Laboratório de Espectroscopia e Espectrometria das Radiações

O Laboratório de Espectroscopia e Espectrometria das Radiações(LEER) realiza pesquisas nas áreas de Estrutura Nuclear,Física Aplicada e Instrumental utilizando técnicas nucleares como espectroscopia e espectrometria beta e gama, correlação angular direcional gama-gama e beta-gama e ativação neutrônica. Na área de Ensino em Física atua na implementação de métodos didáticos e na divulgação científica da física nuclear experimental.

Estrutura Nuclear

A determinação experimental de propriedades do núcleo via o estudo de estados excitados, populados pelo decaimento beta -gama, auxiliam na interpretação de sua estrutura nuclear. Estes estudos são realizados irradiando-se núcleos de interesse na região de massa quase -esférica e deformada, com nêutrons térmicos no reator de pesquisa IEA-R1 do IPEN, sendo possível o emprego de diferentes técnicas, tais como:
- espectroscopia beta,
- espectroscopia gama de alta resolução,
- coincidências gama -gama e
- correlação angular.

Os parâmetros do núcleo que podem ser obtidos dizem respeito a spin, paridade, meia - vida, log ft, alimentação beta e energia de níveis excitados; energia máxima de partícula beta (Qmax) e fator de forma associados às partículas beta bem como energia, intensidade e razão de mistura multipolar de transições gama.
Esses experimentos permitem a elaboração de esquemas de decaimento, com precisão, além de contribuir para o desenvolvimento e aperfeiçoamento de modelos teóricos.

Física Nuclear Aplicada a Bioquímica Clínica

As pesquisas nesta área envolvem o uso de ferramentas nucleares para o desenvolvimento de procedimentos alternativos que auxiliam a caracterização de patologias diversas.

O KNOW HOW desenvolvido pelo LEER, visando o emprego de metodologia nuclear para realização de análises bioquímicas em fluidos corpóreos, permite seu uso em diagnóstico de patologias diversas.

Paralelamente são realizadas também analises bioquímicas em materiais biológicos (sangue, urina, saliva, ossos, dentes, tecidos, órgãos, etc) em modelo animal de pequeno e médio porte (coelhos, camundongos, beagles, macacos, frangos, etc) que, por sua vez, são de grande interesse na medicina veterinária.
A utilização desse procedimento alternativo em clínica apresenta um diferencial importante no que se refere às análises bioquímicas convencionais, a saber: utilização de sangue total, dispensando o uso de anticoagulantes e excluindo a necessidade da separação soro – sangue; redução significativa da quantidade de material biológico necessário para execução (dezenas de mL); obtenção simultânea de elementos diversos em sangue total, o que nem sempre é possível via procedimento convencional.
Essas simplificações levam também à redução nos custos dos experimentos, pois dispensa o uso de reagentes, além de apresentar facilidades no armazenamento e transporte da amostras de sangue, pois não necessita de refrigeração podendo ser armazenada por longos períodos.
Finalmente, por se tratar de um método não destrutivo pode-se ainda repetir a análise sempre que necessário, após o término de sua atividade residual (dias).Esses estudos visam, também, definir valores de referência em fluidos corpóreos, tanto para humanos como para as diferentes espécies de animais, além de permitir estudos comparativos entre os materiais biológicos de humanos e cobaias, contribuindo com dados relevantes tanto para Medicina Veterinária bem como para áreas da saúde pública (Anatomia Patológica, Patologia Clinica, Hematologia, Genética, etc) atuando como ferramenta para pre-diagnóstico.

Etapas gerais do procedimento de ativação nuclear para realização de análises bioquímicas:
1) preparo da amostra biológica (sangue);
2) invólucro de irradiação onde a amostra biológica é acondicionada;
3) Estação pneumática de irradiação;
4) Reator de pesquisa IEA - R1;
5) detector de germânio hiperpuro do LEER;
6) Instrumentação Nuclear e Sistema de Aquisição e Analise de Dados do LEER;
7) software Ativação desenvolvido pelo grupo ;
8) acondicionamento das amostras biológicas após irradiação.

Física Nuclear Aplicada ao Estudo de técnicas e validação de reagentes laboratoriais

O contínuo avanço tecnológico e científico na área de laboratório vem cada vez mais possibilitar o diagnóstico precoce, o monitoramento e a terapêutica mais indicada para uma determinada patologia clínica com ênfase às alterações do metabolismo.
A validação de reagentes de equipamentos para análise laboratorial bem como procedimentos de controle de qualidade asseguram resultados confiáveis para o diagnóstico.
A padronização e divulgação de valores de referência do hemograma de determinadas espécies animais é de grande auxílio sobre o âmbito veterinário visto que alguns dados são ainda escassos.

