O projeto NanoXCAN, coordenado por uma equipa do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN) do Técnico, é um dos projetos apoiados pelo programa Pathfinder Open do Conselho Europeu de Inovação (EIC, na sigla em inglês). A equipa de investigadores do NanoXCAN pretende desenvolver um microscópio de raios-X de imagem de vírus em nanoescala e o financiamento de 4 milhões de euros conquistado através deste instrumento de financiamento será crucial para atingir o propósito.
A caracterização das estruturas virais e a identificação das proteínas-chave envolvidas em cada etapa do ciclo de infeção são cruciais para o desenvolvimento de tratamentos. No entanto, as imagens de vírus individuais só podem ser realizadas em alguns centros especializados na Europa, embora todos os hospitais possam beneficiar disto. É esta democratização no acesso à microscopia de ultra alta resolução (conhecida como nanoscopia), para objetos como vírus, que o NanoXCAN procura propiciar.
“O projeto junta duas inovações recentes: a possibilidade de gerar fontes de raios-X muito brilhantes e pequenas, num processo otimizado usando inteligência artificial; e um avanço na técnica de imagem por difração que permite usar fontes de raios-X convencionais – por oposição às fontes coerentes das tais grandes infraestruturas”, explica a professora Marta Fajardo, docente do Técnico, investigadora do IPFN e coordenadora do projeto.
Para a docente do Técnico a seleção do projeto representa “um enorme reconhecimento e responsabilidade”. “É também uma oportunidade única a nível do Técnico, que recebe uma fração apreciável do investimento, que permitirá dar um salto na capacidade experimental” declara.
O projeto foi motivado pela pandemia de covid-19 e pelas necessidades que a mesma tornou mais evidentes. “Durante os primeiros meses em que os cientistas procuravam assinaturas para a presença do vírus, e antes de a primeira imagem ser finalmente obtida, começámos a pensar qual era a razão pela qual não existia um microscópio em cada hospital para detetar a presença de vírus. Essa pergunta foi a génese do projeto”, partilha a professora Marta Fajardo.
A coordenação de todo projeto ficará a cargo de uma equipa de investigadores do Técnico que irá também estar envolvida tanto a nível experimental como em reconstrução de imagem. “Na parte experimental, vamos automatizar toda a parte de interação laser-plasma em conjunto com novos algoritmos para aumentar a eficiência da fonte de raios-X. Vamos também trabalhar em data science, porque a nova técnica de imagem exige uma enorme estatística para obter a melhor resolução possível”, refere a coordenadora do projeto.
Além do Técnico, o projeto conta ainda com a experiência e o conhecimento de investigadores da École Polytechnique, que irão criar um laser com alta taxa de repetição para que a fonte de raios-X possa fazer milhões de aquisições por segundo, e da Universidade de Hannover que desenvolveu as novas fontes de raios-X pontuais. “Os parceiros industriais vão desenvolver tecnologia de ponta necessária, como detetores que sejam capazes de registar imagens com estas taxas de repetição ou óticas pixelizadas para podermos ter o controlo total sobre o laser”, salienta a investigadora do IPFN.
Com a técnica de imagem em série proposta pelo NanoXCAN será possível “inclusivamente perturbar o objeto de forma repetitiva e adquirir a imagem em tempos diferentes, seguindo assim a sua evolução temporal”. Ainda que o exemplo do vírus sobressaia como o “objetivo mais ambicioso, por ser o mais difícil de atingir, e por todos termos estado coletivamente à espera de ‘ver’ o vírus que nos estava a atacar”, como destaca a docente do Técnico, a verdade é que esta tecnologia tem aplicações que vão muito para além da virologia.
Não será preciso esperar muito para este projeto inovador começar a ganhar forma, uma vez que como adianta a docente do Técnico “algumas partes deverão estar prontas rapidamente” “Contamos trabalhar na demonstração da técnica de imagem por difração com fontes incoerentes desde o primeiro dia”, revela a professora Marta Fajardo. No entanto, entre as primeiras demonstrações de imagens adquiridas e a obtenção de resultados à taxa de repetição do MHz será necessário desenvolver os lasers, as óticas e a inteligência artificial, algo que poderá levar alguns anos.
Das 908 propostas recebidas, foram financiados 56 projetos, e 10 destes contam com participação portuguesa. Além do NanoXCAN, há mais dois projetos vencedores liderados por instituições nacionais. Portugal foi o terceiro país europeu “com maior taxa de financiamento”, segundo a presidente da Agência Nacional de Inovação (ANI), professora Joana Mendonça, citada em comunicado pela instituição.
