Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-05-04T14:00:33Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE VERSÃO DEFINITIVA COM ARTIGO 2 (1).pdf: 3543569 bytes, checksum: 401f073227f2753f70b28b7a15be070e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-04T14:00:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE VERSÃO DEFINITIVA COM ARTIGO 2 (1).pdf: 3543569 bytes, checksum: 401f073227f2753f70b28b7a15be070e (MD5) Previous issue date: 2016-03-02 / FACEPE / A infecção pelo vírus da Hepatite B (HBV) é considerada uma enfermidade de alta morbimortalidade, apresentando diagnóstico complexo e quadro de persistência, fatores que dificultam a detecção, terapêutica e cura. Relatos variados têm apontado os imunossensores como importantes ferramentas de auxílio no diagnóstico de doenças, definido como um dispositivo que converte respostas de eventos biológicos a partir da interação antígenoanticorpo em sinal elétrico. No presente estudo foram desenvolvidos biossensores para detecção de anticorpos contra o nucleocapsídeo do HBV (Anti-HBc) mais perene apresentado no diagnóstico da doença. Recentemente, o emprego de nanomateriais no desenvolvimento de tais dispositivos tem despertado interesse devido às propriedades destes materiais. Particularmente, os nanotubos de carbono (NTCs) têm oferecido aos imunossensores melhoria na condutividade, aumento na velocidade de transferência de carga, aumento da área eletródica com maior possibilidade de imobilização de biomoléculas. Nesta tese, foram empregados o ácido hialurônico e o náfion como suporte para forte interação com os NTC funcionalizados em eletrodos de carbono vítreo e de ouro fabricado sobre folha de acetato. Os dispositivos foram caracterizados por técnicas de imagem (microscopia de força atômica) e eletroquímicas (voltametrias de onda quadrada e cíclica), as quais demonstraram a estabilidade da plataforma, imobilização eficaz e sensibilidade. O primeiro protótipo em eletrodos de carbono vítreo modificado com filme de ácido hialurônico associado a nanotubos funcionalizados apresentou resposta linear de 1 a 6ng/ml com limite de detcção de 0,03ng/ml. No segundo protótipo com eletrodos impressos de ouro modificado com filme etanólico de náfion associado a nanotubos funcionalizados, o imunossensor apresentou resposta linear de 0,5 até 2ng/ml, com limite de detecção de 0,15 ng/ml de anti-HBc. Os protótipos desenvolvidos apresentam-se como potenciais para diagóstico da HBV. / Infection with hepatitis B virus (HBV) is considered a high mortality disease, with complex diagnosis and persistence framework, factors that hinder detection, therapy and cure. various reports have pointed out the immunosensors as important aid tools in the diagnosis of disease, defined as a device that converts biological events of answers from the electrical signal in antigen-antibody interaction. In the present study biosensors have been developed for the detection of antibodies to the HBV nucleocapsid (anti-HBc) Perennial presented in the diagnosis of disease. Recently, the use of nanomaterials in the development of such devices has aroused interest because of the properties of these materials. Particularly, carbon nanotubes (CNTs) have offered immunosensors improvement in conductivity, increased charge transfer speed, increased electrodic area with the highest possibility of immobilization of biomolecules. In this thesis, we employed hyaluronic acid and nafion as support for strong interaction with the NTC functionalized glassy carbon electrodes and manufactured gold on acetate sheet. The devices were characterized by imaging techniques (atomic force microscopy) and electrochemical (cyclic and square wave voltammetry), which demonstrated the platform stability, effective restraint and sensitivity. The first prototype on glassy carbon electrode modified with hyaluronic acid film associated with functionalized nanotubes showed a linear response of 1 to 6ng/ ml with detction limit 0,03ng / ml. In the second prototype printed gold electrodes modified with ethanolic nafion film associated with functionalized nanotubes, the immunosensor showed a linear response of 0.5 to 2 ng / ml, the detection limit of 0.15 ng / ml of anti-HBc. The developed prototype is present as diagnostic potential for HBV.

Os rins desempenham um papel fundamental no sistema urinário e sua principal função é a filtração do sangue. Uma das causas que podem comprometer o funcionamento dos rins é a Insuficiência Renal Aguda (IRA) que é definida como a diminuição da taxa de filtração glomerular (TFG) de forma rápida e inesperada, causando a perda da função renal. Essa doença apresenta um número significativo de internações e também óbitos. O marcador padrão usado nos exames laboratoriais é a creatinina sérica, no entanto, a concentração da creatinina sérica pode variar dependendo de vários fatores, como idade, sexo, nutrição, entre outros. Além disso, sua concentração não varia consideravelmente nas primeiras indicações da lesão renal. Dessa forma, o diagnóstico é tardio e a função renal já pode estar comprometida. A proteína cistatina C (CST3) vem sendo indicada como um novo marcador para a doença, mostrando superioridade especialmente para detectar pequenas variações da TFG. A concentração da cistatina C não varia significativamente com a idade, sexo e massa muscular. Assim, foi desenvolvido um imunossensor para detectar a cistatina C, usando a configuração de transistor de efeito de campo de porta estendida e separada (SEGFET). Os eletrodos foram caracterizados por várias técnicas como MEV, microscopia de força atômica, técnicas eletroquímicas e também foi analisada a sensibilidade do ouro. As etapas de construção do imunossensor, e a interação do anticorpo com concentrações crescentes da proteína foram verificadas através de técnicas eletroquímicas, na faixa de concentração de 3 a 100 ng.mL-1. Nas medidas no SEGFET observou-se uma mudança significativa da corrente após a adição da cistatina C e para as substâncias interferentes não. O imunossensor apresentou alta sensibilidade detectando concentrações bem baixas da proteína alvo. A curva analítica ΔIDS% x [CST3] obteve-se L.D. = 0,75 ng.mL-1, L.Q. = 2,27 ng.mL-1 e r = 0,98122. A curva analítica ΔVGS% x [CST3] obteve-se L.D. = 0,28 ng.mL-1, L.Q. = 0,87 ng.mL-1 e r = 0,99846. Embora tenha algumas limitações o imunossensor é inovador e apresenta muitas vantagens podendo ser aplicado futuramente para o diagnóstico da doença. / The kidneys play a key role in the urinary system and its main function is the filtration of blood. One of the causes that can compromise the functioning of the kidneys is the Acute Kidney Injury (AKI), which is defined as the quickly and unexpected decrease in Glomerular Filtration Rate (GFR), causing the loss of kidney function. This disease presents a significant number of hospitalizations and also deaths. The standard marker used in laboratory tests is serum creatinine, however, serum creatinine concentration may vary depending on a number of factors, such as age, sex, nutrition, and so on. In addition, its concentration does not vary considerably in the first indications of renal injury. Thus, the diagnosis is delayed and renal function may already be compromised. The cystatin C protein (CST3) has been indicated as a new marker for the disease, showing superiority especially for detecting small variations in GFR. The concentration of cystatin C does not vary significantly with age, sex and muscle mass. Thus, an immunosensor was developed to detect cystatin C using the extended and a separate gate field effect transistor (SEGFET) configuration. The electrodes were characterized by several techniques such as SEM, atomic force microscopy, electrochemical techniques and also the sensitivity of gold was analyzed. The construction of the immunosensor, and the interaction of the antibody with increasing concentrations of the protein were verified by electrochemical techniques, in the concentration range of 3 to 100 ng.mL-1. In the measurements in the SEGFET a significant change of the current was observed after the addition of cystatin C and for the interfering substances there was no difference. The immunosensor showed high sensitivity detecting very low concentrations of the target protein. The analytical curve ΔIDS% x [CST3] was obtained L.D. = 0,75 ng.mL-1, L.Q. = 2,27 ng.mL-1 and r = 0,98122. The analytical curve ΔVGS% x [CST3] was obtained L.D. = 0,28 ng.mL-1, L.Q. = 0,87 ng.mL-1 and r = 0,99846. Although it has some limitations the immunosensor is innovative and presents many advantages and can be applied in the future to diagnose the disease.

Submitted by Israel Vieira Neto (israel.vieiraneto@ufpe.br) on 2015-03-05T19:28:07Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Vicente de Paulo dos Anjos.pdf: 1268595 bytes, checksum: 1d1caae923b11bb4068e6694be7813fd (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-05T19:28:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Vicente de Paulo dos Anjos.pdf: 1268595 bytes, checksum: 1d1caae923b11bb4068e6694be7813fd (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014 / FACEPE / Diversos imunoensaios vem sendo empregados na rotina laboratorial para dosagem das troponinas cardíacas, devido a sua alta sensibilidade e especificidade no diagnóstico do infarto agudo do miocárdio. Entretanto, estes métodos apresentam significativas limitações para diagnóstico à beira do leito de pacientes infartados de modo prático, rápido e seguro. Dessa forma, os imunossensores eletroquímicos surgem como uma importante ferramenta analítica. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um imunossensor eletroquímico baseado em um filme nanoestruturado de pirrol-2-carboxílico e nanotubos de haloisita para detecção de níveis clínicos da troponina T cardíaca humana. O eletrodo de carbono vítreo foi submetido à eletropolimerização do pirrol-2-carboxílico (0,01 M). Os grupos carboxílicos derivados do filme de pirrol na superfície sensora foram ativados e em seguida incubados com uma solução de nanotubos de haloisita funcionalizados com grupos amina (5 mg/mL). Para imobilização dos anticorpos anti-troponina T, o eletrodo de carbono foi previamente incubado com uma solução de glutaraldeído (5%). Os sítios ativos remanescentes do eletrodo foram bloqueados com uma solução de glicina. A caracterização do imunossensor foi realizada usando as técnicas de voltametria cíclica e de pulso diferencial. A eletrossíntese do pirrol-2-carboxílico foi otimizada utilizando o perclorato de lítio como contra-íon na eletrossíntese do polímero, sob a velocidade de polimerização de 20 mV/s. O filme nanoestruturado de pirrol-2-carboxílico (0,01 M) e nanotubos de haloisita (5 mg/mL) apresentou uma estabilidade cinco vezes maior quando comparado ao estudo controle (sem pirrol-2-carboxílico). Ensaios para padronização da concentração do anticorpo anti-troponina T imobilizado e tempo de interação antígeno-anticorpo foram realizados e otimizados na concentração de 5 μg/mL e 60 min, respectivamente. Uma curva de calibração foi obtida para as diferentes concentrações de cTnT utilizando a técnica de voltametria de onda quadrada. O imunossensor proposto apresentou uma boa linearidade com r=0,996 (p << 0,001; n = 6) e limite de detecção de 0,008 ng/mL. O filme nanohíbrido de pirrol-2-carboxílico e nanotubos de haloisita para detecção eletroquímica da troponina T demonstrou propriedades desejáveis, tais como estabilidade, reprodutibilidade e sensibilidade.