Neste trabalho relata-se pela primeira vez a determinação de adenosina por um biossensor baseado em tirosinase. O biossensor foi desenvolvido mediante a modificação de um eletrodo de carbono impresso (SPE) com nanopartículas de ouro (AuNPs), tirosinase (Tyr) e Nafion, denominado biossensor Nafion/Tyr/AuNPs/SPE. As AuNPs sintetizadas possuem diâmetro médio de 15,0 ± 1,1 nm e sua função é melhorar a via de condução de elétrons entre a enzima e o eletrodo. Utilizou-se o aprisionamento com filme Nafion® para evitar a lixiviação enzimática da superfície do eletrodo. A tirosinase imobilizada apresentou boa atividade frente ao substrato catecol. Verificou-se que a adenosina atua como um inibidor do tipo não-competitivo. O biossensor é estável durante pelo menos 45 dias. Além disso, foi realizada a eletro-oxidação da adenosina para sua determinação. O biossensor apresenta sensibilidade superior em comparação com SPE, AuNPs/SPE e Nafion/AuNPs/SPE. As curvas de calibração revelaram duas faixas lineares para as concentrações de adenosina, de 1,0 × 10-5 mol L-1 até 5,0 × 10-5 mol L-1 e entre 6,0 × 10-5 mol L-1 e 1,2 × 10-4 mol L -1. O limite de detecção (3 × (desvio padrão + média dos brancos)/coeficiente angular da curva) foi de 7,0 × 10-7 mol L-1. / In this work we report for the first time the determination of adenosine by a biosensor based on tyrosinase. The biosensor was developed by modifying a screen-printed carbon electrode (SPE) with gold nanoparticles (AuNPs), tyrosinase (Tyr) and Nafion, denoted as Nafion/Tyr/AuNPs/SPE biosensor. The synthesized AuNPs have a mean diameter of 15.0 ± 1.1 nm and their function is to improve the electron conduction pathway between the enzyme and the electrode. The entrapment with Nafion® film was selected to prevent the enzyme lixiviation from the electrode surface. Immobilized tyrosinase showed good activity with the catechol substrate. It was found that adenosine acts as a non-competitive type inhibitor. The biosensor is stable for at least 45 days. In addition, the electro-oxidation of adenosine was performed for its determination. The biosensor has superior sensitivity compared to SPE, AuNPs/SPE and Nafion/AuNPs/SPE. Calibration curves revealed two linear ranges for adenosine concentrations of 1,010-5 mol L-1 up to 5,010-5 mol L-1 and from 6,010-5 mol L-1 to 1,210-4 mol L-1. The detection limit (3 × (standard deviation + mean of blanks)/slope of the curve) was 7,010-7 mol L-1.

Orientador: Daniel Zanetti de Florio. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2011

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Este trabalho contempla trÃs estratÃgias para o biossensoriamento de pesticidas da classe dos carbamatos (CBM) em alimentos naturais, utilizando biossensores à base de polifenoloxidases como dispositivos analÃticos: (i) eletrodo de pasta de nanotubos de carbono (EPNC) modificado com lacase de Tramites versicolor (LAC) por entrapment da enzima diretamente no material compÃsito, definido como LAC-EPNC; (ii) eletrodo de pasta de grafeno (EPG) modificado com filmes de Azul da PrÃssia (AP), seguido da imobilizaÃÃo de LAC por drop coating, definido como LAC/AP/EPG; e (iii) EPG modificado por eletrodeposiÃÃo de filme hÃbrido composto por quitosana (CS), nanopartÃculas de ouro (NpAu) e mistura das enzimas LAC e tirosinase de Agaricus bisporus (TIR), definido como LAC-TIR-NpAu-CS/EPG. Tomado por base o processo redox do substrato 4-aminofenol (4-AMF), a presenÃa dos nanotubos de carbono e do grafeno proporcionou uma