Laboratório do Brasil pode ser solução para fim da fome e a cura de doenças

Parece até ilógico um laboratório científico, de dimensão e formato parecidos com um estádio de futebol, auxiliar nos estudos de partículas menores que o diâmetro de um fio de cabelo.

É exatamente o que faz o Sirius, um mega laboratório situado na cidade de Campinas, no interior de São Paulo, mais especificamente no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM).

Quando ficar pronto, o que deve acontecer no segundo semestre de 2020, o Sirius contará com uma avançada tecnologia para pesquisas microscópicas, o que pode auxiliar em diversos setores da sociedade e pode até resolver questões mundiais, como a fome, de um planeta que tem cada vez mais pessoas e menos recursos.

“Queremos entender como os sistemas que compõem os diferentes solos funcionam. Por este motivo, precisamos analisar dados cada vez menores, para ter a dimensão correta de com o que estamos lidando”, afirma o pesquisador Dean Hesterberg, que atua na área de agricultura e ciências ambientais.

Segundo ele, o Sirius ajudará a resolver questões como a incapacidade de produção de alguns solos existentes no planeta, contaminados por determinadas substâncias que inviabilizam o cultivo e, assim, diminuem a capacidade máxima de produção. 

Com a ajuda da tecnologia , os pesquisadores poderão identificar os problemas de cada local e encontrar formas de resolvê-los.

“Se conseguirmos uma imagem de como as partículas são compostas, definir quais os tipos de minerais estão contidos ali, podemos restringir o problema. Sem a máquina correta, jamais conseguiríamos entender o que existe naquele solo. Saber isso nos dá a chance de pensar nos problemas de uma forma mais concreta e relevante”, afirma.

“O Sirius ajuda a entender quais as concentrações de cada um dos componentes. Qual deles eu tenho menos ou mais. É bastante desafiador poder acompanhar isso em tempo real e descobrir isso. É exatamente o tipo de coisa que nós esperamos ser capazes de fazer aqui: experimentos em tempo real de partículas bem pequenas. E os raios-x do síncrotron são muito bons para que possamos realizar isso. Assim, poderemos atingir um novo nível de eficiência para os sistemas de agricultura”, finaliza ele.

Mas o que exatamente o Sirius faz?

Dá pra enxergar de longe. Abrigado em um prédio de 68 mil metros quadrados e contando com uma avançada tecnologia para pesquisas microscópicas, o Sirius pretende atrair pesquisadores de diversas partes do mundo a partir do segundo semestre de 2020, quando deve ser entregue.

“Está vendo aquele ‘colchão’ de concreto ali? Isso é como se fosse uma ‘tampinha’. Cada um daqueles blocos pesa 19 toneladas e tem um metro de espessura de concreto”, diz Luciana Noronha, jornalista do CNPEM, apontando para as três estruturas de concreto que tampam, horizontalmente, o túnel que abriga um acelerador de partículas (uma circunferência gigante também feita de concreto) e que parecem minúsculas diante da estrutura do laboratório. 

Essa ‘tampinha’ a qual Luciana se refere é responsável por bloquear a radiação, para que ela não ultrapasse a parte interna do laboratório, onde os elétrons ficam armazenados, e não entre em contato com as pessoas que irão trabalhar no local.

Lá dentro, a estabilidade é precisa. Para se ter uma ideia, se um carro, moto ou caminhão se locomover com máxima velocidade na parte interna do laboratório, não haverá nenhum tipo de instabilidade, tremedeira ou oscilação no piso. O maior acelerador, que tem 520 metros, foi planejado para ter um desnível de menos de 2 centímetros em 10 anos de uso. Para garantir essa estabilidade, os engenheiros tiveram que cavar 15 metros para baixo do chão e cravar 1300 estacas no solo antes de construir os aceleradores.

Dentro dele, existem três aceleradores de elétrons: o acelerador linear, onde os elétrons começam a ser acelerados, o injetor, onde eles ganham mais energia, e o anel de armazenamento, onde vão emitir a tal ‘luz síncrotron’, que é o que realmente interessa para a pesquisa no Sirius.

A nível de comparação, o  corpo humano é formado por 7 octilhões de átomos, e um elétron é uma partícula subatômica – ou seja, ainda menor que um átomo. O objetivo do Sirius é gerar a luz síncrotron e, para isso, é necessário acelerar uma partícula que tenha carga elétrica. Quanto menor for a massa da partícula, mais potência de luz é gerada. Isso explica o porquê do elétron ser utilizado.

