Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-09T12:54:25Z No. of bitstreams: 1 THAÍS MARIA ALVES MARINHO - DISSERTAÇÃO (PPGCEMat) 2016.pdf: 4526314 bytes, checksum: 93577e66a4279c33e84cb662d3ce4735 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-09T12:54:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 THAÍS MARIA ALVES MARINHO - DISSERTAÇÃO (PPGCEMat) 2016.pdf: 4526314 bytes, checksum: 93577e66a4279c33e84cb662d3ce4735 (MD5) Previous issue date: 2016-03-08 / Capes / Com o ascendente desenvolvimento de novas tecnologias, a procura por novos sistemas de sensoriamento vem aumentando, pois há uma necessidade de obter uma melhor precisão nos resultados de análises biológicas, com baixo custo e em tempo real, diante disso, os biossensores são dispositivos capazes de proporcionar esse tipo de resultado. Doenças ligadas a insuficiência renal necessitam desse tipo de precisão e rapidez, que é caracterizada pela concentração de ureia no sangue ou na urina, eliminado assim uma série de procedimentos laboratoriais. Logo, para montagem de um biossensor de ureia é preciso um biocomponente seletivo e específico, que possa identificar a ureia sem nenhuma interferência, como é o caso da enzima. A enzima capaz de catalisar a hidrolise de ureia é a uréase, formando como produto da reação o gás carbônico e a amônia. Para ser aplicado em um biossensor, a enzima precisa ser imobilizada, pois dessa forma confere uma maior estabilidade operacional e um maior armazenamento da mesma. Essa imobilização pode ser realizada por meio de polímeros. A quitosana é um polímero natural que vêm ganhando destaque para esta aplicação, diante de suas propriedades como baixo custo, abundância na natureza, fácil processamento, capacidade de formação membrana, entre outras. Diante do exposto, o objetivo desse trabalho é imobilizar a enzima urease utilizando como matriz a quitosana e quitosana/glutaraldeído, avaliando diferentes condições de preparação das membranas. As membranas foram depositadas sobre um transdutor que utilizou como suporte fitas de aço inox, eletrodepositadas com antimônio. Logo após, foram realizadas caracterizações por microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), para avaliar as superfícies das membranas. Também, foram realizados testes de bioresposta dos eletrodos, para avaliar a efetividade da enzima imobilizada, através das respostas de sensibilidade, seletividade, estabilidade, tempo de resposta, faixa de linearidade, especificidade e repetibilidade dos biossensores. E foi observado que, a enzima imobilizada com quitosana e com adição do reticulante glutaraldeído, proporcionou melhores respostas, com mais estabilidade operacional e maior armazenamento da enzima, melhorando assim o tempo de vida da mesma. / With the upward development of new technologies, demand for new sensing systems is increasing because there is a need for better accuracy in the results of biological analyzes, with low cost and in real time, before that, the biosensors are devices capable of provide that kind of result. Diseases related to renal insufficiency require such precision and rapidity, which is characterized by the concentration of urea in blood or urine, thus eliminating a series of laboratory procedures. Therefore, for assembling a urea biosensor is needed a selective and specific bio-component that can identify the urea without any interference, as in the case of the enzyme. The enzyme capable of catalyzing the hydrolysis of urea is urease, forming a reaction product of carbon dioxide and ammonia. To be used in a biosensor, the enzyme must be immobilized, as this way confer greater operational stability and a longer storage thereof. This immobilization can be performed by means of polymers. Chitosan is a natural polymer that become increasingly more important for this application, on its properties such as low cost, abundance in nature, easy processing capacity of membrane formation, among others. Given the above, the objective of this work is to immobilize the enzyme urease as a matrix using chitosan and chitosan / glutaraldehyde, evaluating different conditions of preparation of membranes. Membranes were deposited on a transducer used as a support of stainless steel strips, electrodeposited with antimony. Soon after, characterizations were performed by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) to evaluate the surfaces of the membranes. Also, the bioresponse electrode tests were performed to evaluate the effectiveness of the immobilized enzyme, through sensitivity responses, selectivity, stability, response time, linearity range, specificity and reproducibility of biosensors. It was observed that the immobilized enzyme with chitosan and crosslinking addition of glutaraldehyde gave the best responses with more operational stability and increased storage of the enzyme, thereby improving the lifetime thereof.