Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-27Bitstream added on 2014-06-13T20:06:24Z : No. of bitstreams: 1 marques_prbo_dr_araiq.pdf: 4997400 bytes, checksum: 50b1c9938cecf19005aa5445118122d5 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho descreve estudos de construção de biossensores modificados com DNA para detecção de vírus da hepatite C. Utilizaram-se como superfície eletródica substratos de ouro oriundos de CDs graváveis, já descritos na literatura. O procedimento de construção deste tipo específico de eletrodo foi modificado e esta modificação foi avaliada por meio de técnicas eletroquímicas, de microscopias de varredura eletrônica de fluorescência. Duas propostas de imobilização foram avaliadas, sendo: a construção de monocamadas auto organizadas com moléculas de ácido mercaptopropiônico, com posterior ligação de material biológico via metodologia biotina estreptavidina e a construção de monocamadas a partir de moléculas de DNA modificadas com grupamentos tióis. As metodologias foram comparadas e a que fez uso do DNA tiolado foi escolhida para efetuar os procedimentos de imobilização, que foram então otimizados. Para monitorar o sinal de hibridização do genossensor, dois métodos foram estudados, sendo: detecção via oxidação da base nitrogenada guanina e detecção via interação do material genético com indicadores eletroanalíticos, sendo este último o que apresentou melhores resultados sendo selecionado. Como indicadores foram avaliados os corantes azul de metileno e azul de meldola e os compostos de cobre Cu(NO3)2(en)2 e Cu(NO3)2(NN)2, que foram caracterizados e avaliados por técnicas eletroanalíticas e espectrofotométricas. Estes foram estudados frente aos processos de interação com o material genético nativo e degradado, por meio do método da razão molar. O azul de metileno e o Cu(NO3)2(en)2 apresentaram forte interação com o DNA de Calf Thymus, com constantes de interação de 1,5 x 10 4 e 1,0 x 10 5 L mol -1. Estes foram utilizados como indicadores eletroanalíticos na etapa de hibridização, sendo eficientes para detecção de genótipos da hepatite C em amostras amplificadas de soro sanguineo. / This paper describes a studies of biosensors modified DNA construction for hepatitis C virus detection. It was used gold from recordable CDs as a electrodic substrates just described in the literature. The procedure of construction of this particular electrode was modified and this modification was evaluated using electrochemical, scanning electron microscopy and fluorescence techniques. Two detention proposals were evaluated: first, the construction of self assembly monolayers with mercaptopropionic acid and subsequent binding of biological material by streptavidin biotin method and second, the construction of monolayers from molecules of DNA modified with thiol groups. The methods were compared and the DNA thiol was chosen to perform the detention procedures, which were then optimized. To monitoring the hybridization signal genosensor, two methods were studied,: guanine oxidation detection and interaction of genetic material with electroanalytical indicators, the latter being the one with better results, and selected. As indicators were evaluated the methylene blue and meldola blue dye, and copper compounds Cu(NO3)2(en)2 and Cu(NO3)2(NN)2, which were characterized and evaluated by spectrophotometric and electroanalytical techniques. These coumpounds were studied before the interaction process with the native and degraded material by the molar ratio method. The methylene blue and Cu(NO3)2(en)2 showed strong interaction with the Calf Thymus DNA with constant of 1.5 x 10 4 and 1.0 x 10 5 L mol -1. These were used as indicators of hybridization in electroanalytical step and they were efficient for detection of hepatitis C genotypes in amplified blood serum samples.