sÃrie de vantagens aos dispositivos, a saber: aumento nos valores de corrente de pico, catÃlise do processo redox, melhoria na reversibilidade e, consequentemente, na cinÃtica de transferÃncia eletrÃnica. Filmes de AP (imobilizaÃÃo direta da enzima sem a necessidade de regente para cross-linking), CS (biocompatibilidade adequada, maior imobilizaÃÃo e fixaÃÃo das enzimas) e NpAu (reduÃÃo da resistÃncia a transferÃncia de carga) tambÃm apresentaram importante papel na configuraÃÃo eletrÃdica dos biossensores. As curvas analÃticas foram construÃdas por voltametria de onda quadrada, baseando-se na capacidade dos CBM (carbofurano, carbaril, formetanato, pirimicarbe, propoxur e ziram) de inibir a atividade das polifenoloxidases. Em geral, os procedimentos propostos apresentaram sensibilidade (limites de detecÃÃo variando de 0,001 a 0,093 mg kg-1) que contempla os limites mÃximos estabelecidos pelas agÃncias de seguranÃa e controle alimentar brasileira e europeia para resÃduos de CBM em hortaliÃas (tomate, alface e batata) e frutas cÃtricas (laranja, tangerina e limÃo), com baixo nÃvel de interferentes. Os ensaios de recuperaÃÃo foram realizados em extratos QuEChERS das amostras, com porcentagens de recuperaÃÃo variando de 91,0  0,1% a 101,10  0,1%; para contaminaÃÃes de 0,01 a 3,14 mg kg-1. Portanto, LAC-EPNC, LAC/AP/EPG e LAC-TIR-NpAu-CS/EPG podem ser ferramentas promissoras na anÃlise de CBM em matrizes alimentares. / This work contemplates three strategies for carbamate pesticides (CBM) biosensing in natural food, using polyphenoloxidases based biosensors as analytical device: (i) carbon nanotubes paste electrode (CNPE) modified with laccase from Tramites versicolor (LACC), namely as LACC-CNPE; (ii) graphene paste electrode (GPE) modified with Prussian Blue films (PB), followed by the LACC immobilization by drop coating, namely as LACC/PB/GPE; and (iii) GPE modified by the electrodeposition of a hybrid film composed for chitosan (CS), gold nanoparticles (AuNp) and a mixing of LACC and tyrosinase from Agaricus bisposrus (TYR), namely as LACC-TYR-AuNp-CS/GPE. Based on 4-aminophenol (4-AMP) redox process, the presence of carbon nanotubes and graphene allowed several advantages to the devices, such as: increase of the peak currents values, catalysis of the redox process, improvement of the reversibility and electronic-transfer kinetic. PB films (direct enzymatic immobilization without cross-linking reagent), CS (suitable biocompatibility, higher immobilization and fixation of the enzymes) and AuNp (reduction of the charge-transfer resistance) also showed important role on biosensors electrodic configuration. Analytical curves were constructed by square-wave voltammetry, based on CBM (carbofuran, carbaryl, formetanate, pirimicarb, propoxur and ziram) capability to inhibit the polyphenoloxidase activity. In general, the proposed procedures had sensitivity (detection limits ranging from 0.001 to 0.093 mg kg-1) in compliance with the maximum limit established by Brazilian and European food surveillance and control agencies for the analysis of CBM residues in vegetable crops (tomato, lettuce and potato) and citrus fruits (orange, tangerine and lemon), with negligent interfering effect. Recuperation experiments were carried out with QuEChERS extracts of the samples, allowing recuperation values from 91.0  0.1% to 101.1  0.1%; for spiking levels from 0.01 to 3.14 mg kg-1. Thus, LACC-CNPE, LACC/PB/GPE and LACC-TYR-AuNp-CS/GPE are promisor tools for CBM analysis in food matrices.