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SILVA_Aline_2012.pdf: 2959100 bytes, checksum: 9f2bf0e35d98a1f69bb1ccdb9eb0ef20 (MD5) Previous issue date: 2014-04-10 / Universidade Federal de Minas Gerais / The use of herbicides has increased considerably in recent years and as a consequence, it has also been an increased exposure of ecosystems and human life to these highly toxic compounds. The study and development of metolodologies with greater sensitivity, which aims at the detection of these pesticides, are becoming extremely relevant. Thus, this study aimed to study the development of a nanobiosensor applying functionalized AFM tips and Atomic Force Spectroscopy (AFS) for detection of herbicides imazaquin and metsulfuronmethyl, ALS inhibitors. We studied the force and work of adhesion between AFM tips, unmodified and chemically modified by immobilization of ALS, and substrates contaminated with imazaquin and metsulfuron-methyl. In addition, the tips were characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). It was possible to see differences between the tips functionalized and not functionalized, analyze the properties of each individual and develop a nanobiosensor for detection of herbicides. / A utilização de herbicidas vem aumentando consideravelmente nos últimos anos e, como consequência, tem-se também um aumento da exposição dos ecossistemas e da vida humana a esses compostos altamente tóxicos. O estudo e desenvolvimento de metolodologias com maior sensibilidade, no que visa à detecção desses pesticidas, vêm se tornando extremamente relevante. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo estudar o desenvolvimento de um nanobiossensor, aplicando pontas de AFM funcionalizadas e Espectroscopia de Força Atômica (AFS), para detecção dos herbicidas imazaquin e metsulfuron-metil, inibidores da enzima ALS. Estudou-se a força e o trabalho de adesão entre pontas de AFM, não modificadas e modificadas quimicamente através da imobilização da ALS, e substratos contaminados com os herbicidas imazaquin e metsulfuron-metil. Além disso, as pontas foram caracterizadas por espectroscopia no infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados possibilitaram constatar diferenças entre as pontas funcionalizadas e não funcionalizadas, analisar as propriedades individuais de cada uma, bem como desenvolver um nanobiossensor para detecção de herbicidas.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-10-10T13:21:42Z No. of bitstreams: 1 TeseAM.pdf: 7680112 bytes, checksum: c8ecf6ee83f4312fa3be9569904c7b2f (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T19:45:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAM.pdf: 7680112 bytes, checksum: c8ecf6ee83f4312fa3be9569904c7b2f (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T19:45:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAM.pdf: 7680112 bytes, checksum: c8ecf6ee83f4312fa3be9569904c7b2f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T19:45:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAM.pdf: 7680112 bytes, checksum: c8ecf6ee83f4312fa3be9569904c7b2f (MD5) Previous issue date: 2016-07-11 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / This study presents the development of a biosensor using a microcantilever stem and its detecting response through dynamic mode of atomic force microscopy (AFM). Responses of different methods for immobilization of alcohol dehydrogenase enzyme were investigated in order to accomplish a selective detection of ethanol, methanol and isopropanol, using as arrays: self-assembly monolayer (SAM) and others arrangements formed on Si and Si3N4 microcantilevers surface. In addition, we aimed to evaluate the influence of the biological element immobilization process in the analytical performance of the biosensor. The process to development of a biosensor began with the activation of its surface by means of thiols and silanes with different carbon length chains, however with the same amine terminal groups (NH2). The microcantilevers activation is only possible with the oxidation of its surface and to check this process, the "High-resolution Xray Photoelectron Spectroscopy (XPS)" technique was used. Activation of the surface was obtained using different methods for coating of microcantilevers made only with Si (100) and Si3N4. Subsequently to the oxidation process, the binding of the biomolecule to the surface activated was performed using the bifunctional agent glutaraldehyde. Microcantilevers with both sides coated by biomolecules were investigated and a tension effect of surface was observed at a 0,3 mL/L of the target analyte. By analyzing the performance of the biosensor for the determination of the target analyte, it was realized that APTES activation methodology for biosensors steam and self-assembled monolayers were the most suitable techniques for immobilizing the recognition biomolecule. With this preparation, the biosensor it showed less susceptible to humidity and the temperature variations, presenting a high quality factor, a faster response time, selectivity, sensitivity