Gustavo Lombardi, mestre em Física da Matéria Condensada e bolsista no CNPEM, explica que quando a luz síncrotron incide sobre qualquer tipo de amostra, sofre várias interações. “A luz pode ser absorvida, refletida, difratada…Usando raios-X, que é uma radiação de alta energia, ela consegue penetrar profundamente nos materiais e interagir diretamente com os átomos desse material”. 

Analisando a interação da luz com a material, os pesquisadores conseguem obter informações não só de quais átomos estão presentes ali, mas também como estão arranjados e interagem entre si. Isso é essencial para descobertas em todos os campos científicos.

Inicialmente avaliado e pactuado com o Ministério da Ciência e da Tecnologia, o projeto foi orçado em R$ 1,8 bilhão. Até agora, recebeu R$ 1,5 bi. O restante do valor – cerca de R$ 300 milhões – deverá entrar até o final de 2020, quando o projeto deverá ser concluído. Segundo o CNPEM, não houve corte nos repasses, apenas alguns atrasos de recebimento.

O Sirius é o que Luciana chama de “projeto estruturante” para o Brasil, já que além de trazer benefícios para o mundo científico no futuro, trouxe benefícios para empresas brasileiras desde que foi pensado, em 2012. Cerca de 85% da tecnologia utilizada no laboratório foi produzida por empresas brasileiras, em meio a um momento de crise política e econômica.

“O primeiro acelerador foi projetado num período de crise que impossibilitou a importação de equipamentos, o que criou a necessidade de se habilitar pessoas e empresas para melhorarem a tecnologia e projetarem equipamentos sofisticados“, afirma Reberson Ricci, jornalista do CNPEM.

O Nanomundo

Imagine uma formiga caminhando no corpo de um elefante. No mundo científico, o elefante seria a célula, enquanto a formiga seria uma nanopartícula. 

Se algum pesquisador brasileiro quisesse analisar em que parte do corpo do elefante a formiga está e qual caminho percorreu na vasta extensão do corpo do paquiderme, provavelmente teria que ir para à Suécia.

Isso porque a tecnologia brasileira ainda não permite enxergar com precisão detalhes sobre a interação da ‘formiga’ com o ‘elefante’, apenas partes isoladas. “Hoje em dia, ou você consegue focar na formiguinha e ver a interação dela com o pelo do elefante ou você consegue olhar o elefante inteiro, sem ver a formiga”, disse Mateus Cardoso, pesquisador do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano).

Atualmente Mateus coordena um grupo de 10 pessoas que desenvolvem nanopartículas utilizadas em tratamentos médicos. O grande foco das análises são linfomas, vírus como HIV e Zika, células tumorais e bactérias multirresistentes. Cada membro do grupo tem um alvo diferente de pesquisa.

Para a equipe, o Sirius será de grande utilidade e “vai revolucionar a pesquisa científica”, na medida em que os pesquisadores poderão acompanhar com exatidão onde a nanopartícula está dentro da célula, qual caminho fez para entrar nela e de que forma age lá dentro. 

E por que isso importa? De posse dessas informações, os pesquisadores poderão criar nanopartículas que sejam mais efetivas no tratamento de qualquer tipo de doença: “você consegue saber qual é a via que a nanopartícula entra, por onde passa e quais são as organelas que afeta. A partir disso, você consegue desenvolver medicamentos muito mais potentes e eficazes”, diz Matheus.

Muitos dos tratamentos quimioterápicos já são feitos com nanopartículas no Brasil, mas não são partículas que agem de forma seletiva na região doente. Portanto, o que costuma acontecer em um universo quimioterápico convencional são os famosos efeitos secundários, como a queda de cabelo, justamente porque o medicamento acaba matando tanto as células doentes, quanto as sadias.

“O que a gente está tentando fazer é exatamente isso: criar nanopartículas que tenham um ‘faro’ para a região doente, atacando só o alvo e sem afetar as células sadias”, afirma.

Por enquanto, os pesquisadores fizeram todos os testes em laboratório, chamados de experiências ‘in vitro’. Entretanto, para que as nanopartículas possam sair do laboratório e atender a população brasileira, testes ‘in vivo’ – ou seja, em animais ou em seres humanos – precisam ser feitos.

É importante ressaltar que a função da equipe foca na pesquisa básica. A produção e comercialização desses medicamentos depende de outros processos, normalmente ligados à indústria farmacêutica.

“A missão do laboratório não é obter lucro com remédio. O que fazemos é o desenvolvimento. Para isso, a gente precisa encontrar pessoas que estejam interessadas em fazer isso em conjunto, para que as pesquisas possam avançar”, enfatiza o pesquisador.

