Made available in DSpace on 2014-07-29T15:01:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Patricia de oliveira.pdf: 1196794 bytes, checksum: 976756f875036b0ad2be9a06533e333d (MD5) Previous issue date: 2011-09-08 / The polyphenoloxidase (PPO) is responsible for catalyzing the conversion of phenolic compounds to quinones in the presence of oxygen. This enzyme is widely used in biosensor production and selective evaluation of phenol content in industrial effluents. In this work a biosensor modified with enzyme extract containing polyphenoloxidase from Hymenaea stigonocarpa (jatoba) seed was developed to detect phenolic compounds. The extraction was performed using Structural Risk Minimization (SRM) factorial design with 22 more central point. The extraction conditions were optimized in 1.0% (w / v) polyvinylpyrrolidone (PVP) in 50 mmol l-1 phosphate buffer pH 7.5, time 40 min. The activity obtained was 0,97 ± 0,03 UEmg-1 proteins. The crude extract was partially purified using precipitation with ammonium sulfate 60% (w / v) and fractionated in phosphate buffer pH 7.0 in 1.0% Triton TX-100.The PPO activity resulting precipitated fraction was 2.7 times higher than in the crude extract. In 10% SDS gel were found six bands, three of which have molecular weights characteristic of PPO. The biosensor was constructed with a mixture of 60 mg of graphite powder, 30 mL of mineral oil and 10 mg of the enzymatic extract. The amperometric response was measured as the concentration of phenol, a voltage range of +0.13 - +0.38 V vs. SCE in phosphate buffer pH 7.0, the sweep speed in 100mVs-1. The electrode has a linear response range from 0.5 to 3.0 mol L-1 (r = 0.9981) using catechol as substrate. This biosensor was used to detect different types of phenolic compounds and when subjected to a sample of effluent from the pharmaceutical industry, no reading was obtained. / A polifenoloxidase (PPO) é responsável por catalisar a conversão de compostos fenólicos para quinonas na presença de oxigênio. Esta enzima é amplamente utilizada na produção de biossensores e avaliação seletiva de fenóis em efluentes industriais. Neste trabalho um biossensor modificado com extrato contendo enzima polifenoloxidase de sementes de Hymenaea stigonocarpa (jatobá) foi desenvolvido para detectar compostos fenólicos. A extração PPO foi realizada utilizando Minimização do Risco Estrutural (SRM) com desenho fatorial 22 mais ponto central. As condições de extração foram otimizadas em 1,0 % (m/v) de polivinilpirrolidona (PVP) em 50 mmolL-1 de tampão fosfato pH 7,5, no tempo de 40 min. A atividade obtida foi 0,97± 0,03 UEmg-1 de proteínas. O extrato bruto foi parcialmente purificado utilizando precipitação com sulfato de amônio 60% (m / v) e fracionado em tampão fosfato pH 7,0 em 1,0% Triton TX-100. A atividade da PPO resultante na fração precipitada foi de 2,7 vezes maior do que no extrato bruto. No gel de SDS 10% foram encontradas 6 bandas, das quais 3 possuem pesos moleculares característicos de PPO. O biossensor foi construído com uma mistura de 60 mg de pó de grafite, 30 μL de óleo mineral e 10 mg do extrato enzimático parcialmente purificado. A resposta amperométrica foi medida em função da concentração de fenol, a uma faixa de voltagem de +0,13- +0,38 V vs SCE, em tampão fosfato pH 7,0, na velocidade de varredura em 100mVs-1. O eletrodo apresentou uma faixa de resposta linear de 0,5-3,0 molL-1 (r = 0,9981), utilizando catecol como substrato. Esse biossensor foi usado para a detecção de diferentes tipos de compostos fenólicos e quando submetido a uma amostra de efluente de industria farmacêutica. Não obteve-se leitura.