and durability. / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um biossensor, utilizando a haste de microcantilever e a detecção de sua resposta por intermédio do modo dinâmico da microscopia de força atômica (AFM). Foram investigadas as respostas de diferentes métodos para imobilização da enzima Álcool Desidrogenase, a fim de realizar a detecção seletiva de etanol, metanol e isopropanol, empregando como matrizes monocamadas auto-organizadas (SAM – Self Assembed Monolayer) e outros arranjos formados sobre a superfície de microcantilevers de Si e Si3N4. Além disso, objetivou-se a avaliação da influência do processo de imobilização do elemento biológico no desempenho analítico do biossensor. O processo de desenvolvimento do biossensor iniciou-se com a ativação de sua superfície por meio de deposição de tióis e silanos com diferentes comprimentos de cadeias carbônicas, mas com os mesmos grupos terminais amina (NH2). A ativação de microcantilevers somente é possível com a oxidação de sua superfície e para verificação desse processo foi empregada a técnica “High-resolution Xray Photoelectron Spectroscopy (XPS)”. A ativação da superfície foi obtida utilizando metodologias diferentes para o recobrimento dos microcantilevers construídos somente com Si (100) e Si3N4. Posteriormente ao processo de oxidação, segue-se a ligação da biomolécula à superfície ativada pela utilização do agente bifuncional Glutaraldeído. Foram investigados microcantilevers em que ambos os lados foram revestidos com as biomoléculas e, foi constatado o efeito da tensão superficial a partir de 0,3 mL/L do analito alvo. Ao analisar o desempenho do biossensor para a determinação do analito alvo, verificou-se que nos biossensores a metodologia de ativação por vapor de (3-Aminopropyl)triethoxysilane (APTES) e com montagem em monocamadas auto-organizada foi a mais adequada para a imobilização da biomolécula de reconhecimento, com esta preparação o biossensor foi menos susceptível a umidade relativa e variações de temperatura apresentando elevado fator de qualidade, menor período de tempo de resposta, seletividade, durabilidade e sensibilidade.

Submitted by VANESSA MORAIS BRAITE null (vbraite@fmb.unesp.br) on 2017-09-27T13:56:27Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final.pdf: 994807 bytes, checksum: 8a4fd4046da2b6f8872103545cdfc8c4 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-09-28T14:19:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 braite_vm_me_bot.pdf: 994807 bytes, checksum: 8a4fd4046da2b6f8872103545cdfc8c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-28T14:19:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 braite_vm_me_bot.pdf: 994807 bytes, checksum: 8a4fd4046da2b6f8872103545cdfc8c4 (MD5) Previous issue date: 2017-09-01 / O desenvolvimento de novos dispositivos para monitorar o metabolismo celular e o diagnóstico de doenças expandiu as pesquisas com biossensores, que aliados à nanotecnologia possibilitaram a criação de novos elementos com alta sensibilidade de detecção, especificidade e capacidade de multiplexação, mostrando grande potencial para sua aplicabilidade no diagnóstico clínico. O trabalho foi desenvolvido em duas etapas. A primeira, referiu-se no desenvolvimento de uma metodologia para acoplar o aptâmero conjugado com as nanopartículas de ouro sobre o sensor da Ressonância Plasmônica de Superfície (SPR). Foi utilizado MUA para formação das monocamadas auto-organizadas; ativação dos grupos carboxílicos utilizando solução de EDC/NHS e a imobilização do aptâmero conjugado. Após este processo, foram realizadas as injeções de Mucina Epitelial Polimórfica tipo 1 (MUC1). A segunda etapa, consistiu na mesma metodologia de acoplamento do aptâmero, porém substituindo a MUC1 por sobrenadante da linhagem celular LNCaP (células prostáticas tumorais). Desse modo, foi desenvolvida uma metodologia analítica utilizando aptâmeros e biomarcadores para diagnosticar o Câncer de Próstata (PCa) através da SPR. / The development of new devices to monitor cell metabolism and the diagnosis of diseases has expanded research with biosensors, which together with nanotechnology enable the creation of new elements with high detection sensitivity, specificity and multiplexing capacity. The work has developed in two stages. First, concerning the development of a methodology for the coupling or the conjugate with the gold nanoparticles on the Surface Plasmon Resonance (SPR) sensor. MUA has used for the formation of self-organized monolayers; activation of social media groups, EDC / NHS solution, and a conjugate fit immobilization. After this process, they have performed as injections of Polimorphic Epithelial Mucin type 1 (MUC1). The second step consisted of the same aptamer coupling methodology, but replacing a MUC1 with supernatant of the LNCaP cell line (prostatic tumor cells). Thus, an analytical methodology has developed, using aptamers and biomarkers for the diagnosis of Prostate Cancer (PCa) through the SPR.

