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.

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jose de Ribamar Martins Neto.pdf: 683212 bytes, checksum: dd95cedfe01600e58259c96b38a5f571 (MD5) Previous issue date: 2010-01-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents an analytical study on determination of 4-aminophenol (4-APh) with a system based on molecurlaly imprinted polymer (MIP) and iron protoporphyrin IX as biomimetic sensor of the peroxidase enzyme. The MIP synthesis was performed by the precipitation method and the analytical determinations by amperometric measurements with a glassy carbon electrode modified with the biomimetic system. The best analytical conditions established for 4-APh determination were: applied potential of -0.1 V vs. Ag/Agl, 0.05 mol L-1 Tris buffer solution, pH 7 and hydrogen peroxide concentration of 100 μmol L-1. Under such optimized conditions, a good linear sensor response was observed in a concentration range from 10 to 90 μmol L-1 (r>0.998), with detection and quantification limits of 3 and 10 μmol L-1, respectively. Experiments performed with tap and river water samples spiked with 4-APh resulted in 93 to 112 % recovery values, suggesting the viability of using the MIP/iron protoporphyrin IX system as biomimetic sensor for determinations of 4-APh in real samples. / O presente trabalho apresenta um estudo analítico da determinação de 4-aminofenol com um sistema a base de um polímero de impressão molecular (MIP, do inglês Molecularly Imprinted Polymer) e protoporfirina IX de ferro como sensor biomimético da enzima peroxidase. A síntese do MIP foi realizada pelo método de precipitação e as determinações analíticas realizadas amperometricamente com um eletrodo de carbono vítreo modificado com o sistema biomimético. As melhores condições analíticas estabelecidas para a determinação de 4-aminofenol foram: potencial aplicado de - 0,1V vs Ag/AgCl, tampão Tris 0,05 mol L-1, pH 7,0 e concentração de peróxido de 100 μmol L-1. Sob tais condições, uma boa resposta linear do sensor foi observada numa faixa de concentração de 10 a 90 μmol L-1 (r>0,9978), com limites de detecção e de quantificação de 3 e de 10 μmol L-1, respectivamente Experimentos realizados com amostras de águas de torneira e de rio fortificadas com 4-aminofenol, resultaram em valores de recuperação entre 93 a 112 %, indicando a viabilidade da aplicação do sistema MIP/proptoporfirina IX de ferro como sensor amperométrico para a detecção de 4-aminofenol em amostras reais.