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-02T19:23:04Z No. of bitstreams: 1 RitaCarvalho.pdf: 1268991 bytes, checksum: 9f30de20b2377b94837ba5ffe305debe (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-02T19:23:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RitaCarvalho.pdf: 1268991 bytes, checksum: 9f30de20b2377b94837ba5ffe305debe (MD5) Previous issue date: 2016-07-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Cardiovascular diseases (CVDs) are considered as an important cause of morbidity and premature mortality worldwide. Rapid diagnosis of CVD is extremely important to ensure the survival of the patient. Myoglobin (Mb), for its low molecular weight is quickly released in the body, resulting in high sensitivity in order to be as valuable biomarker of acute myocardial infarction (AMI). Therefore, this study aims to develop an efficient platform, sensitive and stable for the immobilization of antibodies (Ab) myoglobin applicable to the monitoring of antigens (Ag) myoglobin using surface plasmon resonance (SPR). In this sense, the cyclic voltammetry, differential pulse voltammetry and impedance spectroscopy were used in selfassembled monolayers research (SAMs) simple and mixed acid 11-mercaptoundecanoic (MUA) and 3-mercaptopropionic acid (MPA). The mixed SAM MPA / MUA 3: 1 ratio showed low resistance to charge transfer and high surface coverage. In order to investigate the SAM capacity MPA / MUA opposite the locking Ac-MB were made comparative studies for the evaluation of the interaction of Ac-MB SAM MPA / MUA well as for SAM MPA / MUA modified polyamidoamine dendrimer of generation 5 (G5 PAMAM). Then, after choosing the more sensitive platform made up AC-Mb interaction studies with different concentrations of Ag-Mb (0,001; 0,5; 0,8; 1 and 500 µg.mL-1) through immunoassay in a "sandwich". The three-dimensional structure of the dendrimer PAMAM G5 favored amplification of SPR signal as grants most accessible area for the immobilization of antibody Mb. The sandwich immunoassay amplified the interaction signal Ac / Ag Mb, with significant advantages in sensitivity immunosensor. The results show that it was possible to develop an immunosensor capable of detecting low concentrations (0.00067 μg.mL-1) Ag-Mb. In this sense, the proposed system has great potential alternative to early diagnosis, simple and fast IAM. / As doenças cardiovasculares (DCVs) são consideradas como importante causa de morbidade e mortalidade prematura em todo o mundo. O diagnóstico rápido das DCVs é extremamente importante para garantir a sobrevivência do paciente. A mioglobina (Mb), por seu baixo peso molecular, é rapidamente liberada no organismo, resultando em elevada sensibilidade de forma a se constituir como precioso biomarcador de infarto agudo do miocárdio (IAM). Portanto, este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de uma plataforma eficiente, sensível e estável para a imobilização de anticorpos (Ac) de mioglobina aplicável ao monitoramento de antígenos (Ag) de mioglobina empregando ressonância de plásmons de superfície (SPR). Neste sentido, as técnicas de voltametria cíclica, voltametria de pulso diferencial e impedância eletroquímica foram empregadas na investigação de monocamadas auto-organizadas (SAMs) simples e mistas de ácido 11-mercaptoundecanóico (MUA) e ácido 3-mercaptopropiônico (MPA). A SAM mista MPA/MUA de proporção 3:1 apresentou baixa resistência à transferência de carga e elevada cobertura de superfície. Com o propósito de investigar a capacidade da SAM de MPA/MUA frente à imobilização de Ac-Mb foram feitos estudos comparativos para a avaliação da interação da do Ac-Mb com a SAM de MPA/MUA bem como para a SAM de MPA/MUA modificada com dendrímero de poliamidoamina de geração 5 (PAMAM G5). Em seguida, após a escolha da plataforma mais sensível, fez-se os estudos da interação do Ac-Mb com diferentes concentrações do Ag-Mb (0,001; 0,5; 0,8; 1 e 500 µg mL-1) através de imunoensaio em formato “sanduíche”. A estrutura tridimensional do dendrímero PAMAM G5 favoreceu a amplificação do sinal de SPR, pois concede uma maior área acessível para a imobilização do anticorpo da Mb. O imunoensaio em sanduíche amplificou o sinal de interação Ac/Ag da Mb, apresentando vantagens significativas na sensibilidade do imunossensor. Os resultados mostram que foi possível desenvolver um imunossensor capaz de detectar baixas concentrações (0,00067 µg.mL-1) do Ag-Mb. Neste sentido, o sistema proposto apresenta grande potencial alternativo de diagnóstico precoce, simples e rápido do IAM.

In this work was developed an electrochemical immunosensor that can detect label free specific antibody for visceral leishmaniasis using graphite electrode modified with poly(4-HPA) as a platform and DPV as electrochemical technique support. Therefore, investigations of main structural characteristics, thermal and electrochemical poly(4-HPA), obtained by electropolymerization of acid 4-HPA, were conducted using the following techniques: FTIR, UV-vis and Fluorescence. The FTIR spectra showed that the functional groups present in the monomer are preserved and that new groups are formed after electropolymerization, and the obtained polymer is 1,2,4,5-tetra-substituted, with strong evidences that these two new substituents are diphenyl ethers and ring-ring bonds, which justifies the increase in the extension of conjugation and the presence of new chromophore groups observed in UV-vis and Fluorescence studies. Thus, it was possible to discuss about the structure of poly(4-HPA), as well as propose the possible reaction mechanisms involved in its formation. These studies were of great importance in the search for a better understanding and discussion of the results. The thermal stability of the polymer, evaluated by TGA shows that the poly(4-HPA) presents a complex and heterogeneous structure and do not exhibits good thermal stability after 100 ° C. It was also investigated the growth of polymer in function of the number of potential scans. Through of this investigation it was possible obtained a profile for the increased electrochemical response of this material in relation to the time of electropolymerization, and such profile showed that the number of potential scans used in electrosynthesis is a good parameter to be used at the studies of this material. For the immunosensor development, the immobilization of the rK39 antigen, specific for visceral leishmaniasis, onto EG/poly(4-HPA) was confirmed through electrochemical studies. A electrochemical detection of IgG+ was conducted using CV and DPV techniques, using Coomassie Brilliant Blue G-250 and ruthenium hexamine II chloride as possible indicators of the formation of Antigen-Antibody complex. The Coomassie was efficient to indicate the surface modification of EG/poly(4-HPA) with rK39, however, did not show satisfactory sensitivity for IgG+, as well as selectivity for the non-complementary target (IgG-, negative