PPGQ - Mestrado em Química (Dissertações)

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    Desenvolvimento de um imunossensor impedimétrico para a doença de Chagas utilizando transdutor a base de nanopartículas metálicas e filmes poliméricos
    (UFVJM, 2023) Almeida, Andressa de Oliveira; Ferreira, Lucas Franco; Rodrigues, Helen Martins; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Ferreira, Lucas Franco; Franco, Débora Vilela; Franco, Diego Leoni
    Este estudo investigou a modificação de eletrodos de grafite de lapiseira (PGE) com cinco monômeros diferentes, a saber: 2-aminobenzamida (2-ABZ), ácido 4-aminobenzóico (4-ABA), ácido 4-hidróxidobenzóico (4-HBA), ácido 4-hidrofeniacético (4-HFA) e o ácido 4-aminofenilacético (4-AFA), e a incorporação de nanopartículas de prata (AgNPs) para desenvolver um imunossensor impedimétrico para a doença de Chagas. O tratamento eletroquímico dos PGE foi otimizado para garantir uma maior eficiência no uso desses eletrodos, avaliando PGEs das marcas Cis, Faber Castell, Tris e Pentel. Todos os monômeros foram eletropolimerizados sobre os PGE, o que funcionalizou a superfície dos eletrodos. Estudos de caracterização eletroquímica dos eletrodos modificados foram realizados, incluindo a avaliação do tipo de eletrólito suporte utilizado (H2SO4 ou HClO4). Todos os filmes poliméricos obtidos apresentaram eletroatividade sobre o PGE, indicando a eficiência da modificação dos eletrodos. Foram sintetizadas e caracterizadas AgNPs, as quais foram imobilizadas de forma satisfatória sobre os PGE modificados. No entanto, elas não apresentaram mudanças significativas no desempenho do imunossensor. Em seguida, imobilizou-se o biorreceptor (antígeno recombinante IBMP 8) sobre cada plataforma funcionalizada, e estudos de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) mostraram que o poli(4-HFA) foi a plataforma mais eficiente no reconhecimento dos anticorpos anti-T. cruzi. Análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV) para o PGE/poli(4-HFA) em comparação ao PGE não modificado mostraram a adsorção do polímero sobre o eletrodo. Albumina de soro bovino (BSA) e caseína foram investigadas como proteínas de bloqueio, sendo o BSA 0,01% com tempo de 10 min a melhor condição. As condições otimizadas para a imobilização do IBMP 8 foram obtidas com 32 ng/mL durante 30 minutos. A melhor diluição das amostras e o melhor tempo de resposta do imunossensor foram obtidos com diluição de 1:320 e 30 minutos de resposta. A resposta do imunossensor para possíveis reações cruzadas com outras doenças como: leishmaniose tegumentar americana, leishmaniose visceral, vírus da hepatite B, vírus da imunodeficiência humana, toxoplasmose e SARS-CoV-2, apresentou resultados muito satisfatórios, mostrando apenas 13,6% de reação cruzada com leishmaniose visceral em relação aos anticorpos anti-T. cruzi. Esses resultados indicam que a utilização dos PGE na construção de imunossensores é uma proposta promissora para a detecção rápida e precisa da doença de Chagas.
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    Desenvolvimento e caracterização de eletrodos de grafite funcionalizados com filmes de homopolímeros, copolímeros e bicamadas para uso em biossensores
    (UFVJM, 2020) Santos, Paulo César Melquíades; Ferreira, Lucas Franco; Martins, Hélen Rodrigues; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Ferreira, Lucas Franco; Franco, Débora Vilela; Franco, Diego Leoni
    Polímeros condutores são conhecidos por atuarem como excelentes materiais para imobilização de biomoléculas e rápida transferência de elétrons para a fabricação de biossensores eficientes, uma vez que, possuem grupos funcionais preservados que podem promover melhorias significativas na adsorção e interação da interface biomolécula/transdutor, evitando-se assim efeitos indesejados como, por exemplo, o de lixiviação do componente imobilizado. Neste sentido, foi investigada a eletropolimerização dos monômeros anilina (ANI), o-hidroxibenzamida (OHBA), o-aminobenzamida (OABA) e o-aminofenol (OAF) na forma de monocamada, bicamada e copolímeros sobre eletrodos de grafite, utilizando-se voltametria cíclica, para construção e desenvolvimento de plataformas eletroquímicas funcionalizadas. Foram avaliadas 22 plataformas eletroquímicas onde observou-se diferenças entre as respostas eletroquímicas das bicamadas e dos copolímeros, sugerindo que, a copolimerização não é apenas uma sobreposição dos homopolímeros como