Um grupo de pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) construiu um biorreator semiautomatizado por cerca de R$ 1 mil — valor entre cinco e duzentas vezes menor do que o de aparelhos equivalentes vendidos no mercado.

O equipamento, desenvolvido no campus de Ribeirão Preto, foi projetado para cultivar microrganismos em ambiente controlado e foi testado na degradação de lignina, polímero gerado em larga escala pela indústria de papel e celulose e hoje descartado principalmente por incineração.

Os resultados foram publicados na revista científica ACS Omega.

Custo e contaminação, os dois obstáculos

Biorreatores são equipamentos que mantêm condições estáveis de temperatura, agitação e oxigênio para o crescimento de células e microrganismos. Seu uso é rotineiro nas indústrias farmacêutica e química, mas o preço elevado os coloca fora do alcance de muitos laboratórios acadêmicos.

O estudante de iniciação científica, João Vítor Guimarães Ferreira, autor principal do projeto, identificou um segundo problema além do custo: “Normalmente, os biorreatores não possibilitam fazer coleta e inserção de conteúdo sem que os recipientes do sistema sejam abertos, o que aumenta o risco de contaminação”, disse ao Jornal da USP.

A solução adotada pela equipe do Laboratório de Quimio-Biologia Computacional (CCBL) da Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (FCFRP) foi integrar um microcomputador ao sistema. O aparelho realiza coletas periódicas e repõe o meio de cultura de forma programada, sem necessidade de abrir os recipientes. O custo total de montagem ficou em torno de R$ 1 mil.

Fungos sob observação por 25 dias

Para validar o equipamento, os pesquisadores cultivaram duas espécies de fungos — Phanerochaete chrysosporium e Trichoderma reesei — na presença de lignina, tanto separadamente quanto em cocultivo, ao longo de 25 dias.

O acompanhamento da degradação foi feito por duas abordagens complementares: a metabolômica, que identificou os intermediários químicos produzidos durante o processo, e a genômica, que rastreou os genes dos fungos responsáveis pelas reações observadas.

A pesquisadora de pós-doutorado Isabela Victorino da Silva Amatto explica a lógica da combinação: “A partir da integração dos dados de genômica e metabolômica, podemos provar que aquele metabólito detectado estava sendo produzido pelos fungos, porque no genoma do fungo está presente um gene que produz a enzima responsável pela reação que gera aquele intermediário”.

Intersecção entre áreas como motor da pesquisa

O desenvolvimento do biorreator exigiu que Ferreira transitasse entre programação computacional, eletrônica e microbiologia — três campos com pouca sobreposição em sua formação em Farmácia. Para ele, essa junção foi determinante: “A ciência, de modo geral, não é linear, ela tem vários polos. E a parte mais interessante da ciência, pelo menos para mim, é quando esses polos, esses mundos isolados, têm um ponto de intersecção – porque é ali que a inovação realmente acontece”.

A lignina degradada no experimento é um dos principais subprodutos do setor de celulose e papel. Alternativas à sua incineração, como a biodegradação microbiana, representam uma via para reduzir o impacto ambiental do setor. O biorreator de código aberto desenvolvido na USP pode, segundo os autores, tornar esse tipo de estudo acessível a laboratórios com orçamento restrito.