control). However, the ruthenium hexamine II chloride, showed high efficiency to indicate the surface modification of EG/poly (4-HFA) with rK39 and good sensitivity for IgG+ and selectivity towards IgG-; enabling the development of the electrochemical immunosensor proposed in this work. / Neste trabalho foi desenvolvido um imunossensor eletroquímico capaz de detectar o anticorpo, livre de marcação, específico para leishmaniose visceral utilizando-se EG modificado com ácido poli(4-HFA) como plataforma e VPD como técnica eletroquímica suporte. Para isso, investigações das principais características estruturais, térmicas e eletroquímicas do ácido poli(4-HFA), obtido por eletropolimerização do ácido 4-HFA, foram conduzidas utilizando-se as técnicas FTIR, UV-vis e Fluorescência. Os espectros de FTIR mostraram que os grupos funcionais presentes no monômero são preservados e que novos grupos são formados após a eletropolimerização, e ainda, que o polímero obtido é tetra-1,2,4,5-substituído, com fortes indícios de que esses dois novos substituintes sejam éteres difenílicos e ligações anel-anel, justificando o aumento na extensão de conjugação e a presença de novos grupos cromóforos observados nos estudos de UV-vis e Fluorescência. Neste sentido, foi possível iniciar as discussões sobre a estrutura do ácido poli(4-HFA), bem como, dos possíveis mecanismos de reação envolvidos na sua formação, e estes estudos foram de grande importância na busca de uma melhor compreensão e discussão dos resultados obtidos. A estabilidade térmica do polímero, avaliada por TGA, mostrou que o ácido poli(4-HFA) apresenta estrutura heterogênea e complexa e que este não apresenta boa estabilidade térmica após 100 °C. Investigou-se também o crescimento do filme polimérico em função do número de varreduras de potencial. Com esta investigação foi possível traçar um perfil para o aumento da resposta eletroquímica desse material em função do tempo de eletropolimerização e, tal perfil, indicou que o número de varreduras potenciais utilizados na eletrossíntese é um bom parâmetro a ser empregado na condução dos estudos deste material. Para o desenvolvimento do imunossensor, a imobilização do antígeno rK39, específico para leishmaniose visceral, sob EG/poli(4-HFA) foi comprovada por meio dos estudos eletroquímicos. A detecção eletroquímica do IgG+ foi conduzida por meio das técnicas de VC e VPD utilizando Coomassie Brillant Blue G-250 e Cloreto de hexaaminrutênio II como possíveis indicadores da formação do complexo Ag-Ac. O Coomassie mostrou-se eficiente para indicar a modificação da superfície do EG/poli(4-HFA) com rK39, entretanto, não apresentou sensibilidade satisfatória para o IgG+, bem como, seletividade perante o alvo não complementar (IgG-, controle negativo). Já o Cloreto de hexaminrutênio II, além de apresentar alta eficiência para indicar a modificação da superfície do EG/poli(4-HFA) com rK39, também apresentou boa sensibilidade para o IgG+ e seletividade perante IgG-, possibilitando o desenvolvimento do imunossensor eletroquímico proposto neste trabalho. / Mestre em Química

Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2017-09-22T18:10:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) marcelo_sousa_xavier.pdf: 3096603 bytes, checksum: dae91257943ac86316978d8deb31ff3e (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2017-10-09T13:42:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) marcelo_sousa_xavier.pdf: 3096603 bytes, checksum: dae91257943ac86316978d8deb31ff3e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-09T13:42:33Z (GMT). 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Para o EG utilizou-se 100 ciclos de potencial na faixa de +0,20 a +1,20 V a 50 mV/s e para o EIG 15 ciclos consecutivos de potencial de 0,00 a +1,00V a 100 mV/s. Para ambos os eletrodos modificados o poli(2-HCA) apresentou caracter?sticas adsortivas e eletroativas. Estudos de Espectroscopia de Imped?ncia Eletroqu?mica (EIE) foram realizados para avaliar as propriedades el?tricas dos eletrodos modificados. Para o EG/2-HCA utilizou-se o circuito equivalente descrito como (Rs(RQp)(Qdl[RtcW]) onde obteve-se o valor de resist?ncia a transfer?ncia de carga (Rtc) de 13,2 k?, enquanto que para EIG/2-HCA o circuito equivalente proposto foi o de Randles, no qual o valor de Rtc foi de 4,2 k?. Visando a miniaturiza??o do sistema, optou-se pelo desenvolvimento do biossensor sobre os EIG. Desta forma, foram colocados sobre a superf?cie dos EIG/2-HCA, utilizando a t?cnica de adsor??o, 35 ?L de diferentes concentra??es do ant?geno L. infantum (Ag) (15, 30, 50, 70 e 100 ?g/mL), sendo realizados testes de intera??o com amostras de soros caninos contendo os anticorpos positivos (Ac+) de L. infantum em diferentes propor??es 1:80, 1:160, 1:320, 1:640 e 1:1280 dilu?dos em tamp?o HBS-EP pH 7,40 com 20 minutos de intera??o a 37 ?C. Os melhores resultados foram obtidos utilizando-se o ant?geno em concentra??o de 50 ?g/mL durante 20 min a 37 ?C e a dilui??o do soro de 1:320. Posteriormente, avaliou-se o tempo de imobiliza??o do Ag e de imunorrea??o Ag-Ac em 20, 40 e 60 minutos. Obteve-se 20 min de como tempo ideal de imobiliza??o de Ag e para imunorrea??o Ag-Ac+. Ap?s otimiza??o destes par?metros, avaliou-se a resposta do imunossensor na presen?a de amostras de soros caninos diagnosticados como positivos (Ac+) e negativos (Ac-) para Leishmaniose infantum, onde observou-se valores de Rtc para o sistema Ag-Ac+ 82% maior do que o obtido para o Ag-Ac-, demonstrando margem de seguran?a confi?vel no reconhecimento do analito de interesse. O imunossensor proposto para detec??o de Leishmaniose infantum apresentou boas perspectivas para aplica??o ao diagn?stico da doen?a, podendo-se tornar mais uma alternativa para realiza??o de testes r?pidos e de simples aplica??o para detec??o de LVC. