Preservação de Amostras: Como um Banco de Germoplasma Marinho se Tornou uma Plataforma de Pesquisa

O que é necessário para transformar um banco de germoplasma marinho em uma plataforma preparada para pesquisa?

A preservação de amostras biológicas não depende apenas de manter tubos, células ou materiais reprodutivos em baixas temperaturas. Para que uma coleção continue viável e útil ao longo dos anos, também é necessário controlar como cada amostra é identificada, localizada, retirada, devolvida e vinculada às informações da pesquisa.

Esse foi o desafio enfrentado pelo Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute, o LOFSRI, ao ampliar sua coleção de materiais celulares e reprodutivos de espécies aquáticas. Em parceria com a Genepoint, a instituição implantou uma plataforma automatizada para integrar armazenamento criogênico, rastreabilidade e acesso controlado às amostras.

O caso demonstra que preservar uma amostra não significa apenas mantê-la congelada. É preciso proteger sua integridade durante todo o ciclo de armazenamento, incluindo as operações de localização, retirada e utilização.

O desafio da preservação de amostras em biobancos

Biobancos e coleções de germoplasma precisam conservar materiais biológicos por longos períodos sem comprometer sua identidade, viabilidade ou valor científico. À medida que o número de amostras aumenta, operações aparentemente simples, como encontrar um rack ou retirar uma caixa, tornam-se mais difíceis de padronizar.

No armazenamento manual, a equipe pode precisar procurar fisicamente o material dentro do equipamento. Esse processo aumenta o tempo de acesso, exige maior manipulação dos recipientes e pode expor outras amostras a variações de temperatura que não seriam necessárias.

O crescimento da coleção também torna mais complexa a correspondência entre o inventário digital e a posição física de cada tubo. Uma inconsistência de cadastro, uma devolução no local incorreto ou uma movimentação não registrada pode dificultar pesquisas futuras, mesmo que a amostra continue adequadamente congelada.

O risco não está apenas no armazenamento

Uma amostra pode permanecer durante anos em condições térmicas apropriadas e ainda ser exposta a riscos no momento da retirada. Por isso, a preservação de amostras biológicas deve considerar todo o percurso entre o recebimento do material, seu armazenamento, as movimentações internas e a entrega ao pesquisador.

Materiais celulares e reprodutivos podem ser especialmente sensíveis a alterações de temperatura. Limitar sua exposição durante as operações de picking ajuda a manter condições mais consistentes e a reduzir variações evitáveis no processo.

Rastreabilidade também faz parte da preservação

Uma coleção científica não é formada apenas por recipientes armazenados. Cada amostra está associada a informações como origem, espécie, protocolo, data, posição, responsável e histórico de movimentações.

Quando a amostra física e seu registro digital deixam de corresponder, o material pode perder parte de sua utilidade científica, mesmo que sua conservação térmica tenha sido mantida.

O banco de germoplasma marinho do LOFSRI

O LOFSRI possui décadas de atuação em conservação de germoplasma aquático, reprodução, aquicultura e aplicação prática de recursos genéticos. Em 1980, o instituto introduziu a vieira Yesso na China e, desde então, desenvolveu oito novas variedades ou linhagens de reprodução.

Essa trajetória científica resultou em uma coleção crescente de materiais reprodutivos e celulares. O instituto precisava preservar recursos genéticos de longo prazo e, ao mesmo tempo, disponibilizá-los para pesquisas, estudos de germoplasma e programas de melhoramento.

O desafio, portanto, não era apenas aumentar a capacidade de armazenamento. A instituição precisava construir uma infraestrutura na qual as amostras permanecessem protegidas, identificáveis e acessíveis conforme a diversidade de espécies e a demanda científica aumentassem.

Quais requisitos orientaram a criação do biobanco?

O projeto desenvolvido pelo LOFSRI e pela Genepoint foi estruturado a partir de três prioridades operacionais.

Manutenção das condições criogênicas

O primeiro requisito era manter condições estáveis durante o armazenamento e também nas etapas de localização e retirada. Isso exigia reduzir buscas manuais, movimentações desnecessárias e exposição dos racks à temperatura ambiente.

Rastreabilidade das amostras biológicas

O segundo requisito era manter as amostras físicas alinhadas aos registros digitais. Cada operação precisava ser documentada para que os pesquisadores pudessem identificar a localização e acompanhar o histórico do material armazenado.

Capacidade para crescer e atender às pesquisas

O terceiro requisito era estabelecer uma estrutura capaz de acompanhar o crescimento da coleção. O sistema deveria suportar o aumento do volume de amostras, da diversidade de espécies e da frequência de acesso sem tornar a operação progressivamente mais dependente de processos manuais.

Como foi estruturado o armazenamento automatizado de amostras

A solução reuniu protocolos biológicos, equipamentos de armazenamento e gerenciamento digital em um fluxo integrado. Dessa forma, cada solicitação registrada no sistema poderia ser convertida em uma operação física controlada.

Entrada e identificação

As amostras são incorporadas à coleção com informações que permitem relacionar sua identidade à posição ocupada dentro da estrutura de armazenamento. Essa associação é fundamental para impedir que a organização física e o inventário digital evoluam separadamente.