Superfícies híbridas nanoestruturadas Pt/Au com os depósitos de Au de 20, 50 e 100 nm de espessura foram obtidas pelo processo fotolitográfico. O molde utilizado foi um arranjo de microeletrodos interdigitados. As superfícies híbridas nanoestruturadas Pt/Au contendo 20, 50 e 100 nm de Au desenvolvidas foram caracterizadas por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Então, aplicadas como sensores para detecção eletroquímica dos biomarcadores ácido ascórbico, ácido úrico, dopamina, hidroquinona e nitrito. Numa segunda etapa, as nanoestruturas de ouro foram recobertas com monocamada auto-organizada (self-assembled monolayers - SAM) de alcanotiol (cistamina, ácido mercaptoacético e 11-mercaptoundecanóico) visando a preparação da superfície para imobilização de biomoléculas, incluindo enzimas e anticorpos. A superfície híbrida bimetálica bifuncional nanoestruturada Pt/Au-SAM foi obtida realizando-se varreduras cíclicas em solução contendo 0,1 mol L-1 de H2SO4 em intervalos de varreduras de potenciais específicos para cada SAM, através deste procedimento foi possível remover a SAM somente da superfície da platina e mantendo sobre as nanoestruturas de ouro. A enzima glicose oxidase (Aspergillus niger) foi imobilizada por ligação covalente com auxílio de EDC/NHS e o ferroceno foi utilizado como mediador de elétrons. A caracterização eletroquímica foi feita em solução aquosa contendo 0,1 mol L-1 de ácido sulfúrico supra puro e em solução contendo 5,0 mmol da sonda redox ferrocianeto e ferricianeto de potássio utilizando-se a técnica de voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica. O peróxido de hidrogênio formado como produto da reação da catálise enzimática foi determinado sobre a superfície da platina em solução contendo 0,1 mol L-1 de PBS. A constante cinética aparente de Michaelis-Menten (KMapp) e a constante catalítica kcat foram calculadas e comparadas com outros transdutores relatados na literatura. A terceira aplicação foi a utilização desta superfície híbrida como um imunossensor eletroquímico para detecção de cortisol salivar. O anticorpo Anti-cortisol foi imobilizado com auxílio de EDC/NHS a SAM. Esse dispositivo foi imerso em soluções contendo 3.1 x 10-15 - 1.5 x 10-3 mol L-1 de cortisol. A relação sinal-concentração foi obtida através da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica observando-se a variação de transferência de carga com relação à variação de concentração de cortisol adsorvido ao dispositivo Pt/Au/SAM/Anticorpo-cortisol. Os limites de detcção obtidos foram 0,08, 207, 0,3, 11,1, 11,3, 0,2 × 10-6 e 9,3 × 10-13mol L-1 para glicose, ácido ascórbico, dopamina, hidroquinona, nitrito e ácido úrico, respectivamente. / Nanostructured hybrid surfaces Pt/Au containing 20, 50 and 100 nm of Au was obtained by the photolithographic process. The template used was an interdigitated microelectrodes array. The nanostructured hybrid surfaces Pt/Au containing 20, 50 and 100 nm of Au was characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy, atomic force microscopy, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. Then, applied as sensors for electrochemical detection of biomarkers ascorbic acid, uric acid, dopamine, hydroquinone and nitrite. In a second step, the gold nanostructures were coated with self-assembled monolayer (self-assembled monolayers - SAM) of alkanethiol (cystamine, mercaptoacetic acid and 11-mercaptoundecanoic acid) aiming at preparing the surface for biomolecule immobilization, including enzymes and antibodies. The bifunctional nanostructured hybrid surface Pt/Au-SAM was obtained by performing cyclic scans solution containing 0.1 mol L-1 H2SO4 at specific potential scans intervals for each SAM through this procedure was only possible to remove the SAM the platinum surface and holding on the gold nanostructures. The enzyme glucose oxidase (Aspergillus niger) was immobilized with EDC/NHS and ferrocene was used as an electron mediator. The electrochemical characterization was performed in an aqueous solution containing 0.1 mol L-1 of sulfuric acid and in a solution containing 5.0 mmol of potassium ferrocyanide and ferricyanide redox probe using cyclic voltammetry technique and electrochemical impedance spectroscopy. The hydrogen peroxide formed as a product of the enzyme-catalyzed reaction was measured on the surface of platinum solution containing 0.1 mol L-1 PBS. The apparent Michaelis-Menten kinetic constant (KMapp) and the catalytic constant kcat were calculated and compared with other transducers reported in the literature. The third application was the use of this hybrid surface and an electrochemical immunosensor for detecting salivary cortisol. Anti-cortisol antibody was immobilized at the SAM (mercaptocaetic acid) with EDC/NHS. This device was dipped in solutions containing 3.1 x 10-15 - 1.5 x 10-3 mol L-1 of cortisol. The signal-concentration relationship was obtained by electrochemical impedance spectroscopy technique of observing the variation in load transfer with respect to variation of cortisol concentration device adsorbed to Pt/Au/SAM/antibody-cortisol. The detection limit obtained were 0.08, 207, 0.3, 11.1, 11.3, 0.2 × 10-6 mol L-1 for glucose, ascorbic acid, dopamine, hydroquinone, nitrite, uric acid, respectively. Keywords: Nanostructured hybrid surface, sensors, biosensors, imunosensors, biomarkers, uric acid, ascorbic acid, dopamine, hydroquinone, glucose, cortisol.