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2017. / Visceral Canine Leishmaniasis (LVC) is considered a public health issue caused by a protozoan of the Leishmania genre that attacks dogs, which is the main reservoir in the urban transmission cycle. In this work, we investigated the development of an impedimetric immunosensor on graphite electrodes (GE) and graphene oxide-modified screen-printed carbon electrode (GSP) both modified with polymeric films to detect Leishmaniose infantum in canine serum samples. The GE and GSP were modified by the electrodeposition of 2-hydroxycinnamic acid (2-HCA). Electropolymerization of 2-HCA was performed by cyclic voltammetry (CV) using a 2.50 mM monomeric solution prepared in 0.50 M H2SO4 containing 1.0 mL of ethanol. For the EG and EIG, 100 cycles of potential between +0.20 and +1.20 V at 50 mV/s and 15 cycles of potential between 0.00 and + 1.00 V at 100 mV/s were used, respectively. Poly(2-HCA) shown adsorptive and electroactive characteristics for both electrodes. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) studies were performed to evaluate the electrical properties of the modified electrodes. For the GE/2-HCA was used an equivalent circuit described as (Rs(RpQp)(Qdl[RtcW]), and a resistance of charge transfer (Rct) of 13.2 k? was obtained. For GSP/2-HCA the proposed equivalent circuit was that of Randles in which the value of Rct obtained was 4.2 k?. For system miniaturization it was developed the biosensor over GSP. Thus, 35 ?L of different concentrations of L. infantum antigen (Ag) (15, 30, 50, 70 e 100 ?g/mL) were placed on the GSP/2-HCA surface using the adsorption technique. Interaction tests were carried out with canine serum samples containing the positive antibodies (Ac+) of L. infantum in different proportions of 1:80, 1:160, 1:320, 1:640 e 1:1280, diluted in HBS-EP buffer pH 7.4 with 20 minutes of interaction at 37 ?C. The best results were obtained using the antigen at a concentration of 50 ?g/mL for 20 min at 37 ?C and a serum dilution of 1:320. Subsequently, the Ag immobilization and Ag-Ac immunoreaction time were evaluated in 20, 40 and 60 min. 20 min was obtained as the ideal time for Ag immobilization and Ag-Ac+ immunoreaction. After optimization of these parameters, the immunosensor response was evaluated in the presence of canine serum diagnosed as positive (Ac+) and negative (Ac-) for Leishmaniose infantum, where the Rct values for the Ag-Ac+ system were 82% higher than those obtained for Ag-Ac-, demonstrating a reliable safety margin in the recognition of the analyte of interest. The proposed immunoassay for the detection of Leishmaniasis infantum presented good prospects for application in the diagnosis of the disease, and it could become an alternative for performing rapid tests and simple application for the detection of LVC.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:02:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3890.pdf: 2739392 bytes, checksum: fdb93cb69cafb89992f3e6a155deacfb (MD5) Previous issue date: 2011-10-21 / The Biosafety is a very important tool for the Control of Hospital Infection establishing through methods, techniques and standards, measures to be adopted in order to prevent and control risks that may contribute to hospital infection. This work reports the development of an impedimetric immunosensor for detection of pathogenic bacteria, specifically Staphylococcus aureus (S. aureus), in hospital critical areas (Surgical Centers and Intensive Care Units) to contribute to the hospital infection control. Different parameters were studied: direct immobilization of protein A of S. aureus on the surface of the transducer or the working electrode (screen-printed electrode - SPE), immobilization of protein A on SPEs modified with self-assembled monolayers (SAMs) of cystamine (CYS) and glutaraldehyde (GA); different incubation times and dilutions were used for both modifiers as for protein A and anti- S. aureus antibodies; blocking with bovine serum albumin (BSA) and immunoassay (antigen-antibody reaction, Ag-Ab). Electrochemical techniques (electrochemical impedance spectroscopy - EIS and cyclic voltammetry - CV) and non electrochemical (microscopy) were used for the characterization and construction of the immunosensor. The impedance measurements and cyclic voltammetry showed the good results with self-assembled monolayer of cystamine 2 x 10-2 mol L-1 and glutaraldehyde 2,5% with incubation periods of 2 and 1h, respectively; immobilization of protein A 1:20 (tincub = 12 h) and anti-S. aureus monoclonal Ab (tincub = 3 h) and step blocking with 0.5% BSA (tincub = 1 h). For the Ag-Ab interaction S. aureus ATCC - 6535 strains (analyte) were used and incubation for 30 min. The immunosensor developed has proven to be an effective method for monitoring of S. aureus in a hospital environment and that can be applied as an indicative tool of the effectiveness of the standards and procedures applied to the control of hospital infection. / A Biossegurança constitui uma ferramenta de grande relevância para o Controle da Infecção Hospitalar estabelecendo através de métodos, técnicas e normas, condutas a serem adotadas com o intuito de prevenir e controlar os riscos que podem favorecer à infecção hospitalar. Este trabalho relata o desenvolvimento de um imunossensor impedimétrico para detecção de Staphylococcus aureus (S. aureus), em áreas críticas hospitalares (Centros Cirúrgicos e Unidades de Terapia Intensiva) visando contribuir para o controle de infecção hospitalar. Diferentes parâmetros foram estudados: imobilização direta da proteína A de S. aureus na superfície do transdutor ou eletrodo de trabalho (screen-printed electrode - SPE); imobilização da proteína A sobre SPEs modificados com monocamadas auto-organizadas (SAMs) de cistamina (CYS) e glutaraldeído (GA); diferentes tempos de incubação e diluições foram utilizados tanto para os modificadores como para a proteína A e anticorpos anti-S. aureus; bloqueio com soroalbumina bovina (SAB) e imunoensaio (reação antígeno-anticorpo, Ag-Ac). Técnicas eletroquímicas (espectroscopia de impedância eletroquímica - EIS e voltametria cíclica - VC) e não eletroquímicas (microscopias) foram utilizadas para a caracterização e construção do imunossensor. As medidas de impedância e voltametria cíclica mostraram bons resultados com monocamadas auto-organizadas de cistamina 2 x 10-2 mol L-1 e glutaraldeído 2,5% com tempos de incubação de 2 e 1 h, respectivamente;assim como as imobilizações da proteína A 1:20 (tincub = 12 h); Ac monoclonais anti-S. aureus (tincub = 3 h) e etapa de bloqueio com SAB 0,5% (tincub = 1 h). Na interação Ag-Ac utilizou-se cepas de S. aureus ATCC - 6535 (analito) e incubação de 30 min. O imunossensor desenvolvido indicou ser um método efetivo para monitoramento de S. aureus em ambiente hospitalar e que pode ser aplicado como instrumento indicativo da efetividade das normas e condutas aplicadas para o controle de infecção hospitalar.