Histórico

O primeiro equipamento de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) proporcionado pelo Departamento de Química da Universidade Federal de São Carlos (DQ-UFSCar), foi adquirido em 1975, sendo, talvez, um dos primeiros do Brasil. Um equipamento de 1,4 Tesla (60 MHz para frequência do hidrogênio), marca Hitachi-Perkin Elmer, modelo R22-A (figura 1), imã permanente e ondas contínuas. Somente era possível realizar experimentos de RMN de ¹H e para amostras solúveis em CCl₄, uma vez que não se usava solventes deuterados. Esse equipamento ainda permanece no lab. de RMN do DQ-UFSCar mas fora de funcionamento. Apenas é mantido como peça de recordação (Figura 1).

Em 1985 o DQ-UFSCar adquiriu um novo equipamento, de 1,87 Tesla (80 MHz para frequência do hidrogênio), marca Varian, modelo FT-80-A (figura 2), eletroímã e com transformada de Fourier. Portanto, era possível obter espectros de RMN de outros núcleos, além do hidrogênio, principalmente de carbono 13. Introduzia-se o uso de solventes deuterados para dissolução das amostras para o ajuste da homogeneidade do campo magnético local. Esse equipamento funcionou até 1995 quando foi doado para a Universidade Estadual de Londrina (UEL).

Somente em 1993 o DQ-UFSCar recebeu o seu primeiro equipamento de RMN supercondutor, 9,4 Tesla (400 MHz para frequência do hidrogênio), marca Bruker, modelo DRX400 (figura 3) e usando um sistema operacional baseado na linguagem Unix. Esse equipamento foi adquirido com recursos da Fapesp, através de um projeto temático coordenado pelo Prof. Dr. João Batista Fernandes, e, embora tenha sido adquirido com recursos de um projeto temático, ele sempre funcionou no sistema multiusuários desde o seu início. Até então, era um dos pouquíssimos (se não o único) equipamento com esse campo magnético e usando um sistema operacional pouco usual, naquela época, para equipamentos de RMN. Foi graças ao trabalho exaustivo do Prof. Edson Rodrigues Filho, recém-contratado no DQ, que foram realizados os primeiros espectros de RMN 2D. Esse equipamento era equipado apenas com duas sondas: uma dual ¹H/¹³C, utilizada principalmente, para análises dos núcleos de ¹H e ¹³C, e, uma sonda BBI (Broad Band Inverse Detection ¹H/¹⁹F – ³¹P-¹⁰⁹Ag). Foi a primeira sonda otimizada para se fazer detecção no modo inverso adquirida no Brasil.

A criação do Laboratório de RMN do DQ-UFSCar

Até esse momento não tínhamos ainda um laboratório específico para a RMN. Existia o laboratório de análises de compostos orgânicos onde os equipamentos de RMN, Ultravioleta, Infravermelho e Espectrometria de Massas eram supervisionados pelos professores, em uma espécie de rodízio, e pelo técnico Sr. Pedro Pablo - que aparece operando o equipamento na figura 3. No entanto, desde o seu início já nascia uma tendência de termos laboratórios nos moldes multiusuários, embora não era essa a prática nas demais instituições de ensino superior, principalmente, nos Departamentos/Institutos de Química existentes no Brasil.

O Laboratório de RMN do DQ-UFSCar foi então criado em 1994 sob a responsabilidade do Prof. Antonio Gilberto Ferreira, professor contratado em 1989 e lotado no DQ-UFSCar, quando da sua volta do pós-doutorado na Universidade de Sheffield-Inglaterra, sob a supervisão do Prof. Brian Ernest Mann, e na área de RMN.