Desde a descoberta dos nanotubos de carbono, tem sido grande o interesse em explorar suas aplicações, e uma delas é a modificação de eletrodos. Muitos trabalhos ilustram as vantagens da aplicação de eletrodos de carbono vítreo modificados com nanotubos de carbono e enzimas. Estes sistemas apresentam resposta amperométrica elevada, com diminuição nos potencias de oxidação ou redução do substrato ou produto enzimático, eliminando a resposta de interferentes. Apresentam bons limites de detecção, melhoras na sensibilidade e estabilidade à medida que oferecem um microambiente favorável à atividade da enzima. Todas estas vantagens tornam interessante o emprego de tais biossensores no monitoramento de pesticidas. Diante da escassez de trabalhos que descrevem esta aplicação, neste trabalho, objetivou-se explorá-la, com ganho em sensibilidade pelo uso dos nanotubos de carbono e em seletividade pelo uso das enzimas. Neste trabalho foi desenvolvido um nanobiossensor para a determinação de carbaril em amostras de tomate. Para isto, os nanotubos de carbono utilizados foram tratados quimicamente e em seguida caracterizados por microscopia eletrônica de transmissão. O eletrodo de carbono vítreo modificado com nanotubos de carbono foi caracterizado eletroquimicamente e por microscopia eletrônica de varredura. A enzima acetilcolinesterase utilizada teve sua atividade catalítica enzimática determinada pelo método espectrofotométrico. O nanobiossensor teve seus parâmetros de operação otimizados e foi utilizado na determinação de carbaril em amostras de tomate. A avaliação de reprodutibilidade de preparação do nanobiossensor apresentou desvio padrão relativo de 4,02%. Os desvios padrão relativos para a repetibilidade e reprodutibilidade de medidas são, respectivamente, 1,18 e 3,27%. Duas amostras de tomate foram dopadas com 0,500 µmol L-1 e 6,00 µmol L-1 de carbaril, e as respectivas recuperações foram de 96,00 e 95,08%. Os limites de detecção e quantificação obtidos com o nanobiossensor foram LD = 8,96 nmol L-1 e LQ = 29,9 nmol L-1. / Since the discovery of carbon nanotubes, a great interest in exploring their applications has raised, being one of those the modification of electrodes. Many works has shown the advantages of applying glassy carbon electrodes modified with carbon nanotubes and enzymes. These systems present elevated amperometric response with decreased potentials of oxidation or reduction of either the substract or the enzymatic product, eliminating the response of interferences as well. Moreover, these systems present good detection limits, as well as sensibility and stability improvements in consequence of a favorable microenvironment for the enzyme action. All these advantages make interesting the employment of such biosensors in pesticides monitoring. Due to the scarcity of works describing this kind of application, the aim of this work is its exploration, focusing on sensibility increasing caused by the use of carbon nanotubes, as well as selectivity increasing caused by the use of enzymes. In this work a nanobiosensor was developed to carbaryl determination in tomato samples. For this, the employed carbon nanotubes were chemically treated before their characterization by transmission electron microscopy. The glassy carbon electrode modified with carbon nanotubes was characterized both electrochemically and by scan electron microscopy. The employed acetylcholinesterase enzyme had its enzymatic activity measured by spectrophotometric means. The nanobiosensor had its operational parameters optimized and it was employed in the determination of carbaryl in tomato samples. The reproducibility of the nanobiosensor preparation was 4.02%. The relative standard deviation for the repeatability and reproducibility were, respectively, 1.18 and 3.27%. Two tomato samples were spiked with 0.500 µmol L-1 and 6.00 µmol L-1 of carbaryl, and their respective recoveries were 96.00 and 95.08%. The detection and quantitation limits obtained with the developed nanobiosensor were, respectively, 8.96 and 29.9 nmol L-1.