A crescente prevalência de hipertensão arterial na população mundial e os riscos por ela apresentados nas doenças coronarianas eleva a importância de seu controle. Sendo sua causa, frequentemente multifatorial, o tratamento da patologia é dificultado. Fatores ambientais associados à predisposição genética levam o indivíduo a apresentar índices pressóricos elevados de pressão arterial quando comparados a indivíduos que não apresentam tal predisposição. Identificar a predisposição genética seria ideal para amenizar ou, até mesmo, evitar o desenvolvimento da patologia. As nanopartículas estão cada vez mais associadas com biomoléculas, uma vez que suas propriedades associadas às questões médicas podem criar novos métodos potencialmente eficientes, tanto no diagnóstico como na terapêutica. O presente trabalho teve como objetivo a conjugação de nanopartículas de ouro, estabilizadas com dendrímero poli(amidoamina) de geração 4, com oligonucleotídeo para obtenção de genossensores capazes de detectar o polimorfismo de inserção e deleção do gene da enzima conversora de angiotensina I, o qual está intimamente relacionado com a predisposição à hipertensão arterial sistêmica. As nanopartículas foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), potencial zeta e Espectroscopia no Ultravioleta-Visível (UV-VIS). A formação do conjugado entre a nanopartícula e o oligonucleotídeo foi confirmada por UV-VIS, Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS) e Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). Foram construídos três sistemas de detecção diferentes, nos quais as técnicas empregadas foram Espectroscopia de Impedância Elétrica, Espectroscopia de Impedância Eletroquímica e Transistor de Efeito de Campo de Porta Estendida e Separada (SEGFET). O polimorfismo foi detectado em concentrações da ordem de 1 nM. Com destaque para aqueles em que o emprego do conjugado amplificou o sinal pelas propriedades das nanopartículas de ouro. Os genossensores propostos são promissores e futuramente poderão contribuir com a medicina preventiva. / The increasing prevalence of hypertension in the world population and the risks presented by it in coronary heart disease reveals the importance of their control. Due to its multifactorial causes, the treatment of this disease is difficult. Environmental factors associated with genetic predisposition lead the individual to present high indexes of blood pressure when compared to individuals who do not have a predisposition. To identify the genetic predisposition would be ideal to minimize or even to prevent the pathology development. Nanoparticles are increasingly associated with biomolecules, their properties added with medical questions, can create new methods potentially efficient, both in diagnosis and therapy. This study aims at developing of poly(amidoamine) dendrimer-stabilized gold nanoparticles, conjugated with oligonucleotides to obtain genosensors able to detect the polymorphism of insertion and deletion of angiotensin I converting enzyme (ACE) gene, which is closely related with the predisposition to systemic blood hypertension. The nanoparticles were characterized by Transmission Electronic Microscopy (TEM), Zeta potential and Ultraviolet-Visible Spectroscopy (UV-VIS). The formation of the conjugate formed by the nanoparticle and the oligonucleotide was confirmed by UV-VIS, Dynamic Light Scattering (DLS) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Three different detection systems were built, in which the following techniques were applied: Electrical Impedance Spectroscopy, Electrochemical Impedance Spectroscopy and Separative Extended Gate Field Effect Transitor (SEGFET). For all systems polymorphism - related sequences were detected at concentrations down to nanomolar. The use of the conjugate amplified the signal of the genosensor due to the nanoparticles. The proposed genosensors may contribute to preventative medicine.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3481.pdf: 5071654 bytes, checksum: db4d288165a5a561e59e945ef04220ef (MD5) Previous issue date: 2011-02-18 / Financiadora de Estudos e Projetos / The proliferation of toxic algae in different oceans leads to great economic losses and environmental damage the mortality of marine animals such as mollusks and fish due to neurotoxins that they release into the environment. The reasons that lead to algal blooms are not fully understood and thus the monitoring of algae is extremely important. In this sense, the genosensors appear as promising tools for the detection of toxic algal blooms in coastal waters, as they offer the possibility of in situ detection with high sensitivity and selectivity. In this project we studied the processes of hybridization of DNA molecules without the use of marker molecules using electrochemical and microgravimetric techniques. Probes were used as partial sequences of primers of the gene encoding the ribosomal RNA sub-unit of the microalgae Alexandrium species. These species of algae produce neurotoxins that can accumulate in shellfish and are responsible for harm to human health. The probe DNA was immobilized by chemisorptions on the surface of a quartz crystal oscillating at 9 MHz third harmonic, 27 MHz. After the grounding