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The biossensores constitute analytical important devices for the clinical diagnosis of many diseases, enabling real-time analysis, with high specificity and sensitivity. Accordingly, the aim of this study was to develop a platform functionalized with the poly (3- hydroxybenzoic acid), to detection of nitrogenous bases, oligonucleotides and antibodies against the surface protein (Am1) of Anaplasma marginale.These biological recognition elements were immobilized on the functionalized platform and the biosensor was characterized by electrochemical and spectroscopic techniques. The detections of the antigen-antibody interaction were conducted using the signal obtained from the oxidation of protein interleaver, 4- aminoantipyrine (4 -AAP), using voltammetry technique of differential pulse.Theoretical chemistry studies were employed to analyze the Am1 interactions with the sensor platform and the web server model RaptorX to infer three-dimensional structure of the membrane proteins of A. marginale.The molecular modeling was conducted from methods semi- empirical, DFT and molecular mechanics.The transitions redoxes of polymer were classified as almost reversible, with band gap of 1.2 V, characteristic of semiconductor materials.The detections of poly CT and antibodies of A. marginale, using the graphite electrode functionalized with the probes, poly GA and Am1 respectivamente, were 66% higher than the graphite electrode not functionalized.The protein of superfice Am1 presented a structure stable in beta-sheet, while Am2 presented an unstable structure in &#945; -helix.In electrochemical impedance spectroscopy was possible qualitatively differentiate the functionalized platform with: Am1, IgG+, IgG- and interfering. The time of storage of the immunosensor was satisfactory, with reduced peak current by 35%, after 90 days. These results demonstrate the excelent applicability of functionalized platform for the development of immunosensor for diagnosis of bovine anaplasmosis, leaving only the economic feasibility studies for commercial deployment of the said immunosensor. / Os biossensores constituem-se como dispositivos analíticos importantes para o diagnóstico clínico de inúmeras doenças, por permitirem uma análise em tempo real, além de suas altas especificidades e sensibilidades. Nesse sentido, o objetivo desse estudo foi desenvolver uma plataforma funcionalizada com o poli (ácido 3-hidroxibenzóico), para a detecção de bases nitrogenadas, oligonucleotídeos e anticorpos contra a proteína de superfície (Am1) da Anaplasma marginale. Esses elementos de reconhecimento biológico foram imobilizados na plataforma funcionalizada e o biossensor foi caracterizado por técnicas eletroquímicas e espectroscópicas. As detecções da interação antígeno-anticorpo foram realizadas através do sinal obtido da oxidação do intercalador de proteína, 4-aminoantipirina (4-AAP), utilizando a técnica de voltametria de pulso diferencial. Estudos de química teórica foram empregados para análise das interações da Am1 com a plataforma sensora e o modelo web server RaptorX para inferência da estrutura tridimensional das proteínas de membrana da A. marginale. A modelagem molecular foi realizada a partir de métodos semi-empíricos, DFT e mecânica molecular. As transições redoxes do polímero foram classificadas como quase reversíveis, com band gap de 1,2 V característico de materiais semicondutores. As detecções de poli CT e anticorpos da A. marginale, empregando o eletrodo de grafite funcionalizado com as sondas, poli GA e Am1 respectivamente, foram 66 % superior a do eletrodo de grafite não funcionalizado. A proteína de superfície Am1 apresentou uma estrutura estável em folha-beta e a Am2 uma estrutura instável em &#945;-hélice. Na espectroscopia de impedância eletroquímica foi possível diferenciar qualitativamente a plataforma funcionalizada com: Am1, IgG+, IgG- e interferente. O tempo de estocagem do imunossensor mostrou-se satisfatório, com redução do pico de corrente em 35 %, após 90 dias. Esses resultados demonstraram a excelente aplicabilidade da plataforma funcionalizada para o desenvolvimento de imunossensor para diagnóstico da anaplasmose bovina, restando apenas os estudos de viabilidade econômica para implantação comercial do referido imunossensor. / Doutor em Química

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this study we investigated the electropolymerization isomers hydroxyphenylacetic acid, for their application in the construction of polymeric systems, by immobilizing synthetics molecules for development of biological sensors. The graphite electrodes electrochemically modified were characterized for morphology and electrochemical behavior showing that the poly(2-hydroxyphenylacetic acid), poly(3-hydroxyphenylacetic acid) and poly(4-hydroxyphenylacetic) are electroactive, and the latter showed a lower yield in electrosynthesis in agreement with the images of atomic force microscopy showed that the surface of graphite electrodes were changed less with this material compared to its isomers. The electrochemical impedance spectra of poly (4-hydroxyphenylacetic acid) showed that this material is more resistive with respect to its other isomers which are more conductive in accordance with the values of current and voltage shown by tests ion exchange the probes positive and negative. The ratio between the masses electrodeposited and the loads required to carry out the redox process these materials remained constant demonstrating that the same number of electrons are involved in reduction and oxidation of these materials according to the diagnostic reversibility