A utilização descontrolada de pesticidas tem provocado no decorrer dos anos a intoxicação de milhares de pessoas no mundo, uma vez que, seus resíduos têm sido depositados em alimentos, em solos e em ambientes aquáticos. Assim, a construção de duas novas plataformas sensoras para a detecção de pesticidas é o objetivo desse trabalho. Na primeira plataforma foi utilizado o polieletrólito catiônico polietilenoimina (PEI) em conjunto com o polissacarídeo extracelular algal (PSE) produzido pela microalga criptofícea Cryptomonas tetrapirenoidosa preparados através da técnica de deposição \"spin-coating\". E a segunda plataforma foi produzida por eletrodeposição pulsada, entre um potencial de redução e um de oxidação, utilizando nanoestruturas de óxido de zinco (ZnO). Para caracterizar as plataformas, foram utilizadas as técnicas de microscopia eletrônica de varredura com fonte de emissão de campo (FEG-SEM), difração de raios X (XRD), espectroscopia de absorção ultravioleta-visível (UV-Vis), microscopia de força atômica (AFM) e espectroscopia de reflexão-absorção no Infravermelho com modulação da polarização (PM-IRRAS). Através da imobilização da enzima polifenol oxidase na forma de extrato bruto em sua fonte natural (fruto abacate), as plataformas de PEI/PSE e ZnO, foram avaliadas como biossensores de catecol e do inseticida carbaril. De modo comparativo, as plataformas de PEI/PSE sem a presença imobilizada da enzima também foram estudadas para a detecção do catecol e do carbaril. A simplicidade na formação e na construção dessas plataformas vem qualificá-las como viáveis a serem produzidas em escala industrial e com baixo custo de processamento. E diante dos resultados obtidos no desenvolvimento desses biossensores destaca-se a eficiência e a rapidez de detecção, o que os tornam economicamente promissores e competitivos em termos de aplicações ambientais. / The uncontrolled use of pesticides has resulted over the years the intoxication of thousands of people in the world, since their waste has been deposited in food, in soil and aquatic environments. Thus, the construction of two new sensors platforms for pesticide detection is the objective of this work. At first platform was used cationic polyelectrolyte polyethyleneimine (PEI) along with the extracellular algal polysaccharide (EPS) produced by microalgae criptofícea Cryptomonas tetrapirenoidosa prepared by deposition technique \"spin-coating\". The second platform was produced by pulsed electrodeposition between a reduction and an oxidation potential using nanostructures zinc oxide (ZnO). To characterize the platforms, we used the techniques of field emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM), X-ray diffraction (XRD), ultraviolet visible absorption spectroscopy (UV-Vis), atomic force microscopy (AFM), and polarization modulation infrared reflection-absorption spectroscopy (PM-IRRAS). By immobilization of the polyphenol oxidase enzyme as a crude extract in their natural source (avocado fruit), platforms PEI/PSE and ZnO, they were evaluated as catechol and carbaryl insecticide biosensors. In a comparative way, the platforms PEI/PSE without the presence of immobilized enzyme were also studied for detection of catechol and carbaryl. The simplicity in the formation and construction of these platforms comes qualify them as viable to be produced on an industrial scale and low cost processing. And on the results obtained in the development of such biosensors stand out the efficiency and speed of detection, which make them economically promising and competitive in terms of environmental applications.

Neste trabalho são apresentados resultados relacionados a estudos sobre o comportamento eletroquímico do lactato e do peróxido de hidrogênio em diversos eletrodos em meio de diferentes pHs utilizando voltametria cíclica. Também foi investigado o comportamento eletroquímico do peróxido de hidrogênio em eletrodos modificados com filmes de hexacianoferratos utilizando eletrodos de platina e carbono vítreo. A vantagem do uso do CTAB na modificação da superfície de carbono vítreo com Azul da Prússia foi confirmada no que se refere à melhora da sensibilidade e da estabilidade das medidas. Numa etapa posterior desenvolveu-se um biossensor para a determinação de lactato pelo monitoramento de peróxido de hidrogênio produzido na reação catalisada de lactato com oxigênio na presença da enzima lactato oxidase. Nessa etapa, o trabalho consistiu em imobilizar a enzima lactato oxidase na superfície do eletrodo, previamente, modificado com Azul da Prússia, com o auxílio de Nafion®. Após a construção do biossensor e a otimização das condições de análise (pH, quantidade de enzima, volume da amostra e vazão) para obtenção de maior sinal analítico no desenvolvimento do método para a determinação de lactato por análise em fluxo, averiguou-se a repetibilidade das medidas (Clactato = 0,28 mmol L-1) obtendo-se um desvio padrão de 2,2% para 18 repetições. A freqüência analítica foi estimada em 160 injeções por hora com limite de detecção de 0,84 µmol L-1 e linearidade até 0,28 mmol L-1 de lactato. O biossensor foi aplicado na quantificação de lactato em amostras alimentares (cervejas alcoólicas e não alcoólicas) e biológicas (sangue liofilizado e recém coletado). Por fim, realizaram-se estudos envolvendo a variação da concentração de lactato sanguíneo em função da intensidade de atividade esportiva. Os resultados obtidos pelo método proposto foram comparados com aqueles oriundos do uso de método de referência. / Results on the investigation of the electrochemical behavior of lactate and hydrogen peroxide at various electrodic surfaces at different pHs using cyclic voltammetry are presented. Experiments were also carried out with platinum and glassy carbon electrodes modified with hexacyanoferrate films. The advantage of using CTAB in the electrodeposition step of Prussian Blue films onto glassy carbon surfaces was confirmed taking into account both the stability and sensitivity of measurements. The immobilization of lactate oxidase onto glassy carbon electrodes modified with a Prussian Blue layer using Nafion® was performed to fabricate a biosensor for lactate. The biosensor was used in the development of a FIA amperometric method for the determination of lactate. Under optimal operating conditions (pH = 6.9, E = -0.1 V), the linear response of the method was extended up to 0.28 mmol L-1 lactate with a limit of detection of 0.84 µmol L-1. The repeatability of the method for injections of a 0.28 mmol L-1 lactate solution was 2.2 % (n = 18). The analytical frequency was calculated as 160 injections h-1. The usefulness of the method was demonstrated by determining lactate in beer (alcoholic and nonalcoholic beers) and blood samples (lyophilized and freshly collected). Finally, the influence of physical exercise on the blood lactate level was studied. Results obtained by using the proposed amperometric detector compared well with the reference method.

