Desenvolvimento e caracterização de filmes de poli(ácidos hidroxifenilacéticos) para aplicação na biodetecção de Neisseria meningitidis e Anaplasma marginale

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rodrigues, Luciano Pereira
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17521
https://doi.org/10.14393/ufu.te.2014.92
Resumo: 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.
id UFU_4541a646a9574695a6621a1d59e1f110
oai_identifier_str oai:repositorio.ufu.br:123456789/17521
network_acronym_str UFU
network_name_str Repositório Institucional da UFU
repository_id_str
spelling Desenvolvimento e caracterização de filmes de poli(ácidos hidroxifenilacéticos) para aplicação na biodetecção de Neisseria meningitidis e Anaplasma marginaleÁcidos hidroxifenilacéticosEletropolimerizaçãoEletroquímicaGenossensorImunossensorMeningiteAnaplasmose bovinaPolímeros condutoresEletrodosBiossensoresHydroxyphenylacetic acidsElectrosynthesisElectrochemicalGenosensorImmunosensorMeningitisBovine anaplasmosisCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAIn 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.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoDoutor em QuímicaNeste 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.Universidade Federal de UberlândiaBRPrograma de Pós-graduação Multi-Institucional em Quimica (UFG - UFMS - UFU)Ciências Exatas e da TerraUFUMadurro, Ana Graci Britohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4709037T3Madurro, João Marcoshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4782738T7Santos, André Luiz doshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4769317U4Canobre, Sheila Cristinahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4775037T8Machado, Sérgio Antônio Spinolahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4789829Y9Lucho, Alzira Maria Serpahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4796564T5Rodrigues, Luciano Pereira2016-06-22T18:49:00Z2014-10-172016-06-22T18:49:00Z2014-08-08info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfapplication/pdfRODRIGUES, Luciano Pereira. Desenvolvimento e caracterização de filmes de poli(ácidos hidroxifenilacéticos) para aplicação na biodetecção de Neisseria meningitidis e Anaplasma marginale. 2014. 177 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2014.92https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17521https://doi.org/10.14393/ufu.te.2014.92porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2021-07-26T23:23:06Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/17521Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2021-07-26T23:23:06Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
dc.title.none.fl_str_mv Desenvolvimento e caracterização de filmes de poli(ácidos hidroxifenilacéticos) para aplicação na biodetecção de Neisseria meningitidis e Anaplasma marginale
title Desenvolvimento e caracterização de filmes de poli(ácidos hidroxifenilacéticos) para aplicação na biodetecção de Neisseria meningitidis e Anaplasma marginale
spellingShingle Desenvolvimento e caracterização de filmes de poli(ácidos hidroxifenilacéticos) para aplicação na biodetecção de Neisseria meningitidis e Anaplasma marginale
Rodrigues, Luciano Pereira
Ácidos hidroxifenilacéticos
Eletropolimerização
Eletroquímica
Genossensor
Imunossensor
Meningite
Anaplasmose bovina
Polímeros condutores
Eletrodos
Biossensores
Hydroxyphenylacetic acids
Electrosynthesis
Electrochemical
Genosensor
Immunosensor
Meningitis
Bovine anaplasmosis
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
title_short Desenvolvimento e caracterização de filmes de poli(ácidos hidroxifenilacéticos) para aplicação na biodetecção de Neisseria meningitidis e Anaplasma marginale
title_full Desenvolvimento e caracterização de filmes de poli(ácidos hidroxifenilacéticos) para aplicação na biodetecção de Neisseria meningitidis e Anaplasma marginale
title_fullStr Desenvolvimento e caracterização de filmes de poli(ácidos hidroxifenilacéticos) para aplicação na biodetecção de Neisseria meningitidis e Anaplasma marginale
title_full_unstemmed Desenvolvimento e caracterização de filmes de poli(ácidos hidroxifenilacéticos) para aplicação na biodetecção de Neisseria meningitidis e Anaplasma marginale
title_sort Desenvolvimento e caracterização de filmes de poli(ácidos hidroxifenilacéticos) para aplicação na biodetecção de Neisseria meningitidis e Anaplasma marginale
author Rodrigues, Luciano Pereira
author_facet Rodrigues, Luciano Pereira
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Madurro, Ana Graci Brito
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4709037T3
Madurro, João Marcos
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4782738T7
Santos, André Luiz dos
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4769317U4
Canobre, Sheila Cristina
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4775037T8
Machado, Sérgio Antônio Spinola
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4789829Y9
Lucho, Alzira Maria Serpa
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4796564T5
dc.contributor.author.fl_str_mv Rodrigues, Luciano Pereira
dc.subject.por.fl_str_mv Ácidos hidroxifenilacéticos
Eletropolimerização
Eletroquímica
Genossensor
Imunossensor
Meningite
Anaplasmose bovina
Polímeros condutores
Eletrodos
Biossensores
Hydroxyphenylacetic acids
Electrosynthesis
Electrochemical
Genosensor
Immunosensor
Meningitis
Bovine anaplasmosis
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
topic Ácidos hidroxifenilacéticos
Eletropolimerização
Eletroquímica
Genossensor
Imunossensor
Meningite
Anaplasmose bovina
Polímeros condutores
Eletrodos
Biossensores
Hydroxyphenylacetic acids
Electrosynthesis
Electrochemical
Genosensor
Immunosensor
Meningitis
Bovine anaplasmosis
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
description 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.
publishDate 2014
dc.date.none.fl_str_mv 2014-10-17
2014-08-08
2016-06-22T18:49:00Z
2016-06-22T18:49:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv RODRIGUES, Luciano Pereira. Desenvolvimento e caracterização de filmes de poli(ácidos hidroxifenilacéticos) para aplicação na biodetecção de Neisseria meningitidis e Anaplasma marginale. 2014. 177 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2014.92
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17521
https://doi.org/10.14393/ufu.te.2014.92
identifier_str_mv RODRIGUES, Luciano Pereira. Desenvolvimento e caracterização de filmes de poli(ácidos hidroxifenilacéticos) para aplicação na biodetecção de Neisseria meningitidis e Anaplasma marginale. 2014. 177 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2014.92
url https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17521
https://doi.org/10.14393/ufu.te.2014.92
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
BR
Programa de Pós-graduação Multi-Institucional em Quimica (UFG - UFMS - UFU)
Ciências Exatas e da Terra
UFU
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
BR
Programa de Pós-graduação Multi-Institucional em Quimica (UFG - UFMS - UFU)
Ciências Exatas e da Terra
UFU
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFU
instname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron:UFU
instname_str Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron_str UFU
institution UFU
reponame_str Repositório Institucional da UFU
collection Repositório Institucional da UFU
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
repository.mail.fl_str_mv diinf@dirbi.ufu.br
_version_ 1813711338140073984