Desenvolvimento de sensores colorimétricos portáteis para a detecção de microrganismos patogênicos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ferreira, André Lopes, 1995-
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/18612
Resumo: Orientador: William Reis de Araujo
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spelling Desenvolvimento de sensores colorimétricos portáteis para a detecção de microrganismos patogênicosDevelopment of portable colorimetric sensors for the detection of pathogenic microorganismsBiosensoresColorimetriaMicro-organismos patogênicosBiosensorsColorimetryPathogenic microorganismsOrientador: William Reis de AraujoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaResumo: A presente dissertação versa sobre o desenvolvimento de sensores colorimétricos de baixo custo para a detecção de microrganismos patogênicos usando colorimetria digital. Sensores colorimétricos são dispositivos de análises promissores para fins de diagnóstico, quando levados em consideração alguns parâmetros como portabilidade, tempo de resposta e baixo custo, uma vez que podem ser desenvolvidos em diversos substratos acessíveis, tornando-se uma alternativa interessante para o desenvolvimento e uso de diagnósticos frequentes ou em massa, como foi o caso da pandemia da COVID-19. Para tanto, foram desenvolvidos no projeto testes rápidos para a detecção de SARS-CoV-2 e Salmonella spp. O teste para detecção de SARS-CoV-2 é baseado no uso de cotonete como substrato para o biossensor e uma solução de nanopartículas de ouro (AuNPs), ambos funcionalizados com a enzima conversora de angiotensina humana 2 (ACE2), receptor natural para a entrada do SARS-CoV-2 nas células humanas. A resposta colorimétrica baseia-se na agregação das AuNPs sobre a superfície do cotonete após o contato com amostras clínicas de nasofaringe/orofaringe (NP/OP) contendo o vírus. O método desenvolvido apresentou rápida resposta (5 minutos de testagem), baixo custo (cerca de R$1,00 por teste), elevada sensibilidade analítica, possibilitando a detecção de baixas quantidades de partículas virais (limite de detecção: 0,60 pg mL-1 de proteína S do SARS-CoV-2), e a intensidade de cor do padrão vermelho (canal R) foi correlacionada com os valores do limiar do ciclo (Ct) obtidos usando a reação em cadeia da polimerase de transcrição reversa (RT-PCR). O desempenho do biossensor foi avaliado usando 100 amostras clínicas de NP/OP (50 positivas e 50 negativas) e apresentou valores de sensibilidade, especificidade e acurácia clínica de 96%, 84% e 90%, respectivamente. Já para a detecção da Salmonella spp., foram desenvolvidos sensores colorimétricos em papel para a detecção de seu biomarcador esterase na presença do magenta caprilato como substrato cromogênico. A resposta colorimétrica resultante foi analisada por meio da extração do padrão de cor magenta (M) resultante da clivagem do substrato pela enzima. O sensor desenvolvido proporcionou análises com tempo de testagem de 35 minutos e limites de detecção e quantificação de 8,16 x10-4 U mL-1 e 2,72 x 10-3 U mL-1 de esterase, respectivamenteAbstract: This dissertation describes the development of low-cost colorimetric sensors for the detection of pathogenic microorganisms using digital colorimetry. Colorimetric sensors are promising analytical devices for diagnostic purposes, considering parameters such as portability, short response time, and low cost. They can be developed on various accessible substrates, making them an interesting alternative for developing and using frequent tests or mass-testing diagnostics, as was the case during the COVID-19 pandemic. Therefore, rapid tests were developed for the detection of SARS-CoV-2 and Salmonella spp. The test for SARS-CoV-2 detection is based on the use of a cotton swab as a substrate for the biosensor and a solution of gold nanoparticles (AuNPs), both functionalized with the human angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), the natural receptor for the entry of SARS-CoV-2 into human cells. The colorimetric response is based on the aggregation of AuNPs on the surface of the swab after contact with clinical nasopharyngeal/oropharyngeal (NP/OP) samples containing the virus. The developed method showed a rapid response (5 minutes of testing), low cost (approximately R$1.00 per test), and high analytical sensitivity, allowing the detection of low amounts of viral particles (detection limit: 0.60 pg mL-1 of S protein from SARS-CoV-2), and the intensity of the red color (R channel) was correlated with the threshold cycle (Ct) values obtained using reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). The performance of the biosensor was evaluated using 100 clinical NP/OP samples (50 positive and 50 negative), resulting in sensitivity, specificity, and clinical accuracy values of 96%, 84%, and 90%, respectively. For the detection of Salmonella spp., colorimetric paper-based sensors were developed to detect the esterase biomarker in the presence of magenta caprylate as a chromogenic substrate. The resulting colorimetric response was analyzed by extracting the magenta (M channel) color pattern resulting from substrate cleavage by the enzyme. The developed sensor provided analysis with a testing time of 35 minutes and detection and quantification limits of 8.16 x 10-4 U mL-1 and 2.72 x 10-3 U mL-1 esterase, respectivelyAbertoMestradoQuímicaMestre em QuímicaCNPQ141667/2021-4[s.n.]Araujo, William Reis de, 1991-Raimundo Júnior, Ivo MiltonSgobbi, Livia FlorioUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de QuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFerreira, André Lopes, 1995-20232023-07-27T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (108 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/18612FERREIRA, André Lopes. Desenvolvimento de sensores colorimétricos portáteis para a detecção de microrganismos patogênicos. 2023. 1 recurso online (108 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/18612. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1392612Cover: https://repositorio.unicamp.br/capa/capa?codigo=1392612Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-06-27T13:02:22Zoai::1392612Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2024-06-27T13:02:22Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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