Sensores são dispositivos capazes de captar um determinado sinal físico -químico do meio e converte-lo num sinal elétrico mensurável por meio de um transdutor. Biossensor é um sensor que tem como parte funcional um receptor biológico específico a determinado analito alvo. Os sinais físico-químicos experimentados por estes dispositivos são convertidos em sinais elétricos de magnitude proporcional à concentração de um ou mais compostos químicos. Neste trabalho, foi construído um sensor de pH utilizando filmes finos comerciais de óxido de estanho dopado com flúor (FTO) como receptor a íons. O sensor foi feito ligando-se amostras de FTO ao terminal de porta de um transistor de efeito de campo do tipo MOS (Metal Oxide Semiconductor). Quando colocado em solução, os íons presentes interagem com a amostra sendo adsorvidos na superfície do filme de FTO. O potencial gerado pelos íons adsorvidos modulam a tensão na porta do transistor e, desta maneira, pode -se determinar a concentração dos íons presentes na solução de acordo com a magnitude da resposta do transistor. A este tipo de dispositivo dá -se o nome de EGFET (Extended Gate Field Effect Transistor). O EGFET construído apresentou responsividade de 55 mV/pH e resposta linear em soluções de pH 2 ao 12. Através de técnicas de imobilização enzimática foi possível ligar covalentemente proteínas urease sobre a superfície dos filmes de FTO, convertendo o sensor de pH em biossensor de ureia. Soluções tampão com diferentes pHs e concentrações foram testadas e determinou -se que as condições ideais para o uso deste biossensor de ureia são soluções tampão com pH = 6 e concentração de 10mM. Nessas condições, o biossensor apresentou uma responsividade de 114,5 mV/p(ureia) e linearidade no intervalo de concentrações de ureia entre 3,2.10 -4 e 3,2.10 -2 mol/L. / Sensors are devices capable of capturing a certain physical-chemical signal from environment and convert it into a measurable electrical signal by a transducer. Biosensor is a sensor which has a biological sensing element as receptor specific to a particular target analyte. The physical-chemical signals experienced by these devices are converted into electrical signals with magnitude proportional to the concentration of one or more chemical compounds. In this work, we built a pH-sensor using commercial thin films of tin oxide doped with fluorine (FTO) as ions receptor. The sensor was made by linking FTO samples to the gate of a field effect transistor MOS type. In solution, the ions interact with the sample being adsorbed on the surface of FTO film. The potential generated by the ions adsorbed on film\'s surface modulate the gate voltage of the transistor and, in this way, we can determine the concentration of ions present in solution correlated with the magnitude of the transistor response. This kind of device is given the name of EGFET (Extended Gate Field Effect Transistor). The EGFET built exhibits sensitivity of 55 mV/pH and linear response in the range of pH 2 to 12. Through enzyme immobilization techniques we could covalently bind urease proteins on the surface of FTO film, changing the pH-sensor in urea biosensor. Buffer solutions with differents pHs and concentrations were tested and was determined that optimal environment conditions for this urea biosensor is buffer solutions with pH = 6 and 10mM of concentration. Under these conditions, the biosensor showed sensitivity of 114.5 mV/p(urea) and linear response in the range of 3,2.10 -4 to 3,2.10 -2 mol/L

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao ROMARIO CARDOSO LEAL.pdf: 798979 bytes, checksum: e76a848f0d3248e1d3991a88a96c4edf (MD5) Previous issue date: 2014-07-10 / FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO / A biossensor was developed for determination of triglycerides in biodiesel. The biossensor was prepared by immobilizing peroxidase obtained from a crude extract of zucchini on carbon paste. Studies was realized with intention to optimization experimental condition, including, graphite:mineral oil ratio, concentration of immobilized enzymes and stability for the biosensor and pH studies, working potential and concentration of the mediator to bulk solution. The best ratio found was 75:25 graphite:mineral oil and 212 U.mLˉ¹ to biosensor. The best response wasobserved at pH 6.5, working potential -0.075 V and 272.4 μmol/L of mediator hydroquinone. The sample was prepared by extracting biodiesel present in the sample in a mixture of 0.8 mL of absolute ethanol, 0.8 ml of distilled water and 1.6 ml of heptane and triglyceride after separation of the phases, an aliquot of 1 ml of enzyme reagent was added to an aliquot of 0.3 ml of the organic phase