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Projetos

Projetos do Programa de Pós-Graduação do IQ no PrInt- Unicamp
 
1. “Química Teórica e Computacional: métodos e aplicações em biologia molecular e ciência dos materiais” (tema prioritário: “Investigação de Sistemas Complexos, Naturais e Artificiais”
Coordenador: Prof.Dr. Miguel Angel San Miguel Barrera (smiguel@unicamp.br)
Equipe: Prof.Dr. Munir Salomão Skaf (skaf@unicamp.br); Prof.Dr. Leandro Martínez (leandro@iqm.unicamp.br).
 
Este projeto pretende avançar a compreensão de sistemas complexos através da aplicação de métodos teóricos e computacionais. Os sistemas de maior interesse são de natureza biológica (estrutura e função de proteínas, açúcares, ácidos nucleicos, membranas), e novos materiais (superfícies, nano-partículas, polímeros). Do ponto de vista teórico, são desenvolvidas estratégias fundamentadas na mecânica estatística e química quântica para a modelagem das propriedades estruturais e dinâmicas dos materiais. Os modelos são utilizados para modelar, computacionalmente, a estrutura, dinâmica e termodinâmica dos sistemas, visando a compreensão de suas propriedades em um nível fundamental e a proposição de aprimoramentos funcionais com potenciais aplicações bioquímicas e tecnológicas. Especificamente, alguns sistemas de estudo são: 1) Compreensão e aprimoramento de proteínas envolvida na conversão de açúcares em bioetanol. 2) Membranas biomoleculares. 3) Atividade de enzimas em meios não aquosos. 4) Modelagem da estrutura de proteínas usando restrições de distância experimentais. 5) Superfícies plasmônicas. 6) Defeitos em superfícies metálicas.
 
2. "Novas abordagens para estudos quantitativos e sintéticos em Química Biológica, Ambiental, de Alimentos e Farmacêutica" (tema prioritário: “Fronteiras da Matemática, das Ciências Naturais e das Engenharias: Desafios do Século XXI)”
Coordenador: Prof.Dr. Pedro Paulo Corbi (ppcorbi@iqm.unicamp.br)
Equipe: Profa.Dra. Anne Hélène Fostier (fostier@iqm.unicamp.br), Profa.Dra. Camilla Abbehausen (cabbehau@unicamp.br), Profa.Dra. Carla Beatriz Grespan Bottoli  (carlab@iqm.unicamp.br), Prof.Dr. Claudio Francisco Tormena (tormena@iqm.unicamp.br), Prof.Dr. Roberto Rittner Neto (rittner@iqm.unicamp.br), Prof.Dr. Fernando Antonio Santos Coelho (coelho@iqm.unicamp.br), Profa.Dra.Wanda Pereira Almeida (wanda@iqm.unicamp.br), Prof.Dr. Julio Cezar Pastre (juliopastre@iqm.unicamp.br).
 