A necessidade de dispositivos analíticos para detecção precoce de câncer tem motivado pesquisas em nanomateriais de baixo custo, com busca de sinergia para obter alta sensibilidade e seletividade em biossensores. Neste trabalho, o ácido 11-mercaptoundecanóico, o polímero natural quitosana e a proteína concanavalina A (Con A) foram usados como plataforma para imobilizar anticorpos anti-CA 19-9 e construir biossensores para detecção de câncer de pâncreas. Esses biossensores foram produzidos com uma matriz de filmes automontados por adsorção química (self-assembled monolayers, SAM) e por adsorção física (layer-by-layer, LbL). A caracterização com técnicas espectroscópicas e gravimétricas permitiu selecionar as arquiteturas com quitosana/ Con A 2:1 (sensor A), quitosana/ Con A 1:1 (sensor B) e 11-MUA (sensor E), como sendo mais favoráveis à imobilização do anticorpo anti-CA 19-9. Usando os biossensores com espectroscopia de impedância foi possível detectar baixas concentrações do biomarcador CA 19-9, com limites de detecção entre 0,17-0,69 U/mL, 0,31-0,91 U/mL e 0,56-0,91 U/mL para os sensores A, B e E, respectivamente. Esses limites são suficientes para detectar câncer de pâncreas nos estágios iniciais. A seletividade dos dispositivos foi inferida em uma série de experimentos de controle com amostras de células SW 620 e HT-29, ácido úrico, ácido ascórbico, glicose, manose, sérum e antígeno p24, indicando ausência de interferência não específica ao biomarcador. O uso de técnicas de visualização de informação permitiu facilmente distinguir essas amostras, classificando-as de acordo com a concentração do biomarcador em um mapa. Permitiu também quantificar a seletividade dos biossensores através do coeficiente de silhueta, com valores 0,853, 0,861 e 0,897 para os sensores A, B e E, respectivamente. Essa especificidade dos biossensores foi confirmada por medidas de PM-IRRAS, através das bandas de amida I e II em 1566 cm-1 e 1650 cm-1, indicando a interação específica entre anticorpo e antígeno, que pode ser modelada com uma isoterma de Langmuir-Freundlich. Quando a matriz de quitosana/ Con A foi substituída por um filme monocamada ou quando se empregou um biomarcador de maior peso molecular, a adsorção do biomarcador foi explicada por uma combinação de dois processos de Langmuir-Freundlich. Conclui-se que os biossensores de baixo custo podem ser eficientes para diagnóstico e prognóstico, e serem implementados na rede nacional de saúde com disseminação da tecnologia. / The need of analytical devices to detect cancer at early stages has motivated research into nanomaterials where synergy is sought to achieve high sensitivity and selectivity in biosensors. In this work, 11-mercaptoundecanoic acid, the polymer chitosan and the protein concanavalin A (Con A) were used as a platform to immobilize the anti-CA 19-9 antibody using the self-assembled monolayer (SAM) and the layer-by-layer (LbL) techniques. The characterization with spectroscopic and gravimetric techniques allowed us to select the architectures with chitosan/Con A 2:1 (Sensor A), chitosan/Con A 1:1 (Sensor B) and 11 MUA (Sensor E) as optimized for immobilization of anti-CA 19-9 antibodies. Using impedance spectroscopy, the biosensors were capable of detecting low concentrations of CA 19-9 biomarker, with limit of detection in the range 0.17-0.69 U/mL, 0.31-0.91 U/mL and 0.56-0.91 U/mL for sensors A, B and E, respectively. These limits are sufficient to detect pancreatic cancer at early stages. The selectivity of the biosensors was inferred in a series of control experiments with cell samples SW-620 and HT-29, uric acid, ascorbic acid, glucose, mannose, serum and p24 antigen, indicating the absence of non-specific interference. With information visualization techniques, these samples could be easily distinguished in a visual map, and be classified according to their content of CA 19-9. Furthermore, the selectivity could be quantified through the silhouette coefficient, with values 0.853, 0.861 and 0.897 for sensors A, B and E, respectively. This biosensor specificity was confirmed with PM-IRRAS measurements by monitoring the amide I and II bands at 1566 cm-1 and 1650 cm-1. The specific interaction between antibody and antigen was modeled with a Langmuir-Freundlich isotherm. When the chitosan/Con A matrix was replaced by a SAM monolayer or if a larger biomarker was employed, adsorption was explained by a combination of two Langmuir-Freundlich processes. In conclusion, low cost biosensors may be effective for diagnostics and prognostics, and may be further implemented in the Brazilian national health system with technology transfer.