for the conversion of the triglyceride to hydrogen peroxide. The hydrogen peroxide formed was extracted using 6 mL of phosphate buffer 0.1 mol Lˉ¹ pH 6.5 and 9 ml of chloroform. Then, the mediator hydroquinone was added to the solution and measured the concentration of hydrogen peroxide present in the sample in triplicate. The analytical curves showed good linearity in the range up to 281 mmol.Lˉ¹ with a coefficient of linearity (r) = 0.998. The biosensor showed to be very sensitive to the analyte with the values for the limit of detection and quantification 1.98 x10ˉ⁹ mol Lˉ¹ and 5.93 x10ˉ⁹ mol Lˉ¹ respectively. / Um biossensor foi desenvolvido para a determinação de triglicerídeos em biodiesel. O biossensor foi preparado através da imobilização de peroxidase obtida de um extrato bruto de abobrinha em pasta de carbono. Foram realizados estudos visando otimizar as condições experimentais, dentre eles, proporção grafite:óleo mineral, concentração de enzimas imobilizadas e estabilidade para o biossensor e estudos de pH, potencial de trabalho e concentração do mediador para o meio. Para o biossensor a melhor proporção encontrada foram 75:25 grafite:óleo mineral e 212 U.mLˉ¹. A melhor resposta do biossensor foi observada em pH 6,5, no potencial de trabalho -0,075 V e 272,4 μmol/L do mediador hidroquinona. A amostra foi preparada através da extração do triglicerídeo presente na amostra biodiesel em uma mistura de 0,8 mL de etanol absoluto, 0,8 mL de água destilada e 1,6 mL de heptano e após a separação das fases, uma alíquota de 1 mL do reativo enzimático foi adicionado em uma alíquota de 0,3 mL da fase orgânica para a conversão do triglicerídeo em peróxido de hidrogênio. O peróxido de hidrogênio formado foi extraído usando 6 mL de solução de tampão fosfato 0,1 mol.Lˉ¹ pH 6,5 e 9 mL de clorofórmio. Em seguida, o mediador hidroquinona foi adicionado à solução e medido a concentração de peróxido de hidrogênio presente na amostra em triplicata. A curva analítica construída apresentou boa linearidade no intervalo de concentração até 281 mmol.Lˉ¹ com coeficiente de linearidade (r) = 0,997. O biossensor mostrou-se bastante sensível ao analito com os valores para o limite de detecção e quantificação 1,98 x10ˉ⁹ mol.Lˉ¹ e 5,93x10ˉ⁹ mol.Lˉ¹ respectivamente.

Submitted by Gabriele Gabriel (gabriele.mgabriel@yahoo.com.br) on 2018-01-05T14:37:40Z No. of bitstreams: 1 Tese_Gabriele-Gabriel_VERSAO-FINAL.pdf: 3365844 bytes, checksum: c94734430443f3bf6c8ad3ad9fd11a8d (MD5) / Rejected by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com), reason: Oi Gabriele, Faltou enviar a Carta comprovante assinada pelo orientador. Solicite o modelo em sua Secretaria de Pós-graduação, preencha e colete a assinatura com o orientador e acesse novamente o sistema para fazer o Upload. Fico no aguardo para finalizarmos o processo. Abraços Ronildo on 2018-01-18T16:17:33Z (GMT) / Submitted by Gabriele Gabriel (gabriele.mgabriel@yahoo.com.br) on 2018-01-19T17:45:54Z No. of bitstreams: 2 GABRIEL_Gabriele_2017.pdf: 4796378 bytes, checksum: b47c6fae3bd085c69ed8a81c74a9be4d (MD5) GABRIEL_Gabriele_carta.pdf: 557241 bytes, checksum: fbed02fe69c0cab6190201e18b304f40 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-22T18:44:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 GABRIEL_Gabriele_2017.pdf: 4796378 bytes, checksum: b47c6fae3bd085c69ed8a81c74a9be4d (MD5) GABRIEL_Gabriele_carta.pdf: 557241 bytes, checksum: fbed02fe69c0cab6190201e18b304f40 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-22T18:44:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 GABRIEL_Gabriele_2017.pdf: 4796378 bytes, checksum: b47c6fae3bd085c69ed8a81c74a9be4d (MD5) GABRIEL_Gabriele_carta.pdf: 557241 bytes, checksum: fbed02fe69c0cab6190201e18b304f40 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-22T18:51:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 GABRIEL_Gabriele_2017.pdf: 4796378 bytes, checksum: b47c6fae3bd085c69ed8a81c74a9be4d (MD5) GABRIEL_Gabriele_carta.pdf: 557241 bytes, checksum: fbed02fe69c0cab6190201e18b304f40 (MD5) Previous issue date: 2017-12-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Bioluminescence, the emission of visible light by living organisms is widely used in biosensors. Firefly luciferases and genes are among the most used reporter gene in bioluminescent biosensors. Firefly luciferases are pH-sensitive, exhibiting a red shifted bioluminescence spectra on the presence of metals, high temperatures and acidic pH, being this last property considered unusual for the most analytical applications. Nowadays most luminescent biosensors to metals and pH are fluorescent, and few of them are ratiometric based on spectral changes. Bioluminescent