CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Neste trabalho foi desenvolvido um nanocompósito polimérico de óxido de grafeno reduzido e poli(ácido 3 hidroxibenzóico) para a modificação de eletrodos de grafite, visando o desenvolvimento de um genossensor para a detecção do DNA genômico de Alicyclobacillus acidoterrestris. Esta é uma bactéria associada à deterioração de sucos ácidos, como o suco de laranja, do qual o Brasil é o maior produtor mundial. Neste contexto, os biossensores aparecem como dispositivos de detecção rápidos e fáceis de manusear, com grande potencial para serem utilizados em toda a cadeia produtiva do suco. Para a construção do genossensor, óxido de grafeno foi produzido pelo método de Hummers modificado, gotejado sobre a superfície do eletrodo de grafite e reduzido eletroquimicamente. O ácido 3-hidroxibenzóico foi eletropolimerizado sobre esta superfície contendo o nanomaterial. Análises por espectroscopia no infravermelho e voltametria cíclica comprovaram a redução do óxido de grafeno. Além disso, as análises eletroquímicas evidenciaram que o nanocompósito produzido apresenta propriedades eletrônicas superiores às do filme polimérico. Sobre este nanocompósito foi imobilizado um oligonucleotídeo sonda ALIC1, específico para A. acidoterrestris, o qual foi utilizado para detecção de um oligonucleotídeo alvo complementar ALIC2 pela técnica de voltametria de pulso diferencial (VPD), tanto direta quanto indiretamente, esta última utilizando-se o intercalante da dupla fita de DNA Hoechst 33258. Um lisado celular obtido a partir de uma cultura de A. acidoterrestris também foi detectado de maneira indireta pela técnica de VPD, e uma curva de calibração foi construída. O genossensor proposto apresentou um limite de detecção de 174 ng mL-1 e limite de quantificação de 581 ng mL-1, sendo capaz de detectar o DNA genômico em uma amostra real de suco de laranja e de discernir entre amostras de A. acidoterrestris e Escherichia coli. Deste modo, este bioeletrodo apresenta-se como a primeira plataforma de detecção eletroquímica do DNA genômico de A. acidoterrestris na literatura científica. / In this work a polymeric nanocomposite of reduced graphene oxide and poly (3- hydroxybenzoic acid) was developed for the modification of graphite electrodes, aiming the development of a genossensor for the detection of the Alicyclobacillus acidoterrestris genomic DNA. This bacterium is associated with the spoilage of acidic juices, such as orange juice, of which Brazil is the largest producer in the world. In this context, biosensors appear as fast and easy to handle detection devices, with great potential for use throughout the juice production chain. For the construction of the genosensor, graphene oxide was produced by the modified Hummers method, dripped onto the surface of the graphite electrode and reduced electrochemically. The 3-hydroxybenzoic acid was electropolymerized on this surface containing the nanomaterial. Analyzes by infrared spectroscopy and cyclic voltammetry proved the reduction of graphene oxide. In addition, the electrochemical analysis showed that the nanocomposite produced has higher electronic properties than the polymeric film. On this nanocomposite, an oligonucleotide probe ALIC1, specific for A. acidoterrestris, was immobilized, and was used to detect a complementary target oligonucleotide ALIC2, both directly and indirectly, the latter using the Hoechst 33258 double strand DNA intercalator, by the differential pulse voltammetry (DPV) technique. A cell lysate obtained from an A. acidoterrestris culture was also indirectly detected by DPV, and a calibration curve was constructed. The proposed genosensor presented a limit of detection of 174 ng mL-1 and limit of quantification of 581 ng mL-1, being able to detect the genomic DNA in a real sample of orange juice and to distinguish between the samples of A acidoterrestris and Escherichia coli. Thus, this bioelectrode presents as the first platform of electrochemical detection of the genomic DNA of A. acidoterrestris in the scientific literature. / Dissertação (Mestrado)