Com a evolução tecnológica há nos dias de hoje um aumento de dispositivos eletrônicos presentes ao nosso redor. Com o passar dos anos diversas funcionalidades vêm sendo agregadas a estes inclusive com maior poder de processamento. Em particular, para sistemas embarcados houve um crescimento da quantidade de sensores para diversos propósitos. Seguindo esta tendência, na área de saúde também houve um aumento significativo de aparelhos e dispositivos de monitoramento, tais como glicosimetros, oxímetros, monitoramento de pressão e batimento cardíaco por exemplo, que através de sensores realizam transdução dos dados pertinentes ao parâmetro envolvido. Este trabalho apresenta a pesquisa e o desenvolvimento de um sistema embarcado com a propriedade de multiplexação de sensores, ou seja, foi desenvolvido um dispositivo microcontrolado o qual visa multiplicar a capacidade de monitoramento de analitos, conseguindo analisar múltiplos sensores para um mesmo experimento. Ao decorrer deste desenvolvimento foram utilizados quatro sensores dispostos simetricamente em um béquer, os dados são coletados e tratados de forma sequencial e individual. Inicialmente utilizamos um sistema embarcado com um microcontrolador (PIC 18F2550) que é responsável por digitalizar a informação e pela conexão via terminal USB. Posteriormente um microprocessador (Raspberry Pi Zero, placa embarcada) fez-se necessário devido ao melhor processamento de dados. Os sensores aqui estudados tratam-se de sensores químicos, que são introduzidos a uma célula eletroquímica, onde se encontram um eletrodo de referência (Prata em uma solução de Cloreto de Prata) e os outros quatro filmes finos que irão compor o sistema multiplexado. Para este estudo em específico o material escolhido para fabricação dos filmes finos foi um polímero condutivo, mais especificamente polianilina (PANI). Esta foi depositada sobre um substrato de oxido de estanho dopado com flúor (FTO) através da eletrodeposição. Para sensores não específicos (não imobilizados para um analito alvo) os dois sistemas embarcados apresentaram respostas satisfatórias. Prosseguindo com o estudo e usando filmes finos para analitos biológicos (ureia e glicose) o microcontrolador não conseguiu separar os sinais de cada filme fino. Apenas o sistema com a Raspberry Pi obteve sucesso, devido a maior resolução no conversor analógico para digital e sua maior capacidade de processamento para determinar com uma maior precisão os valores obtidos. O sistema pode ser facilmente expandido para um maior número de sensores. / With the evolution of technology there is nowadays an increase in the number of electronic devices present around us. Over the years various functionalities have been added to these devices including the increased processing power. In particular, for embedded systems there has been an increase in the number of sensors for various purposes. Following this trend, in the area of health, there has also been a significant increase in systems and monitoring devices, such as glycosimeters, oximeters, pressure monitoring and heart rate, for example, which, through sensors, transduce data pertinent to the parameter involved. This work presents the research and development of an embedded system with the property of multiplexing sensors, that is, a microcontrolled device was developed which aims to multiply the capacity of analytes monitoring, being able to analyze multiple sensors for the same experiment. During this development four sensors were used symmetrically arranged in a beaker, the data were collected and treated sequentially and individually. Initially we used an embedded system with a microcontroller (PIC 18F2550) that is responsible for scanning the information and for the connection via USB terminal. Subsequently a microprocessor (Raspberry Pi Zero, embedded board) was made necessary due to the better processing of data. The sensors studied here are chemical sensors, which are introduced to an electrochemical cell, where a reference electrode is found (Silver in a Silver Chloride solution) and the other four thin films that will make up the multiplexed system. For this specific study the material chosen for the manufacture of thin films was a conductive polymer, more specifically polyaniline (PANI). This was deposited on a substrate of fluorine-doped tin oxide (FTO) by electrodeposition. For non-specific sensors (not immobilized for a target analyte) the two embedded systems presented satisfactory responses. Proceeding with the study and using thin films for biological analytes (urea and glucose) the microcontroller failed to separate the signals from each thin film. Only the system with Raspberry Pi has been successful, due to the higher resolution in the analog to digital converter and its greater processing capacity to determine with greater precision the obtained values. The system can be easily expanded to a larger number of sensors.