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-06-30Bitstream added on 2014-06-13T18:47:17Z : No. of bitstreams: 1 martins_m_dr_bauru.pdf: 1151636 bytes, checksum: 37b25c1a259654f1cc700b01d884bb8d (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O óxido nítrico (NO) é um radical livre conhecido por desempenhar importantes funções fisiológicas, sendo associado, entre outros processos, ao fator de relaxamento da musculatura lisa vascular, importante para a regulagem da pressão sanguínea. Para a determinação dos mecanismos através do qual o NO influencia e controla os processos fisiológicos, é de fundamental importância o desenvolvimento de sensores que possibilitem a sua determinação quantitativa. Neste trabalho, foram obtidos e caracterizados sensores sólidos para NO através de duas maneiras: 1 - Enquadramento do complexo ferro(II)-dietilditiocarbamato (FeDETC) na matriz híbrida de siloxano-poli(oxipropileno) (PPO) utilizando um método sol-gel modificado. 2 - Formação de um complexo de inclusão do FeDETC com cucurbit[n]urilas. A detecção de N0, nesses sensores, se dá através de Espectroscopia de Ressonância Paramagnética Eletrônica, baseada na formação de um complexo paramagnético estável ferro(II)-DETC-NO, o qual exibe três linhas características no espectro de RPE(gef=2,04). Os sendores apresentaram bom desempenho. O sensor baseado em PPO, apresentou sensibilidade de 2,5x108 μM-1, com faixa de trabalho entre 100 nM e 1 mM. O sensor CB[6]FeDETC apresentou o limite de detecção de 2,9 nM, limite de quantificação de 16 nM. A faixa de trabalho desse sensor é de 1,37x1015 spings/g a 1x1019 spins/g. Esses resultados são comparáveis aos melhores sensores divulgados na literatura / The nitrogen monoxide (NO) is a free radical known to play important physiological roles, being associated with, among other processes, the relaxation factor of vascular smooth muscles, important for the regulation of blood pressure. To determine the mechanisms by which NO influences and controls the physiological processess is of fundamental importance the development of sensors that allow quantitative determination of NO. In this work, solid-state sensors for NO were obtained by two ways: 1 - Encapsulation of the complex iron (II)-diethyldithiocarbamate (FeDETC) in the hybrid matrix of siloxane-poly (oxipropilene) (PPO) using a modified sol-gel method. 2 - Formation of an inclusion complex with the FeDETC cucurbit[n]uril. The detection of NO in these sensors, is performed by Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy, based on the formation of a stable paramagnetic complex iron[II]-DETC-NO, which displays three eharacteristic lines in the EPR spectrum (gef=2,04). The sensors showed good performeance. The PPO based sensor showed a sensitivity of 2.5x108 μM-1, a working range between 100 nM and 1 mM. The sensor CB[6]/FeDETC showed the detection limit of 2.9 nM, quantification limit of 16 nM. The working range of this sensor is between 1.37x1015 spins/g and 1x1019 spins/g. These results are comparable to the best sensors reported in the literature

Submitted by CLAUDEMIR OLIVEIRA SOUZA null (clau_souza10@hotmail.com) on 2018-04-05T00:34:55Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Claudemir final.pdf: 2598018 bytes, checksum: 6a02fac38da72d304450321a6bebe674 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Carolina Gonçalves Bet null (abet@iq.unesp.br) on 2018-04-05T20:46:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souza_co_me_araiq_int.pdf: 2522583 bytes, checksum: 763389bef408c84daca17f39d0af0cd5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-05T20:46:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souza_co_me_araiq_int.pdf: 2522583 bytes, checksum: 763389bef408c84daca17f39d0af0cd5 (MD5) Previous issue date: 2018-03-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As hemoproteínas desempenham um papel vital nos organismos. Dentre elas, as hemoglobinas extracelulares gigantes (Hbs) se destacam por sua alta cooperatividade, alta estabilidade oligomérica, grande afinidade para ligação com oxigênio e resistência à oxidação. Devido estas propriedades, as Hbs apresentam um grande potencial biotecnológico, como é o caso de estudos buscando protótipos de substituição sanguínea e elaboração de biossensores. Porém, o uso das hemoglobinas gigantes em biossensores para detecção de metais pesados ainda não é encontrado na literatura, este tipo de biossensor agiliza e diminui o custo das análises de empresas e agências de fiscalização ambiental, obtendo o resultado in loco. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi verificar a sensibilidade da hemoglobina de Amynthas gracilis (HbAg) com os metais cobre e cádmio em diferentes valores de pH e imobilizá-la em substrato sólido com o auxílio dos seguintes polímeros: o catiônico polietilenoimina (PEI) e o aniônico hidrocloreto de polialilamina (PAH). Os estudos por absorção ótica, espalhamento de luz (LSI), dicroísmo circular (CD) e fluorescência da interação da HbAg em função da concentração do metal pesado cobre no pH 7,0 mostraram que a concentração de 30 μmol.L-1 é uma concentração crítica onde observa-se uma maior oxidação do grupo heme, agregação e dissociação da proteína, além de alteração em suas α- hélices. No pH 5,0 foi observada oxidação do grupo heme mas sem alterações nas estruturas secundárias da HbAg e formação de agregados. As análises dos espectros de absorção ótica, CD, fluorescência e LSI da HbAg na presença de diferentes concentrações do metal pesado cadmio não apresentaram mudanças significativas quando comparadas com o espectro da HbAg nativa. A imobilização da HbAg em PEI no pH 7,0 foi monitorada por absorção ótica e voltametria cíclica, entretanto a HbAg não foi possível imobilizar a HbAg no polímero PAH no mesmo valor de pH, sugerindo que a interação da HbAg com os biopolímeros se deve por interações eletrostáticas. A imobilização da HbAg em PEI manteve as características da hemoglobina em pH 7,0. A hemoglobina apresentou respostas ao cobre nas medidas de voltametria cíclica realizadas em concentrações de até 20 μmol.L-1 do metal, evidenciando o grande potencial de biossensoriamento do sensor fabricado. Assim, nestes estudos foi possível verificar que a HbAg na presença de cobre em pH 7,0 se oxida, agrega e dissocia, enquanto que em pH 5,0 ela apresenta apenas oxidação. Na presença de cádmio, a HbAg não apresentou nenhuma alteração através das técnicas avaliadas. Com isso, sugere-se que a HbAg pode ser utilizada como um biossensor de indicação de presença de concentrações micromolares do metal pesado cobre. / Hemoproteins are a group of proteins that play a vital role in organisms. Among them, giant extracellular hemoglobins (Hbs) stand out for their high cooperativity, high oligomeric stability, high affinity for oxygen binding and resistance to oxidation. Due to these properties, the Hbs show a great biotechnological potential, as is the case of studies searching for prototypes of blood replacement and preparation of biosensors. However, the use of giant hemoglobins in biosensors for heavy metals detection is not yet reported on the literature, this kind of biosensors speeds up and lowers costs of analysis of companies and environmental inspection agencies, obtaining on the spot result. Thus, the aim of this work was verified the sensibility of HbAg with the metals copper and cadmium on different pH values and it's immobilization in solid surfaces with the polymers: the cationic polietilenimine (PEI) and anionic polyallylamine hydrochloride (PAH). Studies of optical absorption (UVVis), light scattering (LSI), circular dichroism (CD) and fluorescence of HbAg interaction with copper at pH 7.0 shown that 30 μmol.L-1 it’s a critical concentration where observed a great oxidation of group heme, aggregation and protein dissociation as well as alteration on your α-hélices. In pH 5.0 was observed oxidation of heme group but without alterations in HbAg secondary structure and no aggregates formation. UV-Vis spectra analysis, CD, fluorescence and LSI of HbAg at different concentrations of cadmium doesn’t shown significant changes on native HbAg spectra. The HbAg immobilization on PEI pH 7,0 has monitored by optical absorption and cyclic voltammetry, however it was not possible to immobilize the HbAg in the PAH polymer at the same pH value, suggesting that HbAg interaction with biopolymers is due to electrostatic ligations. The HbAg Immobilization in PEI maintained the hemoglobin characteristics at pH 7.0. The Hemoglobin shown responses to copper at concentrations of up to 20 μmol.L-1 of the metal in cyclic voltammetry measurements performed, demonstrated the great potential of the fabricated biosensor. Thus, in these studies it was possible to verify that HbAg on copper presence at pH 7.0 oxidizes, to aggregates and dissociates whereas at pH 5.0 it presents only oxidation. In the presence of cadmium, the HbAg showed no change through the techniques evaluated. Thereby, it is suggested that HbAg can be used as a biosensor indicating the presence of micromolar concentrations of copper heavy metal.