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The biossensores constitute analytical important devices for the clinical diagnosis of many diseases, enabling real-time analysis, with high specificity and sensitivity. Accordingly, the aim of this study was to develop a platform functionalized with the poly (3- hydroxybenzoic acid), to detection of nitrogenous bases, oligonucleotides and antibodies against the surface protein (Am1) of Anaplasma marginale.These biological recognition elements were immobilized on the functionalized platform and the biosensor was characterized by electrochemical and spectroscopic techniques. The detections of the antigen-antibody interaction were conducted using the signal obtained from the oxidation of protein interleaver, 4- aminoantipyrine (4 -AAP), using voltammetry technique of differential pulse.Theoretical chemistry studies were employed to analyze the Am1 interactions with the sensor platform and the web server model RaptorX to infer three-dimensional structure of the membrane proteins of A. marginale.The molecular modeling was conducted from methods semi- empirical, DFT and molecular mechanics.The transitions redoxes of polymer were classified as almost reversible, with band gap of 1.2 V, characteristic of semiconductor materials.The detections of poly CT and antibodies of A. marginale, using the graphite electrode functionalized with the probes, poly GA and Am1 respectivamente, were 66% higher than the graphite electrode not functionalized.The protein of superfice Am1 presented a structure stable in beta-sheet, while Am2 presented an unstable structure in α -helix.In electrochemical impedance spectroscopy was possible qualitatively differentiate the functionalized platform with: Am1, IgG+, IgG- and interfering. The time of storage of the immunosensor was satisfactory, with reduced peak current by 35%, after 90 days. These results demonstrate the excelent applicability of functionalized platform for the development of immunosensor for diagnosis of bovine anaplasmosis, leaving only the economic feasibility studies for commercial deployment of the said immunosensor. / Os biossensores constituem-se como dispositivos analíticos importantes para o diagnóstico clínico de inúmeras doenças, por permitirem uma análise em tempo real, além de suas altas especificidades e sensibilidades. Nesse sentido, o objetivo desse estudo foi desenvolver uma plataforma funcionalizada com o poli (ácido 3-hidroxibenzóico), para a detecção de bases nitrogenadas, oligonucleotídeos e anticorpos contra a proteína de superfície (Am1) da Anaplasma marginale. Esses elementos de reconhecimento biológico foram imobilizados na plataforma funcionalizada e o biossensor foi caracterizado por técnicas eletroquímicas e espectroscópicas. As detecções da interação antígeno-anticorpo foram realizadas através do sinal obtido da oxidação do intercalador de proteína, 4-aminoantipirina (4-AAP), utilizando a técnica de voltametria de pulso diferencial. Estudos de química teórica foram empregados para análise das interações da Am1 com a plataforma sensora e o modelo web server RaptorX para inferência da estrutura tridimensional das proteínas de membrana da A. marginale. A modelagem molecular foi realizada a partir de métodos semi-empíricos, DFT e mecânica molecular. As transições redoxes do polímero foram classificadas como quase reversíveis, com band gap de 1,2 V característico de materiais semicondutores. As detecções de poli CT e anticorpos da A. marginale, empregando o eletrodo de grafite funcionalizado com as sondas, poli GA e Am1 respectivamente, foram 66 % superior a do eletrodo de grafite não funcionalizado. A proteína de superfície Am1 apresentou uma estrutura estável em folha-beta e a Am2 uma estrutura instável em α-hélice. Na espectroscopia de impedância eletroquímica foi possível diferenciar qualitativamente a plataforma funcionalizada com: Am1, IgG+, IgG- e interferente. O tempo de estocagem do imunossensor mostrou-se satisfatório, com redução do pico de corrente em 35 %, após 90 dias. Esses resultados demonstraram a excelente aplicabilidade da plataforma funcionalizada para o desenvolvimento de imunossensor para diagnóstico da anaplasmose bovina, restando apenas os estudos de viabilidade econômica para implantação comercial do referido imunossensor. / Doutor em Química