Segundo dados da Organização Mundial de Saúde, até o ano de 2030 a diabetes será a sétima enfermidade causadora de morte no mundo. A diabetes se caracteriza pela variação do nível de glicose no sangue dada ingestão de alimentos ou realização de certas tarefas. Além disso, já é sabido pela comunidade científica atual que células cancerígenas possuem metabolismo diferente quando comparadas a células normais, consumindo uma maior quantidade de açúcar devido a essa anormalidade. No presente trabalho serão apresentados, basicamente, dois tipos de biossensores que possuem grande potencial para tornarem-se monitores contínuos de glicose. Ambos os biossensores utilizam a enzima glicose oxidase como catalisador específico da reação de oxidação do carboidrato. O primeiro apresenta estrutura em escala micrométrica, tem por objetivo a quantificação de glicose em solução em ambiente extracelular e se baseia no sistema EGFET (Extended Gate Field Effect Transistor) com substrato de Fluorine Tin Oxide (FTO). Além do mais, foram utilizados dois protocolos de imobilização da glicose oxidase: quitosana (com uma janela de detecção de 1 a 5mM de glicose) e glutaraldeído (com janela de detecção de 0 a 15 mM de glicose). O segundo apresenta estrutura em escala nanométrica, tem por objetivo a quantificação de glicose em ambiente intracelular e baseia-se no sistema de nanopipetas de quartzo. Com esse dispositivo foi possível estipular a concentração de glicose livre dentro de três linhas de células distintas: Fibroblastos humanos entre 0 e 2.8mM; MCF-7 maior que 4.7 mM; MDA-MB-231entre 3.6 e 4.5 mM. / According to the World Health Organization, until 2030 diabetes will be the 7th cause of death worldwide. This disease is characterized by variation on blood glucose levels due to ingestion of specific food and tasks performing. Moreover, it is already known that cancer cells have a different metabolism when compared to normal cells and these abnormal cells have a higher sugar intake due to this abnormality. This work will present, basically, two types of biosensors with great potential to become continuous glucose monitors. Both biosensors use the enzyme glucose oxidase as carbohydrate oxidation catalyzer. The first one presents a micro-metric structure and its goal is to quantify glucose concentration in an extracellular solution. This device is based in EGFET (Extended Gate Field Effect Transistor) system and uses FTO as substrate. Furthermore, two immobilization protocols were used to fix the enzyme to the FTO: chitosan (with final range of 1~5mM of glucose) and glutaraldehyde (with final range of 0~15mM of glucose). The second is a nano-structured biosensor based on nanopipette system and its goal is to quantify intracellular glucose concentration. With this device was possible to stipulate free glucose molecules inside different cell lines: between 0 and 2.8mM for human Fibroblasts; greater than 4.7 mM for MCF-7; and between 3.6 and 4.5 mM for MDA-MB-231.

