Imagem por difração coerente aplicada a amostras biológicas: acesso à estrutura tridimensional interna de fibras vegetais sob diferentes pré-tratamentos

• Processo: 16/24249-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 03 de julho de 2017
• Data de Término da vigência: 22 de março de 2018
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Carla Cristina Polo
• Beneficiário: Carla Cristina Polo
• Pesquisador Anfitrião: Yuriy Chushkin
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), França
• Assunto(s): Bioquímica estrutural Espalhamento de raios X a baixos ângulos Difração por raios X Fibras vegetais Degradação de biomassa Bagaço de cana-de-açúcar
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioquimica estrutural | Espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) | Imagem por difração coerente (CDI) | Bioquímica estrutural

Resumo

A parede celular vegetal é composta por complexas associações de macromoléculas recalcitrantes. Esta recalcitrância implica na busca de novos métodos e tecnologias para a desconstrução da lignocelulose visando a geração de bioetanol a partir da biomassa vegetal, a qual possui grande potencial para a produção de energia renovável e limpa. Entretanto, o melhor entendimento do complexo mecanismo de desconstrução da lignocelulose durante diferentes métodos de pré-tratamentos é necessário para que o processo se torne eficiente em termos de custo e produção de energia. Portanto, o presente projeto de pesquisa propõe caracterizar e revelar a estrutura interna das fibras contidas na biomassa de bagaço de cana-de-açúcar sob diferentes pré-tratamentos industrialmente relevantes. Para tanto, serão realizados experimentos de imagem por difração coerente utilizando ondas planas (pwCDI- plane wave coherent diffractive imaging), ptychography combinada com nano-difração e micro- espalhamento de raios -x a baixo ângulo (µSAXS), na linha de luz ID10, localizada no European Synchrotron Research Facility (ESRF), França. Contando com capacidades experimentais desta linha de luz é possível alcançar resoluções de dezenas de nanômetros em uma única fibra e entender as associações internas de hemicelulose e lignina com microfibrilas de celulose. Finalmente, a fonte de quarta geração, Sirius, sob construção em Campinas (Brasil), abrigará a linha de luz Cateretê a qual será dedicada a técnicas de imagem por difração coerente utilizando ondas planas (pwCDI) e micro espalhamento de raios x a baixos ângulos (µSAXS). Como membro do grupo Cateretê, a visita de 6 meses a ID10 tem como objetivo: 1) cientifico, a caracterização das fibras de lignocelulose em níveis sem precedentes, além de 2) técnico, o ganho de conhecimento na preparação de amostras, realização de medidas de CDI, aquisição de dados, recuperação de fases e reconstrução de imagem. O preparo de amostras biológicas para o experimento de CDI é também um dos focos desta experiência e que trará informações valiosas a serem aplicadas e transmitidas aos usuários da Cateretê e a comunidade científica do Estado de São Paulo. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

POLO, CARLA C.; PEREIRA, LUCIANO; MAZZAFERA, PAULO; FLORES-BORGES, DENISELE N. A.; MAYER, JULIANA L. S.; GUIZAR-SICAIROS, MANUEL; HOLLER, MIRKO; BARSI-ANDREETA, MARIANE; WESTFAHL JR, HARRY; MENEAU, FLORIAN. Correlations between lignin content and structural robustness in plants revealed by X-ray ptychography. SCIENTIFIC REPORTS, v. 10, n. 1, APR 7 2020. (16/24249-6, 14/25964-5)