Preservação em ambiente criogênico

Depois de identificadas, as amostras permanecem em um ambiente organizado para conservação de longo prazo. A estrutura criogênica ajuda a manter materiais sensíveis em condições compatíveis com os protocolos estabelecidos pela instituição.

Localização e retirada controlada

Quando um pesquisador solicita determinado material, o sistema identifica e posiciona o rack correspondente. As operações automatizadas são realizadas dentro do ambiente criogênico, reduzindo a necessidade de procura manual e limitando variações de temperatura evitáveis.

Retorno das informações à pesquisa

A movimentação é registrada digitalmente, preservando a rastreabilidade da amostra. Assim, o material permanece conectado às pesquisas de germoplasma, reprodução e melhoramento, mesmo com o crescimento da coleção.

Hatch-Lite: picking automatizado em ambiente criogênico

O Hatch-Lite foi um dos sistemas escolhidos para compor o biobanco do LOFSRI. Sua função é automatizar o acesso aos racks dentro de um ambiente de picking mantido a −150 °C ou abaixo dessa temperatura.

Em vez de realizar uma procura manual, o sistema identifica e manipula o rack solicitado dentro do próprio ambiente criogênico. Essa operação reduz a exposição à temperatura ambiente, o tempo dedicado à localização e o manuseio desnecessário de outros materiais.

O software de gerenciamento do Hatch-Lite também permite controlar o acesso conforme as permissões dos usuários e manter o registro das operações realizadas. Dessa forma, segurança física, rastreabilidade digital e preservação de amostras passam a fazer parte do mesmo fluxo.

A contribuição da automação não se limita à velocidade de retirada. Seu principal papel é tornar o acesso mais controlado, documentado e compatível com a preservação de materiais sensíveis.

Crest: armazenamento criogênico de alta capacidade

O Crest foi utilizado como a camada de armazenamento de longo prazo do projeto. O sistema combina preservação em nitrogênio líquido com recursos que auxiliam o posicionamento e o acesso aos materiais armazenados.

Quando uma amostra precisa ser recuperada, a rotação automatizada posiciona o rack solicitado. Um mecanismo de elevação auxilia a colocação ou retirada da caixa sem exigir que todo o rack seja removido do ambiente protegido.

Hatch-Lite e Crest exercem funções complementares. Enquanto o Hatch-Lite concentra-se no acesso automatizado sob condições criogênicas, o Crest oferece capacidade de armazenamento de longo prazo com retirada assistida. Juntos, eles conectam preservação, acesso e gerenciamento das informações.

Resultados do projeto de preservação de amostras marinhas

Segundo o estudo de caso da Genepoint, a colaboração estabeleceu a primeira plataforma chinesa totalmente automatizada e de alto rendimento para preservação e utilização de células de espécies aquáticas marinhas.

A instalação também se tornou o maior banco de esperma de espécies marinhas existente na China, considerando a escala da coleção e a diversidade de espécies armazenadas.

Para as equipes do LOFSRI, o projeto proporcionou uma base mais estruturada para padronizar as operações, melhorar a precisão das informações e ampliar os dados disponíveis sobre os recursos genéticos preservados.

O documento não apresenta uma comparação quantitativa com o processo manual, nem informa percentuais de redução de perdas, ganho de produtividade ou economia operacional. Os resultados devem, portanto, ser interpretados como benefícios institucionais e operacionais relatados no estudo de caso.

O que esse estudo ensina sobre preservação de amostras?

Embora o projeto tenha sido desenvolvido para uma coleção de espécies aquáticas, seus aprendizados podem ser aplicados a diferentes biobancos, centros de reprodução, instituições de pesquisa, hospitais, empresas farmacêuticas e programas de conservação.

A cadeia térmica também precisa ser protegida durante o acesso

A capacidade do equipamento e sua temperatura de armazenamento são importantes, mas não representam todo o processo. Também é necessário avaliar o que acontece quando um rack, uma caixa ou um tubo precisa ser localizado e retirado.

A amostra física deve permanecer conectada ao registro digital

A integração entre armazenamento e informação reduz o risco de divergências no inventário. Além de saber que uma amostra está preservada, a equipe precisa conhecer sua identidade, posição e histórico de movimentações.

Um biobanco deve ser planejado para utilização

Uma coleção biológica não deve funcionar apenas como um arquivo congelado. As amostras precisam permanecer disponíveis para estudos, validações, programas de reprodução ou outras aplicações previstas pelo projeto científico.

O crescimento da coleção precisa ser considerado desde o início

Processos manuais que funcionam em uma coleção pequena podem se tornar demorados e mais difíceis de controlar quando aumentam o número de amostras, a frequência de acesso e a quantidade de pesquisadores envolvidos.

O principal aprendizado do LOFSRI é que preservação, automação, rastreabilidade e acesso científico devem ser planejados como partes de uma mesma infraestrutura.

