Publicação: Desenvolvimento de biossensores eletroquímicos, utilizando matriz
polimérica modificada com biomoléculas, para o diagnóstico de câncer de
próstata e hepatite C
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
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Coorientador
Madurro, Ana Graci Brito
Resumo
A construção de sensores biológicos tem se tornado uma atividade ampla no
ramo da ciência visando principalmente questões de saúde e de meio ambiente. O
desenvolvimento desses biossensores em laboratório tem sido trabalhado por vários
grupos de pesquisa, buscando dispositivos, específicos, de baixo custo e de fácil
manuseio e preparação. As técnicas eletroquímicas são as que concentram o maior
número de trabalhos realizados devido à facilidade no processo e na instrumentação,
permitindo obter resultados rápidos e confiáveis. Eletrodos modificados com polímeros
condutores estão sendo utilizados, pois melhoram a resposta analítica além de auxiliar
na imobilização das biomoléculas em questão. Este trabalho visou a utilização de
eletrodos de grafite e eletrodos de grafite modificados com o polímero poli(3-
aminofenol) para construção de biossensores baseados em DNA para detecção do vírus
da hepatite C e câncer de próstata. O polímero apresenta condições adequadas
(facilidade na formação, estabilidade térmica e eletroquímica, além da possibilidade de
funcionalizações na estrutura) para a construção dos sensores. Os produtos de PCR
desnaturados foram imobilizados com sucesso na matriz polimérica. A detecção indireta
de hibridização foi realizada utilizando sinal de oxidação de brometo de etídio (BE). O
sistema de detecção para o câncer de próstata e hepatite C foi otimizado com 15
minutos de interação do alvo com a sonda, concentração de BE a 0,54 mmol.dm-3,
limite de detecção de 16 e 19 ng e quantificação de 54 e 64 ng para o câncer de próstata
e hepatite C, respectivamente, e estabilidade para os sensores de 60 dias. Espectros de
impedância eletroquímica foram obtidos comprovando a eficiência na imobilização da
sondas e alvos devido às diferenças eletrostáticas entre a solução aniônica e os materiais
imobilizados. Aumento nos valores de resistência e capacitância dos sistemas contendo
a sonda para os sistemas contendo os alvos mostraram qualitativamente uma diferença
nas respostas. Um modelo matemático baseado em planejamentos fatoriais entre BE e
DNA de Calf Thymus foi feito através de medidas de espectroscopia de fluorescência,
UV-visível e voltametria de pulso diferencial. Uma proporção de 6:1 de DNA/BE foi
determinada como melhor e, na faixa trabalhada neste estudo, a influência de cloreto de
sódio foi investigada, com melhores resultados a uma concentração de 20 mmol.dm-3.
Abstract
The development of biologic sensors has become a wide activity in science
seeking mainly health and environmental issues. The biosensor development in
laboratory has been investigated by many researchers seeking sensitivity, specific, low
cost and portable devices. The electrochemical techniques are used in the largest
number of works due to the easiness in the process and in the instrumentation, allowing
for the rapid and reliable results. Modified electrodes with conducting polymers have
been used because they improve the analytical response in addition to aid in the
biomolecule immobilization. This work aimed the use of graphite electrodes and
graphite electrodes modified with poly(3-aminophenol) for the construction of DNAbased
biosensors for the detection of hepatitis C virus and prostate cancer. The polymer
presents adequate conditions (ease in formation, thermal and electrochemical stability
besides the presence of functionalizations in its structure) for the sensor construction.
The denatured PCR products were successfully immobilized over the polymeric matrix.
The hybridization indirect detections were performed using ethidium bromide (EB)
oxidation signal. The detection system for prostate cancer and hepatitis C was optimized
with 15 minutes of interaction between target and probe, concentration of EB at 0.54
mmol.dm-3, detection limit of 16 and 19 ng and quantification limit of 54 and 64 ng for
prostate cancer and hepatitis C, respectively and lifetime for the sensors of 60 days.
Electrochemical impedance spectra were obtained proving the probe and target
immobilization efficiency due to electrostatic differences between the anionic solution
and the immobilized material. Increase in resistance and capacitance values of the
systems containing the probe for the systems containing the targets shown a response
difference, qualitatively. A mathematic model based on factorial design planning
between EB and Calf Thymus DNA was performed through fluorescence spectroscopy,
UV-visible spectroscopy and differential pulse voltammetry. A proportion of 6:1 for
DNA/EB was found the best condition and, in the working range of this study, the
influence of sodium chloride was investigated, with the better results for a concentration
of 20 mmol.dm-3.
Palavras-chave
Eletroquímica, Biossensores, Polímeros condutores
Citação
FRANCO, Diego Leoni. Desenvolvimento de biossensores eletroquímicos, utilizando matriz
polimérica modificada com biomoléculas, para o diagnóstico de câncer de
próstata e hepatite C. 2010. 134 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.