biosensors despite been less common, have same advantages as low background and does not need UV light irradiation, bring no photodamage to the cell. The aim of this project was: (I) study the applicability of the use of Macrolampis sp2 firefly luciferase and other pH-sensitive luciferases as spectral intracellular ratiometric pH biosensor; (II) apply these pH ratiometric biosensors in mammalian cells to investigate its physiology in real time and (III) developing, by engineering the pH sensor region of Macrolampis sp2 firefly luciferase, a ratiometric biosensor specific to metals. We obtained a relation between the pH and the ratio of the bioluminescence at green and red region of the spectra, allowing estimate ratiometrically the intracellular pH of bacteria and mammalian cells. Besides that, we confirmed its use to cellular image of pH and observed that occurs an alkalinization of the cytosol and nucleus during cell division and apoptosis. We demonstrate the applicability of firefly luciferases, in special the luciferase of Macrolampis sp2, as a ratiometric biosensor to metals and intracellular pH. The existence of a linear relationship between the concentrations of metals like cadmium, mercury and zinc, and the ratio of the bioluminescence at green and red region of the spectra, allowed also estimate ratiometrically, for the first time, concentrations of metals less than 100 µM, enabling the use of firefly luciferases as bioavailability indicator to toxic and potential toxic metals. / Bioluminescência, a emissão de luz fria e visível por organismos vivos é amplamente utilizada em biossensores. Luciferases de vagalumes e seus genes estão entre os genes repórteres mais utilizados em biossensores bioluminescentes. Luciferases de vagalumes são sensíveis ao pH, apresentando um deslocamento do espectro de bioluminescência para o vermelho na presença de metais, em temperaturas elevadas e pH ácido, sendo esta última propriedade considerada sem utilidade para a maioria das aplicações analíticas. Atualmente a maioria dos biossensores luminescentes para metais e pH são fluorescentes, poucos deles são raciométricos baseados nas mudanças espectrais. Biossensores bioluminescentes apesar de serem menos comuns, possuem algumas vantagens como baixo background e não necessitam de irradiação com luz UV, não causando fotodanos às células. Os objetivos desse projeto foram: (I) investigar a aplicabilidade de uso da luciferase do vagalume Macrolampis sp2 e outras luciferases pH-sensitivas como biossensor espectral raciométrico intracelular de pH; (II) aplicar esses biossensores raciométricos de pH em células de mamíferos para investigar sua fisiologia em tempo real e (III) desenvolver, por engenharia da região sensora de pH da luciferase de Macrolampis sp2, um biossensor raciométrico específico para metais. Obtivemos uma relação entre o pH e a razão da bioluminescência nas regiões do verde e do vermelho do espectro, permitindo estimar raciometricamente o pH intracelular de bactérias e células de mamíferos. Além disso, confirmamos seu uso para imagem celular de pH, e observamos que ocorre uma alcalinização do citosol e núcleo durante os processos de divisão celular e apoptose. Demonstramos a aplicabilidade das luciferases de vagalumes, em especial a luciferase de Macrolampis sp2, como biossensor raciométrico para metais e pH intracelular. A existência de uma relação linear entre a concentração de metais como cádmio, mercúrio e zinco, e a razão da bioluminescência nas regiões do verde e do vermelho do espectro, permitiu também estimar raciometricamente pela primeira vez concentrações de metais menores que 100 µM, possibilitando o uso de luciferase de vagalumes como indicador de biodisponibilidade de metais tóxicos e potencialmente tóxicos. / FAPESP: 2014/04477-9 / FAPESP: 2015/22603-4 / FAPESP: 2016/15946-5

The interaction of drugs with DNA is a significant feature in pharmacology and plays a vital role in the designing of more efficient and specifically targeted drugs.The concept of hybridization of two bioactive molecules often leads to increased activity due to synergistic effects of anticancer drugs have been studied.Two important pharmacophores: Acridine and thiophene were widely studied as antitumor, antiparasitic and antibacterial agents. We hypothesize that a conjugate comprised two pharmacophores with different mechanisms of antiproliferative action can result in enhanced DNA damage. Electrochemical Studies in aprotic and protic media, electrochemical DNA biosensor at Glassy carbon electrode, electrochemical New Hairpin DNA biosensor at the Gold electrode (SL-DNA/GE), Molecular Modeling and Spectroscopic UV-Vis, were used to