Nesta terça-feira (18 de fevereiro de 2025), segundo informações publicadas pelo Jornal da USP, pesquisadores do Laboratório de Quimio-Biologia Computacional (CCBL) da Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (FCFRP) da USP anunciaram a criação de um sistema de biorreator semiautomatizado, de baixo custo e código aberto, para estudos com culturas microbianas. O desenvolvimento e validação do equipamento foram detalhados em artigo publicado na revista ACS Omega.
Para testar o equipamento, o grupo realizou um estudo de caso com fungos capazes de degradar a lignina, um polímero natural presente na parede celular de plantas e um dos principais resíduos da produção de papel e celulose. Atualmente, a maior parte desses resíduos é incinerada pelas indústrias, e um método alternativo de biodegradação seria uma solução mais sustentável.
Os biorreatores são equipamentos que fornecem um ambiente controlado, com parâmetros como temperatura, agitação e teor de oxigênio estáveis, favorecendo o crescimento celular. Eles possibilitam o cultivo eficiente de microrganismos, a produção de biomoléculas e a realização de experimentos de longa duração. Apesar de comumente utilizados nas indústrias farmacêutica e química, esses equipamentos costumam ser muito caros devido à sua alta complexidade, podendo se tornar inacessíveis para laboratórios de pesquisa não industriais.
Havia dois motivos principais pelos quais os pesquisadores queriam desenvolver o próprio biorreator: o primeiro é que o equipamento comercial é muito caro, e o segundo é que, normalmente, os sistemas convencionais não possibilitam fazer coleta e inserção de conteúdo sem que os recipientes sejam abertos, o que aumenta o risco de contaminação. João Vítor Guimarães Ferreira, autor do artigo que desenvolveu o projeto na iniciação científica, explica que o grande desafio foi transitar entre programação computacional, eletrônica e microbiologia.
Foi necessário combinar experiências prévias sobre microrganismos e códigos computacionais a uma imersão no estudo de microcomputadores capazes de receber e transmitir sinais para que o equipamento alcançasse os objetivos iniciais do projeto. Além do custo total da montagem do aparelho ficar em torno de R$ 1 mil — valor significativamente abaixo dos biorreatores de pequeno porte do mercado, que podem custar entre R$ 5 mil e R$ 200 mil —, o sistema é capaz de realizar coletas periódicas e repor o volume de meio de cultura retirado.
Essas etapas são realizadas de forma automatizada e programada, comandadas pelo microcomputador, e ocorrem sem a necessidade de abrir os recipientes, o que reduz o risco de contaminação. Finalizadas as etapas de desenvolvimento, foi realizada a validação funcional utilizando o cultivo de duas espécies de fungos, Phanerochaete chrysosporium e Trichoderma reesei, na presença de lignina.
Isabela Victorino da Silva Amatto, pesquisadora de pós-doutorado na FCFRP e também autora do estudo, explica que o objetivo era avaliar a capacidade dos microrganismos de degradar a lignina. Para acompanhar o processo, os pesquisadores avaliaram os metabólitos produzidos durante 25 dias. Usando técnicas analíticas de separação e detecção de substâncias, vários intermediários da degradação puderam ser observados e submetidos a estudos metabolômicos e genômicos.
A partir da integração dos dados, os cientistas provaram que os metabólitos detectados foram produzidos pelos fungos, uma vez que o genoma mapeado apresentou os genes que produzem as enzimas responsáveis pelas reações. Para os pesquisadores, a interdisciplinaridade do projeto, abrangendo diferentes áreas e técnicas de análise, foi fundamental para a inovação e para o sucesso da aplicação tecnológica no tratamento de resíduos industriais.
Fonte: Jornal da USP