Ao longo dos anos a medicina vem se desenvolvendo rapidamente e junto com ela desenvolvem-se os métodos e processos de diagnósticos. Estes métodos ficam mais rápidos, precisos e cada vez menos invasivos graças ao desenvolvimento de dispositivos diagnósticos a cada dia menores e que produzam respostas confiáveis. Os biossensores são, sem dúvida, os grandes responsáveis pela miniaturização, barateamento e rapidez de diversos métodos diagnósticos e procedimentos clínicos utilizados diariamente. Dentre os diferentes tipos de biossensores existentes, destacamos os biossensores embasados em transistores de efeito de campo (FETs), mais precisamente os biossensores a base de transistor de efeito de campo de porta estendida (EGFET). Analisamos nesse trabalho os procedimentos de medida utilizando filmes finos de óxido de estanho dopados com flúor (FTO) como membrana sensível a íons H+ acoplados à porta de um EGFET, que podem servir de base para a construção de um biossensor no futuro. Já existem artigos na literatura atual que fazem uso de FTO como membrana sensível a íons H+ e OH-. Entretanto, nenhum dos artigos disponíveis faz um bom controle de alguns parâmetros, em alguns casos relativamente simples, ou se fazem não deixam claro de que maneira estão controlando esses parâmetros. Tais parâmetros são de fundamental importância na resposta final dos sensores uma vez que eles interferem significativamente no sinal dos mesmos. Mostramos no presente trabalho que parâmetros como a luz, a sequência em que os pHs são medidos pela amostra, o procedimento de limpeza das amostras e até as características morfológicas das amostras são importantes no processo de adsorção e retirada de íons da superfície da membrana. Mostramos também que cada amostra necessita uma rotina diferente quanto à sequência de medidas e até mesmo procedimentos de limpeza para que seu rendimento seja máximo, e como diferentes amostras evoluem ao longo do tempo. Como solução aos problemas citados, descrevemos o uso correto de duas amostras que apresentaram reprodutibilidade em seus dados e invariância entre os resultados coletados por diferentes sequências de medidas. Por fim, deixamos uma proposta sobre a dinâmica que ocorre durante os processos de adsorção e retirada de íons H+ e OH- na superfície dos filmes. Com base em nossa proposta fizemos cálculos teóricos estimados da quantidade de cargas que são adsorvidas na superfície do filme para as diferentes situações encontradas durante os experimentos. / Over the years the medicine has been developing rapidly and along with it develop methods and diagnostic procedures. These methods become faster, more accurate and less invasive thanks to the development of diagnostic devices each day minors and producing reliable answers. The biosensors are undoubtedly the major responsible for miniaturization, cheaper and rapidity of various diagnostic methods and clinical procedures used every day. Among the different types of existing biosensors, we highlight the biosensors grounded in field effect transistors (FETs), more precisely the biosensor based in extended gate field effect transistor (EGFET). We analyzed on this work measurement procedures using tin oxide thin films doped with fluorine (or fluorine tin oxide FTO) as sensitive the membrane to H+ ions bounded to the gate of an EGFET, which can serve as a basis for building a biosensor in the future. Articles has already been written reporting the use of the FTO as sensitive membrane to ion H+ and OH-. However, none article available makes a good control of some parameters, in some cases relatively simple, or if they do not make it clear the way they are controlling these parameters. These parameters are of crucial importance in the final response of the sensors since they interfere significantly in signal of the sensors. So, we shown in this work, which parameters as light, the sequence in which the pHs are measured by the sample, the cleaning procedure of samples and even the morphological characteristics of the samples are important in the process of adsorption and ion withdrawal of membrane surface. We shown also that each sample requires a different routine on the following measures and even cleaning procedures for your maximum income is, and how different samples evolve over time. As a solution to the problems cited, we describe the correct use of two samples that showed reproducibility in your data and invariance between the results collected by different sequences of measures. Finally, we leave a proposal on the dynamics that occurs during adsorption processes and withdrawal ion H+ and OH- on the surface of the films. Based on our proposal did theoretical calculations estimated quantity of loads that are adsorb on the surface of the film for the different situations encountered during experiments.