determine the damage caused to DNA by six Acridine-thiophene conjugates. In this work, we report the synthesis of six synthetic DNA intercalators based on the acridine linked with thiophene conjugates (7CNAC01, 6CNAC01, 7ESTAC01, 6ESTAC01, ACS6CN, and ASC5CN). We identified the electrochemical behavior of these active redox drugs is strongly influenced by the nature of solvent (DMF and pH=7.2 phosphate buffer media).We recorded redox properties of 7CNAC01, 6CNAC01, 7ESTAC01, and 6ESTAC01 involve adsorption controlled quasi- reversible process and were investigated using differential pulse voltammetry (DPV) at a glassy carbon and Gold electrode. An effective and new electrochemical biosensor based on hairpin DNA (SL-DNA/GE) immobilized and functionalized on the surface of the gold electrode (GE) to detect oxidative Guanine damage was developed. As a result, two kinds of biosensor were tested with reduced acridinethiophene conjugates showing better sensitivity the SL-DNA/GE sensor for the detection of DNA damage using the electrochemical signal of Oxidation of Guanine bases. Also, Molecular docking results showed predominantly hydrophobic interaction, and either high binding constant was recorded for Molecular docking and UV-Vis absorption spectroscopy showing an isosbestic point presence with dsDNA, for 7ESTAC01, 6ESTAC01, ACS6CN, ACS5CN. Our findings indicate that three reduced acridine-thiophene compounds (7CNAC01, 6CNAC01, and ACS5CN) cause direct dsDNA damage and all our six reduced hybrid compounds are causing damage to singled stranded ssDNA. Finally, we proposed for the first time a direct correlation between binding constant (Kb) and half-wave potential (E1/2) for four acridine-thiophene derivates (7ESTAC01, 6ESTAC01, ACS6CN, and ASC5CN). Our results showed a promise sensitive electrochemical SL-DNA/GE sensor for the detection of DNA damage using the electrochemical signal of Oxidation of Guanine bases, to detect DNA-cancer drug interaction. / A interação de drogas com DNA é uma característica significativa na farmacologia e desempenha um papel vital na concepção de drogas mais eficientes e especificamente direcionadas. O conceito de hibridização de duas moléculas bioativas leva ao aumento da atividade devido aos efeitos sinérgicos de drogas híbridas anticâncer com o uso dos farmacóforos importantes: Acridina e Tiofeno. Estes dois sítios ativos foram amplamente estudados como agentes antitumorais, antiparasitários e antibacterianos. Suspeitamos que um conjugado, composto por dois farmacóforos com diferentes mecanismos de ação antiproliferativa, pode resultar em danos ao DNA. Estudos eletroquímicos em meios prótico e aprótico, biossensor de DNA eletroquímico em eletrodo de carbono vítreo, Hairpin DNA em eletrodo de ouro (SL-DNA/GE), modelagem molecular e Espectroscopia UV-Vis foram usados para determinar os danos causados ao DNA por seis conjugados de Acridina-Tiofeno. Neste trabalho, relatamos o estudo de seis intercaladores de DNA com base na acridina ligada a conjugados de tiofeno (7CNAC01, 6CNAC01, 7ESTAC01, 6ESTAC01, ACS6CN e ASC5CN). As propriedades redox da 7CNAC01, 6CNAC01, 7ESTAC01 e 6ESTAC01 envolvem processo quase-reversível com corrente controlada por difusão. As propriedades redox desses compostos foram investigadas usando voltametrias cíclica e de pulso diferencial (VPD) em eletrodo de carbono vítreo e eletrodo de ouro. Foi desenvolvido um novo e eficiente biossensor eletroquímico baseado no Hairpin DNA (SL-DNA/GE) imobilizado e funcionalizado na superfície do eletrodo de ouro para detectar danos oxidativos da guanina através da interação com 7ESTAC01. Os biosensores SL-DNA e dsDNA foram testados com conjugados de acridina-tiofeno reduzidos, apresentando melhor sensibilidade o sensor SLDNA na detecção de danos ao DNA. Além disso, os resultados de modelagem molecular mostraram predominantemente interação hidrofóbica e uma alta constante de ligação. Já os resultados de espectroscopia de absorção no UV-Vis mostraram a presença de ponto isosbéstico com dsDNA, para os conjugados 7ESTAC01, 6ESTAC01, ACS6CN, ACS5CN. Nossos resultados indicaram que três compostos de acridina-tiofeno reduzidos (7CNAC01, 6CNAC01 e ACS5CN) causaram danos direto ao dsDNA, e os seis compostos híbridos reduzidos, causaram danos ao DNA de cadeia simples. Finalmente, propusemos pela primeira vez uma correlação direta entre constante de ligação (Kb) e potencial de meia onda (E1 / 2) para quatro derivados de acridina-tiofeno (7ESTAC01, 6ESTAC01, ACS6CN e ASC5CN). Além disso, o biosensor eletroquímico de SL-DNA/GE mostrou-se bastante sensível para a detecção dos danos causados ao DNA, através da interação entre o DNA e os compostos estudados.

