação e caracterização de triacetato de celulose a partir da polpa Kraft: aplicação na imobilização de lipase e catálise de reações de transesterificação; Obtenção de ésteres etílicos e metílicos utilizando lipases de fungos filamentosos e técnicas de engenharia genética, empregando óleos residuais, pinhão manso e polpa de macaúba: viabilidade biotecnológica para a obtenção do Biodiesel.

Responsável: Professor Antonio Carlos Ferreira Batista (batistaacf@ufu.br)