of the probe, the crystals were exposed to target DNA molecules with sequence complementary to the probe and hybridization process was monitored in real time. The percentage of the crystal surface coverage and hybridization kinetics were monitored by quartz crystal microbalance (QCM). The area of the crystal suffered no links were filled with the reagent mercaptohexanol (MCH) and observed an improvement in the efficiency of hybridization. The cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used as a system for detection of DNA probe immobilization and hybridization with its complementary target, without the use of marker molecules. These events were monitored through changes in the electrical properties of the lead in media containing the redox couple [Fe(CN)6 3-/4-] before and after immobilization and hybridization. The analysis of xviii the impedance spectra showed an increase in Rct after the formation of doublestranded DNA, while the capacitance values remained unchanged after the modification of the electrode. The use of MCH during electrochemical measurements increased the efficiency of hybridization, in agreement with results obtained with the QCM technique. The technique of scanning electrochemical microscopy (SECM) was used to evaluate the charge transfer process before and after modifications to the DNA molecules. The results obtained with the SECM technique (approach curves) are qualitatively in agreement with results obtained by the techniques of QCM, CV and EIS with the redox couple [Fe(CN)6 3-/4-]. A microarray for DNA was constructed and evaluated, showing a good response in the detection of different nucleic acid sequences simultaneously. The genossensor developed allowed us to distinguish between targets and probes with different sequences, complementary and not complementary. A procedure for the regeneration of genossensor was developed and allowed the reuse of the DNA biosensor twenty times, with the same sensitivity. / A proliferação de algas tóxicas em diferentes oceanos pode causar perdas econômicas e ambientais devido a mortandade de animais marinhos como moluscos e peixes devido as toxinas que estas liberam no ambiente. Os motivos que levam a proliferação destas algas não são completamente compreendidos e desta forma o monitoramento das algas é de extrema importância. Neste sentido, os genossensores aparecem como ferramentas promissoras para a detecção de florações tóxicas em águas costeiras, uma vez que oferecem a possibilidade de detecção in situ com alta sensibilidade e seletividade. Neste projeto estudou-se os processos de hibridação de moléculas de DNA sem o uso de moléculas marcadoras utilizando técnicas microgravimétricas e eletroquímicas. Foram utilizadas como sondas sequências parciais de oligonucleotídeos do gene que codifica o RNA ribossômico de sub-unidade de microalgas da espécie Alexandrium. Estas espécies de algas produzem neurotoxinas, que podem acumular em moluscos e são responsáveis por danos à saúde humana. A sonda de DNA foi imobilizada por quimissorção na superfície de um cristal de quartzo de 9 MHz oscilando no terceiro harmônico, 27 MHz. Após a imobilização da sonda de DNA, os cristais foram expostos a moléculas alvo de DNA com sequência complementar à sonda e o processo de hibridação foi monitorado em tempo real. A porcentagem de recobrimento da superfície do cristal e a cinética de hibridação foram monitorados pela microbalança de cristal de quartzo (QCM). A área do cristal no qual as moléculas de DNA não foram imobilizadas foi preenchida com o reagente 6-mercapto 1-hexanol (MCH) e observou-se uma melhora na eficiência de hibridação. As técnicas de voltametria cíclica (VC) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) foram usadas como um sistema para detecção da sonda de DNA imobilizada e sua hibridação com o xvi alvo complementar, sem o uso de moléculas marcadoras. Estes eventos foram monitorados por meio da mudança nas propriedades elétricas do eletrodo em meio contento o par redox Fe(CN)6 3-/4- antes e após a imobilização e hibridação. As análises dos espectros de impedância mostraram um aumento na Rtc após a formação da dupla fita de DNA, ao passo que os valores de capacitância permaneceram inalterados após as modificações do eletrodo. O uso do MCH durante as medidas eletroquímicas aumentou a eficiência da hibridação, concordando com os resultados obtidos com a técnica de QCM. A técnica de microscopia eletroquímica de varredura (SECM) foi utilizada para avaliar o processo de transferência de carga, antes e após as modificações com as moléculas de DNA. Os resultados obtidos com a técnica de SECM (curvas de aproximação) estão qualitativamente de acordo com os resultados obtidos por meio das técnicas de QCM, CV e EIS com o par redox Fe(CN)6 3-/4-. Um sistema de arranjos de microeletrodos para DNA foi construído e avaliado, apresentando uma boa resposta na detecção de diferentes sequências de ácido nucléico simultaneamente. O genossensor desenvolvido permitiu distinguir entre sondas e alvos com sequências diferentes, complementares e não complementares. O procedimento utilizado para a regeneração do genossensor permitiu sua reutilização por no mínimo vinte vezes, sem perda na sensibilidade de detecção.