Desde o início o laboratório de RMN do DQ-UFSCar trabalhou nos moldes de um sistema multiusuário e sempre teve como principal meta a implementação e aplicação de técnicas de RMN para atender aos vários grupos de pesquisa do DQ-UFSCar. Mas, principalmente, preocupado com a formação de recursos humanos, muito escassos naquela época, de tal forma que o profissional realizasse um trabalho que não fosse meramente técnico e que tivesse o interesse em trabalhar com o maior número possível de usuários e das diferentes áreas. Nasce, nesse momento, a ideia de se colocar em foco a RMN, e, não mais, que ela fosse abordada como mais uma técnica instrumental utilizada para a elucidação estrutural de compostos orgânicos. Muito embora, essa fosse a abordagem frequentemente praticada nas instituições brasileiras.

Em 1995 o laboratório de RMN conseguiu adquirir um novo equipamento de 4,7 Tesla (200 MHz para frequência do hidrogênio), marca Bruker, modelo DRX (figura 4) e equipado com uma sonda BBO (Broad Band Observe) de 5 mm. Esse equipamento foi adquirido com recursos oriundos da agência de fomento FINEP, e, desde o início do seu funcionamento foi operado pelos alunos de iniciação científica e pós-graduação (mestrado/doutorado/pós-doutorado). Talvez tenha sido um dos primeiros equipamentos de RMN supercondutor no Brasil a ser operado, e em larga escala, por alunos desde a iniciação científica até a pós-graduação, sem distinção de laboratórios e/ou orientadores, bastando somente frequentar um curso de treinamento operacional. Esse treinamento de aproximadamente 16 horas, oferecido no início de cada semestre e no período noturno, foi ministrado por mais de quinze (15) anos ininterruptos pelo prof. Dr. Antonio Gilberto Ferreira. Desfazia-se aí o mito de que alunos não deveriam operar equipamentos de alto custo. Esse equipamento funcionou sem nenhum problema de mau uso na operação até meados de 2010, quando o parque de equipamentos de RMN do DQ-UFSCar foi renovado e ele teve que ser desativado devido a desatualização da parte eletrônica e computacional. Abaixo vemos uma foto do equipamento quando em funcionamento. A esquerda o equipamento antigo (4,7 T) e a direita o atual (9,4 Tesla).

Figura 4. Equipamentos de RMN de 4,7 (esquerda) e 9,4 Tesla (direita), marca Bruker, modelos DRX200 e NanoBay.

No final de 2007 o lab. de RMN recebeu um outro equipamento de RMN de 9,4 Tesla (400 MHz para frequência do hidrogênio), marca Varian, modelo UNIT-Plus (figura 5), cuja configuração principal era voltada para a realização de experimentos com amostras no estado sólido, muito embora, também contasse com duas sondas para análise de amostras líquidas. Uma sonda de 5 mm e outra de 10 mm de diâmetro externo, sendo ambas otimizadas para medidas no canal multinuclear (³¹P-¹⁵N). Esse equipamento foi doado pelo Centro de Caracterização e Desenvolvimento de Materiais (CCDM-UFSCar), via transferência interna para o Lab. de RMN, e, como estava fora de operação, somente depois da aprovação de um projeto Fapesp para a sua energização é que entrou em operação.