Orientador: Patricia Soares Santiago / Banca: Marli Leite de Moraes / Banca: Valquiria da Cruz Rodrigues Barioto / Resumo: As hemoproteínas desempenham um papel vital nos organismos. Dentre elas, as hemoglobinas extracelulares gigantes (Hbs) se destacam por sua alta cooperatividade, alta estabilidade oligomérica, grande afinidade para ligação com oxigênio e resistência à oxidação. Devido estas propriedades, as Hbs apresentam um grande potencial biotecnológico, como é o caso de estudos buscando protótipos de substituição sanguínea e elaboração de biossensores. Porém, o uso das hemoglobinas gigantes em biossensores para detecção de metais pesados ainda não é encontrado na literatura, este tipo de biossensor agiliza e diminui o custo das análises de empresas e agências de fiscalização ambiental, obtendo o resultado in loco. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi verificar a sensibilidade da hemoglobina de Amynthas gracilis (HbAg) com os metais cobre e cádmio em diferentes valores de pH e imobilizá-la em substrato sólido com o auxílio dos seguintes polímeros: o catiônico polietilenoimina (PEI) e o aniônico hidrocloreto de polialilamina (PAH). Os estudos por absorção ótica, espalhamento de luz (LSI), dicroísmo circular (CD) e fluorescência da interação da HbAg em função da concentração do metal pesado cobre no pH 7,0 mostraram que a concentração de 30 μmol.L-1 é uma concentração crítica onde observa-se uma maior oxidação do grupo heme, agregação e dissociação da proteína, além de alteração em suas α- hélices. No pH 5,0 foi observada oxidação do grupo heme mas sem alterações nas estruturas se... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Hemoproteins are a group of proteins that play a vital role in organisms. Among them, giant extracellular hemoglobins (Hbs) stand out for their high cooperativity, high oligomeric stability, high affinity for oxygen binding and resistance to oxidation. Due to these properties, the Hbs show a great biotechnological potential, as is the case of studies searching for prototypes of blood replacement and preparation of biosensors. However, the use of giant hemoglobins in biosensors for heavy metals detection is not yet reported on the literature, this kind of biosensors speeds up and lowers costs of analysis of companies and environmental inspection agencies, obtaining on the spot result. Thus, the aim of this work was verified the sensibility of HbAg with the metals copper and cadmium on different pH values and it's immobilization in solid surfaces with the polymers: the cationic polietilenimine (PEI) and anionic polyallylamine hydrochloride (PAH). Studies of optical absorption (UVVis), light scattering (LSI), circular dichroism (CD) and fluorescence of HbAg interaction with copper at pH 7.0 shown that 30 μmol.L-1 it's a critical concentration where observed a great oxidation of group heme, aggregation and protein dissociation as well as alteration on your α-hélices. In pH 5.0 was observed oxidation of heme group but without alterations in HbAg secondary structure and no aggregates formation. UV-Vis spectra analysis, CD, fluorescence and LSI of HbAg at different concentrations of... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Neste trabalho relata-se pela primeira vez a determinação de adenosina por um biossensor baseado em tirosinase. O biossensor foi desenvolvido mediante a modificação de um eletrodo de carbono impresso (SPE) com nanopartículas de ouro (AuNPs), tirosinase (Tyr) e Nafion, denominado biossensor Nafion/Tyr/AuNPs/SPE. As AuNPs sintetizadas possuem diâmetro médio de 15,0 ± 1,1 nm e sua função é melhorar a via de condução de elétrons entre a enzima e o eletrodo. Utilizou-se o aprisionamento com filme Nafion® para evitar a lixiviação enzimática da superfície do eletrodo. A tirosinase imobilizada apresentou boa atividade frente ao substrato catecol. Verificou-se que a adenosina atua como um inibidor do tipo não-competitivo. O biossensor é estável durante pelo menos 45 dias. Além disso, foi realizada a eletro-oxidação da adenosina para sua determinação. O biossensor apresenta sensibilidade superior em comparação com SPE, AuNPs/SPE e Nafion/AuNPs/SPE. As curvas de calibração revelaram duas faixas lineares para as concentrações de adenosina, de 1,0 × 10-5 mol L-1 até 5,0 × 10-5 mol L-1 e entre 6,0 × 10-5 mol L-1 e 1,2 × 10-4 mol L -1. O limite de detecção (3 × (desvio padrão + média dos brancos)/coeficiente angular da curva) foi de 7,0 × 10-7 mol L-1. / In this work we report for the first time the determination of adenosine by a biosensor based on tyrosinase. The biosensor was developed by modifying a screen-printed carbon electrode (SPE) with gold nanoparticles (AuNPs), tyrosinase (Tyr) and Nafion, denoted as Nafion/Tyr/AuNPs/SPE biosensor. The synthesized AuNPs have a mean diameter of 15.0 ± 1.1 nm and their function is to improve the electron conduction pathway between the enzyme and the electrode. The entrapment with Nafion® film was selected to prevent the enzyme lixiviation from the electrode surface. Immobilized tyrosinase showed good activity with the catechol substrate. It was found that adenosine acts as a non-competitive type inhibitor. The biosensor is stable for at least 45 days. In addition, the electro-oxidation of adenosine was performed for its determination. The biosensor has superior sensitivity compared to SPE, AuNPs/SPE and Nafion/AuNPs/SPE. Calibration curves revealed two linear ranges for adenosine concentrations of 1,010-5 mol L-1 up to 5,010-5 mol L-1 and from 6,010-5 mol L-1 to 1,210-4 mol L-1. The detection limit (3 × (standard deviation + mean of blanks)/slope of the curve) was 7,010-7 mol L-1.