A crescente prevalência de hipertensão arterial na população mundial e os riscos por ela apresentados nas doenças coronarianas eleva a importância de seu controle. Sendo sua causa, frequentemente multifatorial, o tratamento da patologia é dificultado. Fatores ambientais associados à predisposição genética levam o indivíduo a apresentar índices pressóricos elevados de pressão arterial quando comparados a indivíduos que não apresentam tal predisposição. Identificar a predisposição genética seria ideal para amenizar ou, até mesmo, evitar o desenvolvimento da patologia. As nanopartículas estão cada vez mais associadas com biomoléculas, uma vez que suas propriedades associadas às questões médicas podem criar novos métodos potencialmente eficientes, tanto no diagnóstico como na terapêutica. O presente trabalho teve como objetivo a conjugação de nanopartículas de ouro, estabilizadas com dendrímero poli(amidoamina) de geração 4, com oligonucleotídeo para obtenção de genossensores capazes de detectar o polimorfismo de inserção e deleção do gene da enzima conversora de angiotensina I, o qual está intimamente relacionado com a predisposição à hipertensão arterial sistêmica. As nanopartículas foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), potencial zeta e Espectroscopia no Ultravioleta-Visível (UV-VIS). A formação do conjugado entre a nanopartícula e o oligonucleotídeo foi confirmada por UV-VIS, Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS) e Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). Foram construídos três sistemas de detecção diferentes, nos quais as técnicas empregadas foram Espectroscopia de Impedância Elétrica, Espectroscopia de Impedância Eletroquímica e Transistor de Efeito de Campo de Porta Estendida e Separada (SEGFET). O polimorfismo foi detectado em concentrações da ordem de 1 nM. Com destaque para aqueles em que o emprego do conjugado amplificou o sinal pelas propriedades das nanopartículas de ouro. Os genossensores propostos são promissores e futuramente poderão contribuir com a medicina preventiva. / The increasing prevalence of hypertension in the world population and the risks presented by it in coronary heart disease reveals the importance of their control. Due to its multifactorial causes, the treatment of this disease is difficult. Environmental factors associated with genetic predisposition lead the individual to present high indexes of blood pressure when compared to individuals who do not have a predisposition. To identify the genetic predisposition would be ideal to minimize or even to prevent the pathology development. Nanoparticles are increasingly associated with biomolecules, their properties added with medical questions, can create new methods potentially efficient, both in diagnosis and therapy. This study aims at developing of poly(amidoamine) dendrimer-stabilized gold nanoparticles, conjugated with oligonucleotides to obtain genosensors able to detect the polymorphism of insertion and deletion of angiotensin I converting enzyme (ACE) gene, which is closely related with the predisposition to systemic blood hypertension. The nanoparticles were characterized by Transmission Electronic Microscopy (TEM), Zeta potential and Ultraviolet-Visible Spectroscopy (UV-VIS). The formation of the conjugate formed by the nanoparticle and the oligonucleotide was confirmed by UV-VIS, Dynamic Light Scattering (DLS) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Three different detection systems were built, in which the following techniques were applied: Electrical Impedance Spectroscopy, Electrochemical Impedance Spectroscopy and Separative Extended Gate Field Effect Transitor (SEGFET). For all systems polymorphism - related sequences were detected at concentrations down to nanomolar. The use of the conjugate amplified the signal of the genosensor due to the nanoparticles. The proposed genosensors may contribute to preventative medicine.