O Pioneirismo do laboratório

O laboratório foi pioneiro no Brasil desde o seu início, já em 1994, ao trabalhar com o método de detecção inversa, uma vez que tínhamos adquirido a única sonda para detecção inversa no país e que fora recém-lançada no mercado pela companhia Bruker Biospin. Também fomos pioneiros ao implementar a técnica de gCOSY (experimento de COSY com gradiente de campo), mas sem utilizar uma unidade geradora de gradiente de campo, uma vez que ainda não a tínhamos. Para tanto utilizamos as bobinas do field para essa finalidade. Da mesma maneira implementamos, pela primeira vez no Brasil, a técnica DOSY para equipamentos da marca Bruker, assim como fomos os pioneiros a utilizar a técnica de HR-MAS para materiais heterogêneos, tanto de origem animal (fígado, cérebro, músculo, etc.) como vegetal (folhas, raízes, flores etc.). Fomos também um dos primeiros em utilizar a quimometria como ferramenta estatística aplicada aos dados de RMN e também os pioneiros na implementação da técnica Site Specific Natural Isotopic Fractionation studied by Nuclear Magnetic Resonance (SNIF-NMR) no país. Essa técnica é aplicada no controle de qualidade de alimentos das mais variadas origens através da relação isotópica ¹H/²H, método desenvolvido na Universidade de Nantes-França pelo prof. Gérard Martin. Mais recentemente implementamos e aplicamos a técnica de ultrafast-NMR em nossos equipamentos. Para isso, contamos com as colaborações dos profs. Dr. Patrick Gerardeau (Nantes University) e Antônio Herrera (Universidade de Madri) que co-orientaram o Prof. Dr. Luiz Henrique Keng Queiroz Júnior. Além disso, e como foi mencionado anteriormente, o laboratório sempre teve como objetivo a sua atuação nos moldes multiusuário, não só no sentido do atendimento de grupos do DQ-UFSCar, mas de outras instituições de ensino do país. Isso pode ser comprovado através dos vários trabalhos desenvolvidos em conjunto, bem como da atuação do Prof. Ferreira como colaborador de vários grupos de pesquisa em diversos estados da federação.

A expansão do laboratório

Em 2009 o laboratório expandiu o seu quadro de funcionários permanentes, que além dos dois (2) técnico Srta. Luciana Vizotto e Sr. Paulo Roberto Lambertucci - o Sr. Pedro Pablo já não integrava mais os quadros do departamento - passou a contar também com a participação do Prof. Dr. Tiago Venâncio. A sua contratação foi motivo de muita satisfação, não só pelas qualidades pessoais do Prof. Venâncio, mas também pela sua formação profissional. Além de atuar na área de RMN no estado líquido, o Prof. Venâncio tem conhecimento e experiência na RMN do estado sólido e de baixo campo. Essa experiência se estendia não só aos equipamentos da marca Varian, como também os da marca Bruker. Portanto, mais do que uma contratação que resultou no aumento do quadro funcional, passamos a ampliar ainda mais a área de atuação do laboratório, estendendo agora, também a nossa atuação para a RMN de sólido e de baixo campo.

O grande avanço de 2010

Como podemos observar pelo histórico mencionado até aqui, o laboratório vinha sempre em um crescente no pioneirismo e na implementação de técnicas modernas de RMN para amostras no estado líquido em nosso país. Nesta década, por outro lado, sentimos a necessidade de darmos um “salto quântico” e não mais um crescimento contínuo. Nesse sentido, passou-se a atuar em três frentes distintas. A primeira, que só foi possível através da aprovação de um projeto do INCT-CNPq/Fapesp tendo como coordenadora a Profa. Dra. Maria Fátima das Graças F. da Silva, foi realizar a renovação do parque instrumental. Com isso conseguimos não só melhorar a sensibilidade e resolução, mas principalmente a implementação de novas técnicas de RMN como as de hifenação (LC-DAD-NMR e LC-DAD-SPE/NMR) e a utilização de sondas criogênicas através da aquisição do primeiro equipamento de RMN de 14,1 Tesla e com sonda criogênica (figura 6). Novamente o nosso pioneirismo se fez presente. Também foi possível automatizar praticamente todas as operações necessárias para a obtenção de medidas espectroscópicas - condição imprescindível para a realização de trabalhos na área de fingerprint aplicada a alimentos e fluídos biológicos. A segunda iniciativa foi a preocupação com a implantação de um sistema de gestão e controle de qualidade nos moldes das Boas Práticas de Laboratório (BPL), para que pudéssemos atender com mais eficiência e segurança não só a comunidade acadêmica, mas principalmente, a demanda crescente de análises oriunda da indústria químico-farmacêutica. Foi um longo caminho e, finalmente em 20 de março de 2023, fomos reconhecidos pelo INMETRO (BPL 0076). Por fim, o laboratório “abriu as portas” para o recebimento de alunos de outros países, de tal forma que passássemos, de fato, a internacionalizá-lo.