Segundo Mateus, a tecnologia do Sirius será superior a do laboratório sueco, o único de luz síncrotron de quarta geração que existe no mundo. Portanto, ele e sua equipe poderão fazer descobertas e aprimorar técnicas na nanomedicina: “é um orgulho poder fazer parte de toda essa equipe. Não só da equipe, mas tenho orgulho de ser brasileiro”.

Desenvolvimento sustentável

Sabe-se que o consumo de açúcar, especialmente o branco, está ligado ao aumento do risco de problemas como diabetes, obesidade, colesterol alto, entre outros. De acordo com a Organização Mundial de Saúde (OMS), o ideal é que um indivíduo consuma 25 gramas de açúcar por dia ou, no máximo, 50 gramas, que equivalem 18,2 kg por ano. 

Porém, dados da própria organização mostram que o brasileiro consome, em média, 30 kg por ano. Para combater esse mal, já existem nas prateleiras dos supermercados alguns substitutos do açúcar. Um bom exemplo é o Xilitol, presente no resíduo de bagaço de cana e que é 40% menos calórico.

Soluções que unam sustentabilidade e tecnologia são o foco de Letícia Zanphorlin, pesquisadora do Laboratório Nacional de Biorrenováveis (LNBR), e sua equipe de cientistas. “Nossas pesquisas buscam soluções biotecnológicas para o desenvolvimento de  biocombustíveis, biomateriais e produtos bioquímicos, sempre pensando na biomassa e na biodiversidade brasileira”, diz a pesquisadora.

O Brasil tem uma vantagem comparativa, em relação a outros países, quanto a sua  biomassa – que é toda matéria orgânica, de origem vegetal ou animal, utilizada na produção de energia. A biomassa é obtida através da decomposição de uma variedade de recursos renováveis, como plantas, madeira, resíduos agrícolas, restos de alimentos, excrementos e até do lixo.

Um bom exemplo é a produção do etanol, biocombustível proveniente do resíduo da cana de açúcar. É neste ponto que o Sirius pretende contribuir, uma vez que facilitará a análise química de amostras residuais, fazendo com que estas sejam reaproveitadas de forma inteligente.

“O Sirius vai contribuir com uma vantagem biotecnológica, porque a biomassa que a gente tem é única e queremos aproveitar 100% dela e da biodiversidade brasileira de uma maneira mais inteligente, sempre visando desenvolvimento sustentável para produção de três pilares: biocombustíveis avançados, produtos bioquímicos, e os biomateriais”, afirma Letícia.

A lignina, resíduo obtido no bagaço da cana, tem grande potencial para a substituição do plástico, por exemplo, com a vantagem de apresentar características mais eficientes, como maior resistência a impactos, alta dureza e alongamento, o que evita que o produto se quebre.

Pensando na sustentabilidade, a lignina é potencial substituta para os derivados de petróleo e produção de biocombustíveis. Além disso, pode ser utilizada na indústria alimentícia, em antioxidantes, pesticidas, fertilizantes, carvão vegetal, aditivos para concreto, além de medicamentos ou cosméticos.

“A gente acredita que as soluções biotecnológicas vão ajudar a criar empregos novos e impulsionar ainda mais a economia do nosso país. Ou seja, tanto o desenvolvimento sustentável – olhando para o impacto  ambiental – como também essa geração de novos empregos, são muito relevantes para o Brasil”, conclui a pesquisadora.

Acelerador de segunda geração

O UVX, laboratório nacional de Luz Síncrotron de segunda geração também foi projetado e construído por brasileiros e com tecnologia nacional. Inaugurado em 1997, foi a primeira fonte de luz síncrotron do Hemisfério Sul e é, ainda hoje, a única da América Latina. 

Diferentemente do Sirius, que, no projeto pactuado com o Ministério da Ciência, começou com 13 estações de pesquisa e poderá abrigar até 38 no futuro, o UVX possui 18 estações experimentais chamadas ‘linhas de luz’.

Muitos pesquisadores da Unicamp (Universidade Estadual de Campinas) usam a estrutura do CNPEM pela proximidade, mas o centro de pesquisas recebe universidades diversas do Brasil e da América Latina em geral. Cerca de 15% dos usuários vem da Argentina e por volta de 20% não são brasileiros. 

“A gente imagina que essa porcentagem vai ser diferente no Sirius , porque a fonte de luz vai ser muito mais avançada, o que nos dá um potencial de atração de pesquisadores estrangeiros que essa fonte não tem”, conclui Luciana Noronha, jornalista do CNPEM.