O transistor de efeito de campo de porta estendida e separada (SEGFET) é um dispositivo alternativo ao tradicional transistor de efeito de campo seletivo a íons (ISFET). A grande vantagem desse dispositivo se refere ao seu fácil processamento, ou seja, se restringe somente a manipulação do eletrodo de porta, evitando processos convencionais de microeletrônica. Neste sentido, sensores iônicos e biossensores podem ser facilmente implementados combinando materiais de reconhecimento químico e/ou biológico. Por sua vez, a técnica de fabricação de filmes finos camada por camada (layer-by-layer, LbL) se mostra versátil para manipulação de diversos tipos de materiais em nível molecular. Materiais orgânicos e inorgânicos podem ser automontados em substratos sólidos por meio da simples adsorção eletrostática formando compósitos com propriedades únicas com o objetivo de serem aplicados em sensores ou biossensores. Neste trabalho, o conceito de dispositivo SEGFET foi combinado com a técnica LbL por meio da manipulação de materiais orgânicos (polieletrólitos, dendrímeros e polianilina) e inorgânicos (TiO2 e V2O5) nanoparticulados a fim de se obter novos sensores de pH e biossensores para a detecção de glicose e uréia, dois importantes analitos de interesse clínico. Numa primeira etapa, diferentes filmes LbL foram produzidos, caracterizados e testados como camada sensível (porta estendida) em dispositivos SEGFETs. Todos os sistemas estudados se mostraram promissores como sensores de pH, ou seja, com uma sensibilidade próxima do valor teórico sugerido pela equação de Nernst (59,15 mV.pH-1). Esses resultados podem ser atribuídos à natureza anfotérica do material da última camada no filme LbL. Numa segunda etapa, as enzima glicose oxidase (GOx) e urease foram convenientemente imobilizadas nos filmes LbL. Pelo fato dessas enzimas gerarem ou consumirem prótons durante a catálise da reação, os filmes LbL modificados enzimaticamente foram utilizados em biossensores de glicose e uréia, apresentando eficiente detecção. Assim, a união de dispositivos SEGFET com a técnica de automontagem se mostrou promissora para construção de sensores e biossensores eficientes e de baixo custo. / Separative extended gate field-effect transistor (SEGFET) device is an alternative to the conventional ion-sensitive field-effect transistor (ISFET). The great advantage of SEGFET refers to its easy processing, i.e., it is limited under only manipulation of the gate electrode, avoiding the conventional microelectronic processes. In this way, ion sensors and biosensors can be easily implemented combining chemical and/or biological recognition materials. In turn, the layer-by-layer (LbL) technique shows be versatile for handling various types of materials at molecular level. In this thesis, the concept of SEGFET device was combined with the LbL technique through the manipulation of organic (polyelectrolytes, dendrimers and poly (aniline)) and inorganic materials (TiO2 and V2O5 nanoparticles) in order to get new pH sensors and biosensors for the detection of glucose and urea, two important analytes of clinical interest. In a first step, different LbL films were produced, characterized and tested as the sensitive layer (extended gate) in SEGFETs devices. All studied systems were promissing as pH sensors, i.e., with a sensitivity close to the theoretical value suggested by Nernst equation (59.15 mV.pH-1). These results can be attributed to the amphoteric nature of the material in the last layer of the LbL films. In a second step, glucose oxidase (GOx) and urease enzymes were conveniently immobilized onto LbL films. Because these enzymes generate or consume protons during catalysis of the reaction, the enzymatically modified LbL films were used in biosensors for glucose and urea, with efficient detection. Thus, the union of SEGFET devices with the LbL technique is promising to building up efficient and low-cost sensors and biosensors.