Esta proposta visa apoiar ações para desenvolvimento de ferramentas químicas para estudos de sistemas complexos. Especificamente, pretende-se: 
- Avaliar novas abordagens em Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear: métodos de desacoplamento homonuclear em banda larga (pure shift), experimentos de difusão por RMN (DOSY) para separar sinais de diferentes espécies e aplicá-las à análise de misturas complexas. Serão feitos estudos para avaliação de preferência conformacional para pequenas moléculas orgânicas e a influência da interação estereoeletrônica no deslocamento química de 13C para moléculas contendo átomos pesados, além da influência da interação estereoeletrônica em constantes de acoplamento spin-spin, avaliação de mecanismo de reações e determinação da estereoquímica dos produtos com a aplicação de experimentos pure-shift e DOSY para análise misturas complexas. 
- Desenvolver metodologias para especiação química e de isótopos estáveis de mercúrio e arsênio, e aplicá-las no estudo do seu ciclo biogeoquímico, avaliando fatores ambientais que influem sobre a dinâmica destes elementos. Isso se fará com análises dos isótopos estáveis de Hg em amostras de solos e vegetação da região Amazônica e especiação química para que se tenha conhecimento de quais processos químicos estão relacionados com as assinaturas isotópicas identificadas. Desenvolvimentos paralelos deverão ser executados visando a especiação química e isotópica de As em amostras coletadas na região do Pantanal.
-  Avaliação de técnicas de extração miniaturizadas para determinação de antibióticos e inseticidas neonicotinóides. Serão estudadas diversas estratégias de pré-concentração otimizada para analise por LC-MS/MS. As metodologias serão aplicadas na determinação de antibióticos veterinários em águas, assim como em amostras de peixes. Também deve ser explorada, usando as metodologias desenvolvidas, a determinação de resíduos de pestícidas em pólen, nectar e plantas.
- Estudar a atividade de moléculas com ação antitumoral já sintetizadas e de moléculas mais seletivas e eficazes tanto para o tratamento do câncer e de processos inflamatórios. Além do desenvolvimento químico propriamente dito, pretende-se sintetizar formas mais eficientes dos prototipos já identificados, com estudos de avaliação biologica in vitro e in vivo.
- Estudar os modos de atuação de complexos metálicos, suas interações com moléculas-chave no desenvolvimento de tumores e sua potencialidade para atuaem como fármacos.
 
3. “Materiais nanoestruturados: síntese, caracterização e aplicações” (tema prioritário: “Nanotecnologia”
Coordenador: Profa.Dra. Heloise de Oliveira Pastore (lolly@iqm.unicamp.br)
Equipe: Prof.Dr. René Afonso Nome Silva (nome@iqm.unicamp.br), Profa.Dra. Cláudia Longo (clalongo@iqm.unicamp.br), Prof.Dr. Ronei Jesus Poppi (ronei@iqm.unicamp.br),  Prof.Dr. Miguel Angel San Miguel Barrera (smiguel@unicamp.br), Profa.Dra. Camila Alves de Resende (carezende@gmail.com).
 
Esta proposta tem como objetivos o estudo de diversas abordagens inovadoras para a preparação de materiais nanoestruturados, assim como o uso de técnicas instrumentais de análise capazes de elucidar tanto a composição quanto a morfologia de materiais de interesse farmacêutico e industrial ao nível de nanoestruturas. Propõe-se a as seguintes atividades:
- Estudo das propriedades de nanopartículas bimetálicas, de nanopartículas de óxido de gadolínio co-dopadas com itérbio e érbio e de de nanoestruturas metálicas através de espectroscopia de femtossegundos, micro-espectroscopia por conversão não-linear ascendente, pinças óticas e simulações da dinâmica estocástica. 
- Estudo da difusão rotacional em sistemas coloidais, envolvendo a síntese de clusters coloidais e outras partículas não-esféricas coloidais e investigações fundamentais de difusão rotacional em sistemas coloidais através de microscopia ótica e simulações.
- Elucidação, mediante métodos computacionais baseados na teoria do funcional da densidade (DFT) os aspectos estruturais e termodinâmicos da nucleação e crescimento de nanoestruturas metálicas quando semicondutores são expostos à irradiação eletrônica ou laser através da análise de sua estrutura eletrônica com a finalidade de auxiliar no design de materiais com propriedades desejáveis.
- Síntese e caracterização de materiais lamelares nanoestruturados – em especial, zeólitas - através de processos ADOR (Assembly-Disassembly-Organisation-Reassembly),  e com foco inicial em zeólitas com base em germanosilicatos.
- Investigar nanomateriais semicondutores (óxidos mistos de titânio, bismuto, tungstênio, prata e cobre) para aplicações na conversão de energia solar. Estes serão sintetizados por diferentes metodologias e serão avaliados como fotoanodos ou fotocatodos 
- Estudo da produção de nanopartículas de celulose e nanolignina através do fracionamento da parede celular vegetal de alguns tipos de biomassa. Simultaneamente, os mesmos substratos serão avaliados na preparação de nanocompósitos poliméricos, aerogéis e filmes com proteção UV.
- Obtenção de informações físicas e químicas em escala nanométrica de pellets farmacêuticos por AFM-IR e geração de imagens das amostras para tratamento quimiométrico dos dados.
 