Ultrafreezers e armazenamento criogênico em biobancos

Biobancos podem utilizar ultrafreezers, tanques criogênicos ou uma combinação de diferentes tecnologias. A escolha depende do tipo de material, da temperatura prevista no protocolo, do período de conservação, da frequência de acesso e das exigências de rastreabilidade.

Os ultrafreezers operam normalmente em torno de −80 °C e são utilizados para armazenar diferentes tipos de amostras biológicas. Já os sistemas criogênicos trabalham em temperaturas inferiores, frequentemente abaixo de −150 °C, e podem ser indicados para materiais que exigem conservação em nitrogênio líquido ou em sua fase de vapor.

Automação também não representa uma única faixa de temperatura. Existem sistemas automatizados para ultrafreezers a −80 °C e plataformas para armazenamento criogênico. Por isso, o projeto deve começar pelas necessidades biológicas e operacionais da coleção, e não apenas pela capacidade nominal do equipamento.

Quando considerar o armazenamento automatizado de amostras?

A automação pode ser avaliada quando o crescimento ou a complexidade da coleção começa a dificultar a padronização das operações. Entre os sinais que justificam essa análise estão:

• crescimento contínuo do número de amostras;
• armazenamento de materiais com alto valor científico;
• necessidade de acessar frequentemente racks, caixas ou tubos;
• dificuldade para manter o inventário digital atualizado;
• operação realizada por diferentes equipes ou pesquisadores;
• necessidade de registrar todas as movimentações;
• risco de exposição térmica durante a localização manual;
• necessidade de ampliar a capacidade sem multiplicar tarefas repetitivas.

Esses critérios não substituem a análise técnica do projeto. O tipo de amostra, o protocolo de preservação e a rotina da instituição devem orientar a escolha entre um ultrafreezer automatizado, uma plataforma criogênica ou uma arquitetura que combine diferentes sistemas.

Soluções Genepoint para biobancos e armazenamento automatizado

O estudo de caso do LOFSRI cita especificamente os sistemas Hatch-Lite e Crest. A Genepoint também desenvolve outras plataformas para armazenamento e gerenciamento de amostras, incluindo soluções automatizadas a −80 °C.

A escolha entre essas tecnologias deve considerar a faixa de temperatura, o volume da coleção, o nível de automação desejado, a frequência de acesso e a unidade de picking necessária, como rack, caixa ou tubo.

Preservar, localizar e utilizar: o papel de um biobanco moderno

O caso do LOFSRI mostra que a preservação de amostras não termina no congelamento. A infraestrutura precisa manter as condições necessárias durante o armazenamento, limitar exposições no momento do acesso e assegurar que cada material continue ligado às suas informações.

Ao combinar armazenamento criogênico, automação e gerenciamento digital, o projeto transformou o banco de germoplasma em uma plataforma ativa para conservação, reprodução e pesquisa. As amostras não apenas permanecem protegidas: elas podem ser localizadas e utilizadas de maneira mais controlada à medida que a coleção cresce.

A Dafratec disponibiliza no Brasil as soluções da Genepoint para ultrafreezers automatizados, armazenamento criogênico e gerenciamento de amostras biológicas. A configuração pode ser definida conforme a temperatura, o volume, o tipo de amostra e a rotina de acesso de cada biobanco.

Conheça as soluções da Genepoint para preservação, armazenamento e gerenciamento automatizado de amostras.

Perguntas frequentes sobre preservação de amostras

O que é preservação de amostras biológicas?

É o conjunto de procedimentos utilizados para manter a integridade, a identidade e a utilidade de materiais biológicos ao longo do tempo. Além da temperatura, o processo envolve identificação, rastreabilidade, controle de acesso, monitoramento e protocolos de retirada e devolução.

Como as amostras são armazenadas em um biobanco?

As condições dependem do material e do protocolo científico. As amostras podem ser armazenadas em freezers, ultrafreezers a aproximadamente −80 °C ou sistemas criogênicos com temperaturas abaixo de −150 °C. Também podem ser utilizados sistemas automatizados para controlar sua localização e movimentação.

Qual é a diferença entre ultrafreezer e armazenamento criogênico?

Um ultrafreezer geralmente opera em torno de −80 °C. O armazenamento criogênico utiliza temperaturas mais baixas, frequentemente inferiores a −150 °C, com nitrogênio líquido ou sua fase de vapor. A tecnologia adequada depende das características da amostra e do protocolo de preservação.

Como funciona um sistema automatizado para biobancos?

O sistema integra o inventário digital à localização física das amostras. Dependendo da plataforma, pode identificar, posicionar e retirar automaticamente racks, caixas ou tubos, além de registrar usuários, horários e movimentações.

A automação reduz a exposição das amostras às variações de temperatura?

Sistemas que realizam a localização e o picking dentro de ambientes protegidos podem limitar a exposição à temperatura ambiente e reduzir movimentações desnecessárias. O desempenho depende da arquitetura do equipamento e dos protocolos adotados pelo biobanco.

Quando um biobanco deve automatizar o armazenamento?

A automação pode ser considerada quando a coleção cresce, o acesso se torna frequente, as amostras possuem alto valor científico ou a operação manual começa a dificultar a rastreabilidade, a padronização e o controle das condições térmicas.