Física Nuclear Aplicada a Estudos Ambientais e da Vida

Esta atividade envolve estudos Ambientais e da Vida por meio da caracterização de materiais de interesse na área Radioecologia, de Saúde Ocupacional, Geocronológicos e Arqueológicos, aplicando de métodos analíticos nucleares na qual visa à compreensão de forma global da evolução de ecossistemas terrestres e marinhos e suas inter-relações com sua ocupação humana bem como estudos da fisiologia vegetal para a compreensão da absorção, transporte e pontos de acúmulo de macronutrientes vegetais e suas correlações com substâncias radioativas em plantas de ecossistemas tropicais e subtropicais, incluindo uma modelagem teórica dos fenômenos associados.

Instrumentação Nuclear

As atividades envolvendo pesquisa em instrumentação nuclear têm por finalidade projetar, desenvolver e aprimorar equipamentos que auxiliem nas atividades do LEER.
Dentre estes, destacam-se:
Irradiador de nêutrons para ativação de materiais diversos;
Implantação de métodos de confecção de fontes fina emissora beta e de elétrons de conversão para a realização de medidas de espectroscopia gama, espectroscopia beta a baixas energias e coincidência beta-gama;
as técnicas já implantadas são: eletrodeposição e eletrospray.
Paralelamente são desenvolvidos software para complementar a utilização do instrumental nuclear e aprimorar a analise de dados.

Ensino de Física

Pedagogicamente uma característica, de certa forma desfavorável, da Física Nuclear é o fato de seus fenômenos ocorrerem em escala microscópica onde os nossos sentidos não são capazes de atuar.
Esta característica faz desse ramo da Física um assunto pouco familiar para alunos do Ensino Médio.
Partindo desse princípio, usamos dados experimentais de isótopos radioativos para complementar o ensino de Física Nuclear.
A utilização de dados experimentais possibilita uma ampla variedade de situações de aprendizagem trazendo uma série de informações nucleares para o nosso mundo sensorial o que acaba por dar significado às grandezas microscópicas da Física Nuclear.
Para isso é feito um investimento recursos humanos: são desenvolvidas dissertações com propostas alternativas para o ensino de Física Nuclear. Outro aspecto relevante desta atividade diz respeito à divulgação cientifica tanto no âmbito do ensino médio como de graduação em áreas afins.
Nesta atividade são elaborados textos científicos para divulgação em eventos ou por meio de seminários, publicações de artigos e livros.Estas atividades de pesquisas no LEER envolvem estudantes de todos os níveis da Iniciação Científica ao Doutorado, bem como Pós – doutorando e Cooperações de âmbito Nacional e Internacional com Instituições de referência:

Universidade de São Paulo – USP (São Paulo, Brasil)
Instituto Butantan (São Paulo, Brasil))
Universidade Federal Fluminense - UFF (Niterói, Brasil))
Universidade Santo Amaro – UNISA (São Paulo, Brasil))
Centro Universitário da FEI (São Bernardo Campo, Brasil))
Universidade de Campinas – UNICAMP, (Campinas, Brasil))
Universidade de Federal do Rio de Janeiro – UFRJ (Rio de Janeiro, Brasil) )
Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear – CDTN (Brasil) )
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro – PUC-RJ (Rio de janeiro, Brasil))
Fundação Jorge Duprat Figueiredo de Segurança e Medicina do Trabalho – FUNDACENTRO (São Paulo, Brasil))
Universidad Nacional de San Luis – UNSL (San Luis, Argentina))
Universidad de la Republica – UDELAR (Montevideo, Uruguay))

Prêmios e Destaques do Laboratório

O LEER tem desempenhado o seu papel em busca da excelência e tem colhido frutos desta atuação. Diversos prêmios e reconhecimentos já foram agraciados a seus alunos e participantes:

Prêmio "IUPAP Travel Grant Award" no 5th International Symposium on Trace Elements and Minerals (FESTEM), May 22-24, 2013 (Avignon, France).
Prêmio Young Scientist Award no International Conference on Nuclear Analytical Methods in the Life Sciences (NAMLS-10), January 15-20, 2012, Bangkok, Thailand.
Prêmio de melhor poster na área de Física Nuclear Experimental, na categoria de pós – graduação, na XXXV Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear no Brasil, 02 a 06 de setembro de 2012, Maresias, SP, Brasil.
Prêmio de melhor poster no 9th International Conference on Nuclear Analytical Methods in the Life Sciences (NAMLS), de 7 a 12 de setembro 2008, Lisboa, Portugal.
Prêmio de melhor comunicação oral no 9th International Conference on Nuclear Analytical Methods in the Life Sciences (NAMLS), de 7 a 12 de setembro 2008, Lisboa, Portugal.
The third prize for oral paper no 12th Modern Trends of Activation Analysis (MTAA-12), 16 a 21 de setembro de 2007, Hachioji-shi, Tokio, Japão.
Menção Honrosa no II Simpósio de Pós- Graduação da Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia USP, 2006, São Paulo, Brasil.
Prêmio Hotsoft de Informática, Sociedade Brasileira de Análises Clínicas, 39 Congresso Brasileiro de Análises Clínicas (2005), SP Brasil