4. “Desenvolvimentos fundamentais, de ferramentas para análise e estudos de casos relevantes em Química e Bioquímica de Proteomas e Metabolomas” (tema prioritário: “Genômica, Metabolômica e Proteômica”
Coordenador: Prof.Dr. Lauro Tatsuo Kubota (kubota@iqm.unicamp.br)
Equipe: Profa.Dra. Denise Cristina Fávaro (denfavaro@iqm.unicamp.br), Prof.Dr. José Alberto Fracassi da Silva (fracassi@iqm.unicamp.br), Prof.Dr. Dosil Pereira de Jesus (dosil@iqm.unicamp.br), Prof.Dr. Leandro Wang Hantao (wang@unicamp.br), Prof.Dr. Fabio Augusto (faugusto@unicamp.br), Prof.Dr. Ronei Jesus Poppi (ronei@iqm.unicamp.br), Profa.Dra. Luciana Gonzaga de Oliveira (luciana@iqm.unicamp.br), Profa.Dra. Márcia Cristina Breitkreitz (marciacristinab@iqm.unicamp.br), Prof.Dr. Marco Aurélio Zezzi Arruda  (zezzi@iqm.unicamp.br), Profa.Dra. Alessandra Sussulini (sussulini@iqm.unicamp.br)
 
Pretende-se aqui uma série de ações com o objetivo de uma melhor compreensão dos proteomas e metabolomas relevantes para a saúde e agricultura. As atividades se organizam em dois eixos principais: desenvolvimento de técnicas e dispositivos para aplicação e estudo da bioquímica de proteínas e metabólitos previamente isolados ou com ações já conhecidas:
- Design de microdispositivos de análise com aplicação na determinação de metabólitos secundários. Serão utilizadas técnicas fotolitográficas convencionais e estratégias alternativas (dispositivos em papel, impressão 3D), acoplados a módulos de detecção ópticos e/ou eletroquímicos e aplicados em amostras de saliva, plasma e urina para detecção de marcadores de hipertensão, diabetes, insuficiência renal, artrite, etc.
- Desenvolvimento de microssistemas de análise com materiais a base de líquidos iônicos e de protótipos para Cromatógrafia Gasosa Multidimensional para determinação de metabólitos em matrizes biológicas. A aplicação desses sistemas será focada em amostras associadas a pacientes com leucemia e no melhoramento genético de uvas.
- Desenvolvimento de abordagens envolvendo análises proteômicas, metabolômicas e metalômicas aplicadas a amostras de pacientes com transtornos de humor para as biomoléculas que se relacionam com a doença. Essas biomoléculas com atividade biomarcadora serão estabelecidas por meio de espectrometria de massas e eventualmente os dados serão usados na confecção de dispositivos de análise microfabricados.
- Estudar a correlação entre fatores bioquímicos e biofísicos e a evolução de enzimas de bactérias patogênicas de alto risco à saúde humana (Carbapenem Hydrolysing Class D enzymes), associadas à resistência de cepas de Acinetobacter baumannii a antibióticos beta-lactâmicos. Estes estudos empregarão Ressonância Magnética Nuclear combinada a Titulação Calorimétrica Isotérmica para determinar parâmetros da termodinâmica das interações.
-  Explorar diferentes abordagens para acessar  metabólitos de linhagens endofíticas de Streptomyces sp. isoladas de Citrus. Também serão caracterizadas enzimas do genoma dessas espécies com foco na capacidade de degradar lignocelulose, lignina e celulose. Também se pretende, empregando a análise do genoma associada a espectrometria de massas, networking molecular e imageamento, confirmar a produção de metabólitos dessas cepas e o desenvolvimento de metodologias quimioenzimáticas para a conversão e degradação de biomassa lignocelulósica.