Micropartículas magnéticas de sílica porosa
Muitas vezes, produtos como anticorpos, enzimas, proteínas e moléculas, após serem extraídos de seus organismos de origem, necessitam ser concentrados e purificados em níveis que podem chegar próximos aos 100%. No entanto, as técnicas usualmente empregadas, como centrifugação, filtração e cromatografia em colunas, demandam um alto investimento em equipamentos, além da realização de várias etapas, o que contribui para o seu alto preço. Como solução, foi desenvolvido nos departamentos de Engenharia Química (DEQ) e de Física (DF) da UFSCar um processo que torna mais ágil e de baixo custo os processos industriais de purificação de bioprodutos.
A patente Micropartículas de sílica porosa com propriedades superparamagnéticas, alta magnetização de saturação e processo de obtenção, de autoria dos docentes Raquel de Lima Giordano (DEQ) e Fernando Manuel Moreira (DF), e Willian Kopp, do Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, consiste em um novo método para síntese de nanopartículas magnéticas de sílica porosa com alta resistência química e a temperaturas elevadas, grande área de superfície, estrutura mesoporosa, propriedades superparamagnéticas e alta magnetização.
O invento visa beneficiar indústrias de produção de artigos biotecnológicos, como farmacêuticos e biocombustíveis, podendo também ser aplicado em áreas como imobilização de enzimas e tratamento de efluentes. Isso porque uma alternativa de purificação que tem ganhado bastante destaque é a adsorção em suportes porosos, ou seja, a adesão desses resíduos a uma superfície porosa. Quando se acrescenta propriedades magnéticas a esses suportes, torna-se possível realizar a purificação mesmo em meios complexos contendo outros sólidos em suspensão, como em debris celulares.
Como a maioria dos suportes magnéticos comercialmente disponíveis foram elaborados para ser empregados em biomedicina ou em escala laboratorial, a patente desenvolvida contribui na medida em que obtém propriedades ótimas para aplicações em bioprocessos, permitindo ainda que eles sejam obtidos através de métodos facilmente escalonáveis. Para sua produção, foram utilizadas nanopartículas dos óxidos de ferro magnetita e maghemita como núcleo magnético, que possuem propriedades superparamagnéticas, com magnetismo quando na presença de um campo magnético externo, mas que se comportam como materiais paramagnéticos quando o campo é removido. Estas nanopartículas são isoladas do meio através do recobrimento com uma camada de sílica permitindo a obtenção de materiais porosos biocompatíveis e com alta área de superfície.
As micropartículas magnéticas obtidas são mesoporosas, ou seja, com um tamanho de poro no qual caiba o bioproduto que se deseja separar/purificar, com uma área superficial muito grande, uma alta magnetização de saturação e custo de obtenção bastante inferior a outros produtos disponíveis no mercado, explica a docente Raquel Giordano.
Os pesquisadores estão trabalhando na otimização do processo, de forma a diminuir ainda mais seu custo e aumentar o rendimento. Experimentos preliminares já apresentaram algumas alternativas para a retirada mais eficiente do surfactante residual do interior da partícula após a síntese, assim como procedimentos de modificação química do material para que ele possa ser explorado industrialmente tiveram resultados preliminares animadores. Experimentos conceituais de purificação de bioprodutos e imobilização de enzimas tem indicado que o material possui grande potencial de aplicação.