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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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/17770 |
| Date | 24 February 2016 |
| Creators | SILVA, Barbara Virginia Mendonca da |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/3335497739195055, DUTRA, Rosa Amalia Fireman |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Biotecnologia Industrial, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Breton |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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