Identificar e medir o que existe em uma amostra, seja um simples íon de sódio ou moléculas de DNA, é o ponto de partida de boa parte da química analítica. No Grupo de Eletroforese e Microssistemas de Análise (GEM), do Instituto de Química (IQ) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), essa tarefa vem sendo aprimorada cada vez mais com o uso de instrumentos próprios, principalmente dispositivos produzidos em impressoras 3D.

Liderado pelos professores Dosil Pereira de Jesus e José Alberto Fracassi da Silva, o grupo recebeu a visita do InovaLab, programa de conexão da Agência de Inovação Inova Unicamp com os laboratórios da Universidade.

A equipe da Inova Unicamp conheceu as linhas de pesquisa e os equipamentos do laboratório, e discutiu com o Grupo oportunidades de parceria com o setor industrial e de proteção da propriedade intelectual (PI) desenvolvida pelo grupo e de geração de empresas spin-offs (que são criadas a partir de pesquisas, conhecimentos ou tecnologias desenvolvidos na Universidade, protegidos ou não por PI).

Da eletroforese ao laboratório em um chip

A missão do GEM é tornar as análises químicas mais rápidas, eficientes e portáteis por meio do desenvolvimento de sistemas analíticos microfluídicos, que operam com pequenos volumes de líquido. O grupo emprega técnicas de impressão 3D multimateriais de alta resolução, que, segundo os pesquisadores, vêm transformando o desenvolvimento de dispositivos analíticos.

As pesquisas também abrangem a eletromigração e a eletroforese capilar, técnicas que separam compostos com o auxílio de um campo elétrico, além de nanotecnologia, instrumentação analítica, detecção eletroquímica e fluorescente e sistemas de análise miniaturizados, conhecidos como ?-TAS (sigla em inglês para sistemas de análise total miniaturizados) ou lab on a chip (laboratório em um chip).

O trabalho do GEM pode ser acompanhado no Instagram gemunicamp.

Uma técnica para separar quase tudo

A eletroforese capilar, base do trabalho do GEM, por exemplo, separa os componentes de uma amostra dentro de um tubo fino, de sílica ou vidro, preenchido com uma solução. Quando se aplica uma diferença de potencial, que chega a 30 mil volts nos equipamentos montados pelo grupo, as partículas com carga elétrica se deslocam em velocidades diferentes. Um detector posicionado no tubo registra sinais proporcionais à concentração de cada substância.

A versatilidade é o principal trunfo. A técnica alcança íons inorgânicos e orgânicos, metabólitos, pesticidas, proteínas, DNA e até células. “A gente consegue calibrar o sistema e fazer a quantificação de quanto tem de determinada substância de interesse nas amostras”, explica Fracassi da Silva.

Da sala limpa à impressora 3D

O GEM nasceu em 2004, com a proposta de desenvolver instrumentação e métodos para eletroforese e microssistemas de análise. Esses microssistemas reúnem, em uma única peça, o preparo da amostra, a separação e a detecção. No início, eram fabricados em silício e vidro, com técnicas semelhantes às usadas na produção de circuitos integrados.

Hoje, a maioria dos dispositivos é produzida no laboratório por impressoras 3D. “Deixamos de lado as estruturas de sala limpa, que são caras. Nelas, qualquer alteração no dispositivo exige reiniciar todo o processo”, explica o professor Fracassi da Silva. “Já na impressão 3D, basta ajustar o software em poucos minutos e recomeçar”.

O laboratório reúne cerca de 15 pessoas, entre pós-graduandos, bolsistas e técnicos. Além de sistemas comerciais de eletroforese capilar, conta com dois equipamentos montados pela própria equipe, microscópio óptico com fluorescência e fontes de alta tensão. O grupo também participa da estruturação de um centro de impressão 3D no Instituto, que deverá atender pesquisadores e alunos interessados em desenvolver pequenos dispositivos de análise.

Patentes e uma spin-off no Parque da Unicamp

Os dispositivos desenvolvidos no GEM possuem elevado potencial comercial. Fracassi da Silva cita as fitas de teste de glicose como exemplo de sensor ajustável a outros metabólitos e ao monitoramento ambiental. “Na grande maioria dos casos, é possível vislumbrar a geração de invenções com aplicação industrial”, destaca.

O grupo já tem patentes depositadas com suporte estratégico da Inova Unicamp, que é o Núcleo de Inovação Tecnológica (NIT) da Universidade. A mais recente protege um sistema de impressão 3D com múltiplos materiais. “Quando eu cheguei na Unicamp, há mais de duas décadas, a Inova já existia, e eu me surpreendi com o apoio e facilidade para depositar uma patente desenvolvida na Universidade”, lembra o professor.

Um dos inventores dessa patente, o egresso da Unicamp Reverson Fernandes Quero, orientado por Dosil Pereira de Jesus, é fundador da startup Polaris. A empresa-filha da Unicamp atua com microfluídica e impressão 3D e está instalada no Parque Científico e Tecnológico da Unicamp.

InovaLab visita o GEM

Fracassi da Silva soube do InovaLab durante uma reunião na Agência de Inovação da Unicamp e inscreveu o laboratório logo em seguida. Para ele, receber a equipe no próprio espaço muda a conversa. “É diferente de ir ao escritório da Inova e explicar com um jargão técnico. Aqui, no laboratório, os profissionais da Agência veem na prática o que está sendo feito e trabalham com potenciais parcerias que a gente mesmo, às vezes, não visualiza”, avalia.

Segundo o pesquisador, empresas de instrumentação estão entre as parceiras com maior afinidade com o trabalho do grupo.

As empresas interessadas em desenvolver projetos de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (PD&I) com o laboratório podem procurar a Inova Unicamp pela página Conexão Pesquisa e Mercado. Tecnologias protegidas da Universidade disponíveis para licenciamento estão no Portfólio de Tecnologias da Unicamp.