applied by cyclic voltammetry are unanimously reversible systems, however poly(3-hydroxyphenylacetic acid) was more stable during repeated cycling electrochemically in perchloric acid. The optimized tridimensional structures justify the electrochemical and morphologic behavior of these three platforms, wherein the poly(2-hydroxyphenylacetic acid) and poly(3-hydroxyphenylacetic acid) have structures with a more ordered arrangement, unlike poly(4-hydroxyphenylacetic acid), which has a rather more disordered structure and therefore more resistive, while isomers are more conductors. The mechanistic proposal begins with the anodic oxidation of monomers whose square wave voltammetry experiments showed the loss of an electron. The couplings between cation radicals promote a formation of ether leaving the acetate groups exposed on the structure. The pairing occurs between the phenolic oxygen and carbon of the aromatic ring whose potential were studied by spin density and consistent with the resonance structures of the cation-radical that are in the suggested mechanisms. In tests incorporation of nitrogenous bases found that poly(3-hydroxyphenylacetic acid) also proved more effective in the retention of the same and for this reason associated with their better electrochemical behavior described above, it was selected among others for applying isomers polimeric systems by immobilizing synthetics molecules by physical adsorption. In the first system froze synthetic oligonucleotides that mimic fragments of DNA from the bacterium Neisseria meningitidis able to recognize their genomic DNA in samples of pure cultures by differential pulse voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy, and this latter showed a better response sensitivity signal in relation to the increasing concentration of the target. In the second system, there immobilization of synthetic peptides compatible to the cell membrane of Anaplasma marginale able to selectively recognize antibodies in their sera samples from cattle. The images made by atomic force microscopy of the two procedures backing the effective recognition of both polimeric systems developed for the detection of Neisseria meningitidis and Anaplasma marginale bacteria causing bacterial meningitis and bovine anaplasmosis, respectively. / Neste trabalho foi investigada a eletropolimerização dos isômeros do ácido hidroxifenilacético, visando sua aplicação na construção de sistemas poliméricos, através da imobilização de moléculas sintéticas para o desenvolvimento de sensores biológicos. Os eletrodos de grafite eletroquimicamente modificados foram caracterizados quanto à morfologia e o comportamento eletroquímico, evidenciando que o poli(ácido 2-hidroxifenilacético), poli(ácido 3-hidroxifenilacético) e poli(ácido 4-hidroxifenilacético) são eletroativos, sendo que este último apresentou um menor rendimento em massa na eletrossíntese, em concordância com as imagens de microscopia de força atômica, que mostraram que a superfície dos eletrodos de grafite foram menos alteradas com este material em relação aos seus isômeros. Os espectros de impedância eletroquímica do poli(ácido 4-hidroxifenilacético), mostraram que esse material é mais resistivo em relação aos seus outros isômeros que são mais condutores em concordância com os valores de corrente e potencial evidenciados nos ensaios de troca iônica nas sondas positiva e negativa. A relação entre as massas eletrodepositadas e as cargas necessárias para realizar o processo redox nestes materiais foi constante, indicando que o mesmo número de elétrons está envolvido na oxidação e redução destes materiais, que se comportaram como sistemas reversíveis segundo os diagnósticos de reversibilidade aplicados por voltametria cíclica, todavia o poli(ácido 3-hidroxifenilacético) mostrou-se mais estável eletroquimicamente durante sucessivas ciclagens em ácido perclórico. As estruturas tridimensionais otimizadas justificam o comportamento eletroquímico e morfológico destas três plataformas, em que os poli(ácido 2-hidroxifenilacético) e poli(ácido 3-hidroxifenilacético) apresentam estruturas com um arranjo mais ordenado e por isso são mais condutores ao contrário do poli(ácido 4-hidroxifenilacético) que tem uma estrutura mais desordenada, e por isso mais resistiva. A proposta mecanística inicia-se com a eletrooxidação dos monômeros, cujas investigações experimentais por voltametria de onda quadrada, mostraram a perda de um elétron. Os acoplamentos entre os cátions radicais promovem uma formação de éter deixando os grupos acetato expostos na estrutura. O emparelhamento ocorre entre o oxigênio fenólico e carbonos do anel aromático, cujas possibilidades foram estudadas pela densidade de spin e concordantes com as estruturas de ressonância dos cátions-radicais que estão nos mecanismos sugeridos. Nos testes de incorporação de bases nitrogenadas, verificou-se que o poli(ácido 3-hidroxifenilacético) mostrou-se mais eficiente na retenção das mesmas e por este motivo associado ao seu melhor comportamento eletroquímico, foi selecionado dentre os outros isômeros como o sistema polimérico mais adequado para aplicação nas detecções, através da imobilização por adsorção física de moléculas sintéticas de reconhecimento. No primeiro sistema, imobilizou-se oligonucleotídeos sintéticos compatíveis a fragmentos de DNA da bactéria Neisseria meningitidis, capazes de reconhecer seu DNA genômico em amostras por voltametria de pulso diferencial e espectroscopia de impedância eletroquímica, sendo que esta última mostrou uma melhor sensibilidade de resposta de sinal em relação ao aumento de concentração do alvo. No segundo sistema, ocorreu a imobilização de peptídeos sintéticos compatíveis à membrana celular da Anaplasma marginale, capazes de reconhecer seletivamente seus anticorpos em amostras de soros sanguíneos bovinos. As imagens feitas por microscopia de força atômica, respaldam o reconhecimento eficaz de ambos os sistemas poliméricos desenvolvidos para detecção das bactérias Neisseria meningitidis e Anaplasma marginale, causadores de meningite bacteriana e anaplasmose bovina, respectivamente. / Doutor em Química