O desenvolvimento de novos materiais a partir de elementos biodegradáveis com durabilidade considerável, versatilidade apreciável e baixo custo tem grande interesse na aplicação da bio-eletrônica. O presente trabalho objetiva a caracterização das propriedades físicas e químicas das membranas de quitosana obtidas a partir da neutralização da solução policatiônica de quitosana. O trabalho foi dividido em duas etapas: solubilização e neutralização. Na primeira etapa a quitosana foi solubilizada em três concentrações diferentes de ácido acético (1%, 0.8% e 0.5%) para avaliar se a concentração de ácido exerce diferença significativa nas propriedades físico-químicas das membranas de quitosana. Na segunda etapa o policátion de quitosana foi neutralizado com duas bases fortes (NaOH e KOH) em três concentrações molares diferentes (0.5, 1 e 5 molar) pelo método de gotejamento lento da base até atingir o pH de 6.0 no policátion e obter membranas com pH perto da neutralidade. A caracterização das membranas obtidas a partir do policátion de quitosana neutralizado mostrou que as concentrações de ácido acético não mudam de forma significativa as propriedades físico-químicas das membranas. Em contraste, o processo de neutralização afetou as propriedades físico-químicas das membranas, e em particular, diferentes comportamentos foram observados dependendo da base utilizada. Membranas mais dúcteis foram obtidas após neutralização com KOH, exibindo capacidade plastificante pela base usada, enquanto que as membranas neutralizadas com NaOH apresentam um comportamento frágil. Além disso, as membranas neutralizadas com KOH exibem uma maior condução iônica em relação às propriedades elétricas das membranas, o qual pode ser interessante no desenvolvimento de biossensores ou célula combustível. / The development of new materials from biodegradable elements with considerable durability, versatility and low cost is of great interest for applications in bioelectronics. The present work aims the characterization of the chemical and physical properties of chitosan membranes after neutralization of the polycation solution of chitosan. This work was divided into two steps: solubilization and neutralization. In the first step, the chitosan was solubilized with three different concentrations of acetic acid (1%, 0.8% and 0.5%) in order to evaluate whether the acid affects the physical-chemical properties of the chitosan films. In the second step, the polycation of chitosan was neutralized with two different strong bases (NaOH and KOH) using three different molar concentrations (0.5, 1 and 5), by the slow drip method of base until reaching a pH of 6.0 for the polycation and obtaining films with pH close to neutrality. The characterization of the membranes obtained from neutralized chitosan showed that the different concentrations of acetic acid did not affect the physical-chemical properties of the films significantly. In contrast, the neutralization process did affect the physical-chemical properties, and particularly, different behaviors were observed depending on the type of base used for neutralization. More ductile films were obtained after neutralization with KOH, exhibiting plastificant capacity by the used base, whereas the films neutralized with NaOH exhibited a more fragile behavior. Beyond this, regarding the electrical properties, the films with KOH presented a higher ionic conductivity, which could be interesting for developing biosensors or fuel cells.

A manipulação de materiais em escala nanométrica representa uma das fronteiras em nanociência e nanotecnologia, devido à possibilidade de controle de propriedades específicas do material. No caso de materiais biológicos, em particular, a manipulação e imobilização na forma de filmes ou camadas ultrafinas é crucial para seu emprego em dispositivos biotecnológicos. Neste trabalho, objetivou-se o estudo de detecção de diferentes hormônios tireoidianos (HTs) e análogos a partir da imobilização da região LBD do receptor de hormônio tireoidiano humano TRTRβ1 em um eletrodo interdigitado, para o desenvolvimento de um biossensor capacitivo. Este sistema consiste em um arranjo estrutural na forma de filme fino capaz de distinguir a interação específica receptor-ligante de outras interações possivelmente interferentes, visando a quantificação dos níveis de HTs. Para isto, a técnica de SAMs (Self-Assembled Monolayers) foi empregada, por permitir um alto controle da espessura e ordenamento molecular dos filmes, assim como a preservação das atividades das biomoléculas. Análises espectroscópicas e morfológicas foram realizadas para o estudo de adsorção das biomoléculas no filme. As interações específicas receptor-ligante foram avaliadas por meio de respostas elétricas (impedância) do biossensor contendo o TRβ1-LBD imobilizado em um filme orgânico ultrafino, e também por SPR (Surface Plasmon Resonance). Os resultados mostraram a capacidade dos eletrodos contendo TRTRβ1-LBD de detectar e diferenciar entre diferentes HTs em concentrações da ordem de nanomolar, compatível com níveis fisiológicos, evidenciando o grande potencial de aplicação para este sistema no diagnóstico e tratamento de disfunções tireoidianas. / Manipulation of materials at the nanoscale represents one of the frontiers in nanoscience and nanotechnology, mainly due to the possibility of specific controlling, improved properties, not observed if conventional bulk processing is applied. For biomolecules, in particular, processing via immobilization in the form of nanostructured films has allowed their use in biotechnological applications and devices. In this master dissertation, we aimed at investigating the immobilization of the LBD domain of human thyroid hormone receptor TRTRβ1 on interdigitated electrodes, to be used as capacitive biosensors for thyroid hormones (THs) and analogues detection. The nuclear receptors were immobilized via SAMs (Self-Assembled Monolayers), since this technique allows a high control of molecular order and thickness of the films, as well as the preservation of biological activities. Spectroscopic and morphological analyses were performed to investigate the adsorption of biomolecules on the nanostructured film. The interactions between receptor - ligand were also evaluated by means of electrical response (impedance) and SPR (Surface Plasmon Resonance). The bioelectrodes containing immobilized TRTRβ1 were capable of detecting and distinguishing among different HTs, including T3, T4, TRIAC and GC-1 at concentrations down to nanomolar, compatible with physiological levels. The latter results point to the possibility of applications of the bioelectrodes in the diagnosis and treatment of thyroid dysfunctions.