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de biossensores eletroquímicos baseados na imobilização de duas enzimas diferentes em filmes de polipirrol (PPI) eletrodepositados, a fitase e a polifenol oxidase (PFO), esta última na forma de extrato bruto do fruto de abacate. Como a fitase hidrolisa cataliticamente ácido fítico (AF) em íons fosfatos, foram preparados biossensores por imobilização da enzima sobre filmes de PPI para a detecção indireta de ácido fítico via íons fosfatos. Foram utilizados dois métodos de imobilização; no primeiro, a enzima, fitase, foi imobilizada ao filme de PPI por imersão do filme em uma solução contendo a enzima por um período de 2 h, no segundo, a fitase foi encapsulada em lipossomos de dipalmitoil fosfatidil glicerol (DPPG) e depois foi imobilizada nos filmes de PPI depositados em eletrodos impressos. O segundo método se mostrou melhor para a detecção de ácido fítico, pois levou a um maior alcance linear e um baixo valor de limite de detecção. Neste caso, verificou-se que o DPPG preservou a integridade enzimática e levou a biossensores mais estáveis e sensíveis. Já para a PFO, que catalisa a oxidação de compostos fenólicos a quinonas, foram preparados biossensores para a detecção indireta de catecol. Para esta enzima, foram utilizados três métodos de imobilização: adsorção, ligação cruzada e confinamento, sendo o último que levou a melhores respostas. O método de confinamento consiste na adição da enzima, juntamente com o monômero, à solução de eletropolimerização, quando se procede com a metodologia normal de preparo dos filmes de PPI, que foram caracterizados por: microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia de reflexão e absorção no infravermelho com modulação da polarização (PM-IRRAS). Estas técnicas de caracterização permitiram com que a presença da enzima fosse associada às modificações das características estruturais e morfológicas dos filmes de PPI. / This doctoral thesis reports on the development of electrochemical biosensors based on the immobilization of enzymes phytase and polyphenol oxidase (PPO) (the latter in the form of crude extract of avocado fruit) on electrodeposited polypyrrole films (PPY). As phytase catalytically hydrolyzes phytic acid (PA) in phosphate ions, biosensors were prepared by its immobilization on PPY films for the indirect detection of PA via phosphate ions. In the first method the enzyme was maintained on the PPY film for a period of 2 h, whereas in the second, it was encapsulated in Dipalmitoyl Phosphatidyl glycerol (DPPG) and immobilized on printed electrodes. The second system proved more viable for the detection of PA and showed broader linear range and low detection limit because DPPG preserved the integrity of the enzyme and produced more stable and sensitive biosensors. Regarding PPO, which catalyzes the oxidation of phenolic compounds to quinones, biosensors for the indirect detection of catechol via the formation of quinone in solution were prepared. Three methods of immobilization were used: adsorption, cross-linking and confinement. The latter yielded favorable results in comparison to other methods. The films were characterized by atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) spectroscopy, fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and reflection absorption and infrared polarization modulation (PM-IRRAS) techniques and revealed the presence of the enzyme and a modification in the structural characteristics and morphology of the films.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-06-02T14:36:17Z No. of bitstreams: 1 Gustavo Alves do Nascimento.pdf: 1681544 bytes, checksum: acfb4a02e8653a17d32122ce9e6a41e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-02T14:36:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gustavo Alves do Nascimento.pdf: 1681544 bytes, checksum: acfb4a02e8653a17d32122ce9e6a41e5 (MD5) Previous issue date: 2011-11-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The bovine papillamatosis is a disease caused by papillomavirus that can generate damage for producers and farmers. In extreme cases it can affect all the herd. Diagnostic methods for bovine papillomavirus are essential to the sector because traditional methods of morphological observations are not very effective. The use of devices technological to recognize specific biological molecules may help treatment and prevention of bovine viral diseases. The biosensor incorporates a biological recognition element through electrochemical reactions that generate electrical signals that can be quantified and interpreted. Thus, this work aimed to develop molecular diagnostic methods for detection of bovine viral diseases through the construction of biosensors. One of the biosensor was constructed from pencil graphite type 4B and the other model biosensor was composed to