Nanobiossensor baseado em plataforma poli-etilenodiamina/nanotubo de carbono para detecção da proteína NS1 dos vírus dengue e zika

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: MENDONÇA, Priscila Dias
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
dARK ID: ark:/64986/00130000034vd
Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/49556
Resumo: DUTRA, Rosa Firemam, também é conhecida em citações bibliográficas por: DUTRA, Rosa Amalia Firemam.
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spelling MENDONÇA, Priscila Diashttp://lattes.cnpq.br/6142980580698293http://lattes.cnpq.br/3335497739195055DUTRA, Rosa Fireman2023-04-03T12:09:30Z2023-04-03T12:09:30Z2021-10-27MENDONÇA, Priscila Dias. Nanobiossensor baseado em plataforma poli-etilenodiamina/nanotubo de carbono para detecção da proteína NS1 dos vírus dengue e zika. 2021. Tese (Doutorado em Biotecnologia) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2021.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/49556ark:/64986/00130000034vdDUTRA, Rosa Firemam, também é conhecida em citações bibliográficas por: DUTRA, Rosa Amalia Firemam.As arboviroses são reconhecidas pela Organização Mundial da Saúde como um problema global de saúde, gerando impactos sociais e econômicos relevantes. Nas zonas tropicais e intertropicais do globo terrestre, a infecção por dengue tem sido a mais endemicamente prevalente, embora outras infecções, como a Zika, tenham causado efeitos devastadores, como a Síndrome da Zika Congênita. Considerando-se que o diagnóstico clínico diferencial é uma tarefa difícil, a busca por novos biomarcadores que identifiquem as arboviroses laboratorialmente é desejável. A proteína não estrutural 1 (NS1) tem sido observada nas infecções pelos vírus dengue (DENV) e Zika (ZIKV), circulando na corrente sanguínea do indivíduo infectado durante toda a viremia, com níveis mais elevados na fase inicial da doença, tendo sido detectada no soro e na urina. A proteína NS1, por ser sensível e mais específica para o diagnóstico na fase inicial dessas infecções, tem sido utilizada em muitas pesquisas visando o desenvolvimento de imunossensores, usando diferentes tipos de transdução, tais como: fluorescência, impedância, ressonância plasmônica de superfície, amperometria. Entretanto, a transdução amperométrica, por ser de fácil portabilidade e poder ser usada em pronto-atendimento, tem se mostrado a mais atrativa. Nesta tese foi desenvolvida uma plataforma imunossensora constituída pela eletrossíntese do polietilenodiamina (poli-EDA), a partir da oxidação da etilenodiamina, proporcionando uma espessura controlada e boas propriedades eletroquímicas. O filme de poli- EDA rico em grupos amino-reativos foi utilizado para estrategicamente ancorar nanotubos de carbono (NTC) que aumentam a transferência de elétrons, bem como a área eletroativa da superfície sensora. A incorporação de NTC carboxilados proporcionaram a imobilização, de modo orientado, dos anticorpos monoclonais anti-NS1 por meio de ligações covalentes, permitindo uma alta estabilidade durante as medidas. Todas as etapas de modificações da superfície eletródica foram caracterizadas eletroquímica, estrutural e morfologicamente pelas técnicas de voltametria cíclica, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier com refletância total atenuada (FT-IR ATR) e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente. Um sistema de microbalança de cristal de quartzo foi usado para controlar a espessura do poli- EDA eletrossintetizado em ordem de nanoescala (~ 100nm). As respostas analíticas do imunossensor à proteína NS1 foram obtidas por técnica de voltametria de pulso diferencial exibindo uma faixa linear entre 20 e 800 ng/mL; com limite de detecção de 6,8 ng/mL e reprodutibilidade de 97,0%. Este imunossensor foi capaz de detectar a proteína NS1 em indivíduos com dengue e com Zika em amostras de soro e urina enriquecida. A sinergia do poli- EDA e NTC resultou em um filme com grande estabilidade e potencial para imobilização estável de biomoléculas, permitindo a detecção da NS1 em níveis clínicos. O imunossensor desenvolvido mostrou-se com potencial para aplicação no diagnóstico do DENV e ZIKV, podendo ser utilizado em pronto atendimento, viabilizando a coleta de dados clínicos de indivíduos infectados, bem como ser aplicado em estudos epidemiológicos auxiliando no controle e vigilância sanitária de regiões endêmicas.CAPESArboviruses diseases are recognized by the World Health Organization as a global health problem, generating relevant social and economic impacts. In the tropics and intertropical zones of the terrestrial globe, dengue infection has been the most endemically prevalent, although other infections, such as Zika, have had devastating effects, such as congenital fetal syndrome. Considering that the clinical differential diagnosis is a difficult task, the search for new biomarkers that identify arboviruses in a laboratory manner and in large scale is desirable. Non-structural protein 1 (NS1) has been observed in infections by dengue (DENV) and Zika (ZIKV) viruses, circulating in the bloodstream of the infected individual during the entire viremia, with higher levels in the initial phase of the disease, having been detected in serum and urine samples. Because the NS1 protein is considered sensitive among non-structural proteins and more specific for diagnosis, it is important in the clinical phase of these infections, several studies for the development of immunosensors were carried out, using different types of transduction, such as: fluorescence, impedance, surface plasmon resonance, amperometry. However, the amperometric transduction, as it is easy to be portable and can be used in emergency care, has proven to be the most attractive. In this thesis, an immunosensor platform was developed, constituted by the electrosynthesis of polyethylenediamine (poly-EDA), from the oxidation of ethylenediamine, providing a controlled thickness and good electrochemical properties. The poly- EDA film rich in amino-reactive groups was used to strategically anchor carbon nanotubes (NTC) that increase the electron transfer as well as the electroactive area of the sensor surface. The incorporation of NTC carboxylated provided an oriented immobilization of the anti-NS1 monoclonal antibodies by covalent bonds, allowing high stability during the measurements. All steps of electrode surface modifications were characterized by electrochemical, structural and morphological techniques using cyclic voltammetry, Fourier Transform Infrared with Attenuated Total Reflectance (ATR FTIR) and scanning electron microscopy, respectively. A quartz crystal microbalance system was used to control the thickness of the electrosynthesized poly-EDA in nanoscale order (~100nm). The analytical responses of immunosensor to the NS1 protein were obtained by differential pulse voltammetry technique, exhibiting a linear range between 20 and 800 ng/mL; with a limit of detection 6.8 ng/mL and reproducibility of 97.0%. This immunosensor was able to detect the NS1 protein in individuals with Dengue and Zika, in samples of serum and spiked urine samples. The synergy of the poly-EDA and NTC resulted in a film with high stability and potential for a stable immobilization of biomolecules, allowing detection of the NS1 with sensitivity at clinical levels. The developed immunosensor showed as one potential for DENV and ZIKV diagnostic, and can be used as point-of-care, enabling the clinical collect data from infected individuals, as well as being applied in epidemiological studies to assist in the control and sanitary surveillance of endemic regions.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pós Graduação Rede Nordeste de Biotecnologia - RENORBIOUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessArbovirosesDengueVírus da ZikaNanobiossensor baseado em plataforma poli-etilenodiamina/nanotubo de carbono para detecção da proteína NS1 dos vírus dengue e zikainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Priscila Dias Mendonça.pdfTESE Priscila Dias Mendonça.pdfapplication/pdf15398013https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/49556/1/TESE%20Priscila%20Dias%20Mendon%c3%a7a.pdf72988273af4e2025717e5792cbbc056aMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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