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-08-31T14:13:50Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese doutorado Bárbara V M Silva.pdf: 8451335 bytes, checksum: 8f05c2e3a44caad45cfbe00e5b36c3eb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-31T14:13:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese doutorado Bárbara V M Silva.pdf: 8451335 bytes, checksum: 8f05c2e3a44caad45cfbe00e5b36c3eb (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / CAPEs / A presente tese descreve o desenvolvimento de sensores eletroquímicos para imunoensaios empregando a tecnologia de eletrodos impressos com a finalidade de detectar a troponina T cardíaca, o marcador mais específico, atualmente, do infarto agudo do miocárdio. Um dos desafios na confecção de sensores eletroquímicos para imunoensaios é alcançar baixos limites de detecção. Nanomateriais de carbono são, recentemente, considerados excelentes estratégias no preparo de superfícies sensoras devido às suas excelentes propriedades, tais como rápida transferência elétrica e atividade catalítica, aumento da relação superfície/volume e, consequentemente, maior quantidade de biomoléculas imobilizadas. Nesta tese, nanotubos de carbono e grafeno foram utilizados sob diferentes abordagens para modificação de superfícies eletródicas. Um imunossensor baseado em eletrodos serigrafados obtidos pela impressão de filmes de nanotubos de carbono amino funcionalizados incorporados em tinta de carbono foi desenvolvido para detecção “livre de marcação”. Os grupos amino dos nanotubos expostos na interface sensora impressa foram utilizados para imobilização orientada dos anticorpos monoclonais anti-troponina T. Os nanofilmes impressos apresentaram uma excelente estabilidade e reprodutibilidade, exibindo um desvio padrão relativo (DP) menor que ~2% (n = 8), comparado com controle (DP ~9%, n = 8). A resposta analítica do sensor, obtida por voltametria de pulso diferencial, apresentou uma faixa linear entre 0,0025 e 0,5 ng/mL de troponina T (r = 0,995; p<0,0001; n=7), combinado a um baixo erro relativo (<<1%) e limite de detecção de 0,0035 ng/mL. Com o propósito de substituir os anticorpos anti-troponina T, visto que estes constituem parte onerosa do dispositivo, um sensor biomimético foi desenvolvido a partir de uma superfície nanoestruturada de grafeno e polipirrol. A técnica de impressão biomimética em superfície (“surface imprinting”) foi utilizada como estratégia para simplificar e reduzir em uma única etapa a produção das cavidades biomiméticas. Estas foram obtidas através da eletropolimerização do polipirrol e derivados copoliméricos orgânicos mimetizando grupos proteicos amino-reativos. As respostas analíticas do sensor foram geradas por voltametria de pulso diferencial, exibindo uma faixa linear de resposta variando de 0,01 a 0,1 ng/mL de troponina T (r = 0,9953; p<0,0001; n=5) e um limite de detecção de 0,006 ng/mL, mostrando um ótimo desempenho do sensor biomimético. As cavidades biomiméticas apresentaram uma constante de dissociação (KD) de 7,3 10- 13 mol/L, indicando boa afinidade à troponina quando comparadas com o sensor controle (sem troponina T), KD igual a 11,6 10-13 mol/L. Em conclusão, ambas as plataformas sensoras mostram potencial para detecção da troponina T em níveis de importância clínica no diagnóstico do infarto agudo, constituindo testes de pronto atendimento para emergências cardiológicas. / This thesis describes the development of electrochemical sensors for immunoassay by using a screen-printed electrodes technology in order to detect the human cardiac troponin T, the most important marker currently of the acute myocardial infarction. One of the challenges in the manufacturing of electrochemical sensors for immunoassays is to reach low limits of detection. Carbon nanomaterials are recently considered excellent strategies in preparing sensing surfaces due to theirs excellent properties, such as rapid electrical transfer and catalytic activity, increase surface / volume ratio and, consequently, offering higher amount of immobilized biomolecules. In this thesis, carbon nanotubes and graphene were used under different approaches in order to modify the sensors surfaces. An immunosensor based on screen printed electrode obtained by printing of amino functionalized carbon nanotubes films incorporated into carbon ink has been developed for "label-free" detection. The amino groups exposed on the imprinted sensor interface were utilized for oriented immobilization of the monoclonal antibody anti-troponin T. The imprinted nanofilms showed an excellent stability and reproducibility, exhibiting a relative standard deviation (RSD) less than ~2% (n = 8) compared to control (RSD ~9%, n = 8). The analytical response of the sensor, obtained by differential pulse voltammetry, showed a linear range between 0.0025 and 0.5 ng/mL (r = 0.995; p <0.0001, n = 7), combined with a low relative error (<< 1 %) and a calculated limit of detection of 0.0035 ng/mL. In order to replace the anti-troponin T antibody, since these are costly part of the device, a biomimetic sensor was developed from a nanostructured surface of graphene and polypyrrole. The biomimetic technique of surface imprinting was used as a strategy for simplify and reduce in a one-step production of the biomimetic cavities. These were obtained by electropolymerization of the pyrrole and its organic copolymers mimicking amino reactive protein groups. The analytical responses of the sensor were obtained by differential pulse voltammetry, exhibiting a linear range response in 0.01 and 0.1 ng/mL of troponin T (r = 0.9953; p <0.0001, n = 5) and a limit of detection of 0.006 ng/mL, showing a good performance of the biomimetic sensor. The biomimetic sites exhibited a dissociation constant (KD) of 7.3 10-13 mol/L, indicating a good affinity to troponin when compared to its control (without troponin T), KD equal to 11.6 10-13 mol/L. In conclusion, both sensor platform the sensor platforms showed a potential for troponin T detection in levels of clinical important for acute myocardial infarction diagnostic, constituting point-of-care testing for cardiac emergency departments.