three screen-printed electrodes. In both biosensors proposed, a DNA probe specific for the BPV was immobilized on the working electrode by electrodeposition or by adsorption and then a target sequence was hybridized with the probe immobilized. The hybridization redox signals were analyzed using differential pulse voltammetry. The results showed that biosensors could differentiate hybridization of non-hybridization. The hybridization occurrence showed decrease on the redox signal and represented the positive diagnostic for BPV infection. The two biosensors (pencil graphite and screen-printed electrodes) showed high sensitivity which detection limits were 3.84 nM and 4.35 nM, respectively. The biosensor also detected viral DNA extracted from bovine blood using screen-printed electrodes. The data obtained with the biosensors showed viability for the diagnosis of various bovine papillomavirus types, thereby allowing the development of a new portable detection system for viruses. / Enfermidades virais bovina, com destaque para o papilomatose bovina, trazem prejuízos para os produtores, podendo acometer todo o rebanho. Métodos de diagnósticos para o papilomavírus bovino (BPV) vêm sendo indispensáveis para o setor, pois os métodos tradicionais de observação morfológica são pouco eficazes. O uso de dispositivos capazes de reconhecerem moléculas biológicas específicas, como os biossensores, pode auxiliar no tratamento e prevenção de doenças virais bovina. O presente trabalho visou o desenvolvimento de métodos diagnósticos para detecção molecular de enfermidades bovinas de origem viral através da construção de biossensores. Um dos biossensores foi construído a partir de lápis grafite tipo 4B e outro modelo de biossensor foi constituído por eletrodos impressos. Nos dois biossensores propostos, um sonda de DNA específica para o BPV foi imobilizada no eletrodo de trabalho por eletrodeposição ou por adsorção e em seguida uma sequência alvo foi hibridizada com a sonda imobilizada. Os sinais redox da hibridização foram analisados pela técnica de voltametria de pulso diferencial. Os resultados mostraram que os biossensores puderam diferenciar a hibridização da não-hibridização. A ocorrência da hibridização apresentou diminuição no sinal redox e representou a positividade para a infecção do BPV. Os dois biossensores propostos (lápis grafite e eletrodos impressos) apresentaram elevada sensibilidade cujos limites de detecção foram 3,84 nM e 4,35 nM, respectivamente. O biossensor detectou também DNA viral extraído a partir de sangue bovino utilizando os eletrodos impressos. Os dados obtidos com os biossensores mostraram viabilidade para o diagnóstico de vários tipos de papilomavírus bovino, permitindo com isso o desenvolvimento de um novo sistema de detecção portátil para os vírus.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:54:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5235_1.pdf: 2382932 bytes, checksum: 437319d0a3295226bd180cfe0dcb9104 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / A dengue, uma doença emergente, é atualmente a mais importante arbovirose humana, manifestando-se na forma de quatro sorotipos relacionados antigenicamente (DENV 1-4). É endêmica e / ou epidêmica em todas as regiões tropicais e subtropicais, e uma ameaça potencial para regiões mais temperadas. Dos 100 milhões de casos anuais, 450000 correspondem à forma mais grave, hemorrágica, com alta letalidade. Devido à inespecificidade dos sintomas iniciais e à inexistência de vacinas e drogas eficientes e devidamente testadas, o diagnóstico precoce é a principal estratégia de sobrevivência à dengue hemorrágica. As técnicas laboratoriais de diagnóstico clínico convencional, contudo, apresentam limitações significativas. Com a tecnologia de biossensores produzem-se dispositivos simples, rápidos, baratos, sensíveis, específicos e miniaturados para diagnóstico descentralizado. Neste trabalho, desenvolveu-se um biossensor eletroquímico de DNA para detectar, por voltametria cíclica, um oligonucleotídeo sintético relacionado com o genoma do vírus da dengue, hibridizandoo especificamente com a sua seqüência complementar, imobilizada num eletrodo de carbono vítreo modificado com quitosana. O ferroceno foi usado como indicador eletroativo de hibridização por se ligar ao ssDNA e ao dsDNA com diferentes afinidades e, assim, gerar picos de corrente distintos. Este biossensor conseguiu discriminar significativamente o dsDNA do ssDNA, na gama de detecção de mg/ml (submicromolar). A maior afinidade relativa do ferroceno por dsDNA foi confirmada pela obtenção de maior constante de decaimento voltamétrico (kd) e menor período de meia-vida (t1/2) em relação ao ensaio com ssDNA. A identificação específica do sorotipo deverá requerer somente substituição da seqüência conservada (genérica) por seqüências específicas de cada sorotipo