Ações

1. Renovação do parque instrumental iniciado em outubro de 2010.
Aquisição de um (1) equipamento de 14,1 Tesla (600 MHz para freqüência de 1H), marca Bruker, modelo AVANCE III, equipado com uma (1) sonda criogênica de 5mm TCI (¹H/¹³C/¹⁵N), uma (1) sonda de 5 mm BBI (¹H-¹⁵N-³¹P) “normal” mas ambas com ATMA^®, um (1) amostrador automático, duas (2) unidades cryo-fit^® para medidas em volumes de até 60 e 120 uL, uma (1) unidade que permite a execução do acoplamento LC-DAD-SPE/NMR (Liquid Chromatography - Diode Array Detector - Solid Phase Extraction - Nuclear Magnetic Resonance) e uma (1) unidade que permite utilizar a modalidade CLAE-RMN (Liquid Chromatography - Nuclear Magnetic Resonance, on flow and stop-flow).
Aquisição de um equipamento de 9,4 Tesla da marca Bruker, modelo AVANCE III equipado com amostrador automático e uma sonda BFO (Smart Probe® ¹H/¹⁹F/³¹P/^13C) e com o sistema automático de tunning/matching (ATMA^®). Este equipamento é utilizado para o serviço de rotina e operado pelos alunos desde a iniciação científica até a pós-graduação.
Atualização do equipamento de 9,4 Tesla (400 MHz para freqüência do hidrogênio) da marca Varian, modelo Unit-Plus, para um equipamento marca Bruker, modelo AVANCE III, equipado com uma (1) sonda de 4 mm para amostras no estado sólido, uma (1) sonda HR-MAS e uma (1) sonda de 10 mm para amostras no estado líquido.
Atualização de um equipamento de 9,4 Tesla marca Bruker, modelo AVANCE, para modelo AVANCE III, equipado com duas (2) sondas de 5mm (BBO e BBI), duas (2) de 2,5 mm (BBO e BBI) e uma (1) sonda BBI de 5 mm com ATMA^®.

2. Implantação de sistema de gestão e controle de qualidade
A primeira atitude nesse sentido foi a formação de recursos humanos na área de gestão da qualidade. Os dois professores responsáveis pelo laboratório, os dois técnicos e dois alunos de doutorado receberam treinamento de gestão laboratorial. No curso foram abordados vários aspectos tais como: a legislação pertinente (ISO9001, ISSO/IEC17025), a importância de se implantar um sistema de gestação da qualidade em um laboratório, sistema de acreditação de medidas, dificuldades e vantagens na implantação de um sistema de qualidade, comparação entre os vários tipos de sistema de gestão da qualidade e relação das exigências na implantação de um sistema de gestão da qualidade.
A segunda atitude tomada foi a realocação dos equipamentos no “novo laboratório”. Foram tomadas todas as medidas de segurança e que envolve: saídas de escape, sinalização de acordo com as normas internacionais, disposição ergométrica dos equipamentos e controle do descarte de todos os produtos utilizados no laboratório. Essas ações ficaram prontas em meados de 2011.

A terceira ação foi a implementação de acesso restrito e controlado ao laboratório de RMN através de controle biométrico de entrada e controle automático. Esse sistema foi implementado no segundo semestre de 2010.
A quarta atitude está voltada para a implementação do sistema de Boas Práticas de Laboratório (BPL).

3. Internacionalização do Laboratório
Na nossa página (home page) temos tanto as versões em português quanto em inglês. Nelas estão descritas as principais linhas de pesquisa dos dois professores responsáveis, o parque instrumental existente, as teses e publicações do grupo, além de outras informações de interesse para possíveis alunos do exterior. Em outubro de 2010 recebemos os dois primeiros alunos de doutorado vindo do exterior (Pakistão) e com recursos do programa TWAS.