ocorre nas bicamadas. Realizou-se caracterização eletroquímica e morfológica das plataformas funcionalizadas por Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE), Voltametria Cíclica (VC) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Observou-se que as plataformas funcionalizadas derivadas dos monômeros ANI, OAF e OABA apresentaram caráter majoritariamente catiônico, enquanto plataformas funcionalizadas derivadas do monômero OHBA apresentaram caráter majoritariamente aniônico. Análises de MEV possibilitaram observar diferenças morfológicas entre as plataformas funcionalizadas e o eletrodo de grafite (EG) não modificado, comprovando a modificação da superfície dos EG pelos polímeros formados. Os resultados obtidos por EIE comprovaram as observações feitas nas análises de VC para as plataformas funcionalizadas na presença das sondas redox. As plataformas funcionalizadas foram aplicadas em estudos iniciais do desenvolvimento de um imunossensor impedimétrico, através da imobilização dos antígenos recombinantes JL7, 1F8 e B13 para detecção de anticorpos da doença de Chagas em amostras clínicas. Os imunossensores desenvolvidos utilizando-se as plataformas POABA, POAF_sobre_POHBA, POHBA_sobre_POAF e POHBA_sobre_POABA mostraram-se promissoras, uma vez que apresentaram especificidade de 338%, 282%, 294% e 183% respectivamente e, portanto, melhores desempenhos quando comparadas às demais.
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    Desenvolvimento de biossensores eletroquímicos utilizando eletrodos impressos de grafite modificados com poli(ácido 4-aminobenzóico) aplicados ao diagnóstico de Zika vírus
    (UFVJM, 2018) Cruz, Filipe Soares da; Ferreira, Lucas Franco; Oliveira, Danilo Bretas de; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Ferreira, Lucas Franco; Silva, Leonardo Morais da; Franco, Diego Leoni
    Em 11 de novembro de 2015, o Ministério da Saúde do Brasil relatou uma epidemia causada pelo vírus Zika no Nordeste do país. Além disso, muitos recém-nascidos apresentaram uma redução no crânio, chamada microcefalia, levando vários pesquisadores a relacionarem os dois fatos. O vírus Zika (ZIKV) é um flavivírus transmitido por mosquitos relacionado ao vírus da febre amarela, vírus da dengue (DENV) e vírus do Nilo Ocidental (VNO). É um vírus de RNA positivo de cadeia simples, que está intimamente relacionado ao vírus Spondweni, e é transmitido por muitos Aedes spp. mosquitos, incluindo Ae. africanus, Ae. luteocephalus, Ae. hensilli e Ae. aegypti. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia para diagnóstico do Zika vírus através de biossensor eletroquímico. Para isto, realizou-se a eletropolimerização do ácido 4-aminobenzóico (4-ABA) sobre eletrodos impressos de grafite (EIG) para o desenvolvimento da plataforma eletroquímica transdutora. A eletrogeração do poli(4-ABA) foi realizada em solução de ácido perclórico utilizando-se a técnica de voltametria cíclica (VC). Nos estudos por VC, os EIG foram modificados aplicando-se 10 ciclos de potenciais consecutivos, no intervalo de -0,2 a +1,2V em velocidade de varredura de 50 mV/s. A solução do monômero foi preparada em concentração de 2,50 mM em solução de HClO4 0,50 M. Após eletropolimerização, os EIG modificados com poli(4-ABA), denotados como poli(4-ABA)/EIG, foram cuidadosamente lavados com água ultra pura e secos usando um fluxo de N2(g). Tanto os EIG quanto poli(4-ABA)/EIG foram caracterizados em solução do eletrólito e também em solução do par redox ferricianeto/ferrocianeto de potássio, utilizando-se as técnicas de VC, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Posteriormente, os poli(4-ABA)/EIG foram utilizados para imobilização de um oligonucleotídeo específico, contendo 35 pares de base capaz de reconhecer o RNA do vírus Zika. Azul de metileno foi utilizado como agente intercalador, e as técnicas de Voltametria de Pulso Diferencial (VDP) e Espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) foram utilizadas para reconhecimento do evento de imobilização e reconhecimento do alvo específico. Observou-se que a EIE apresentou melhores resultados frente a VPD e que após ocorrer o evento de reconhecimento, a resistência a transferência de carga diminui cerca de 80% para as três diluições do alvo específico utilizadas, que foram: 1:10, 1:100 e 1:1000. Analisou-se também a interação com um alvo não específico (amostras de soro contaminadas com o vírus dadengue) os resultados adquiridos não se assemelhavam a aqueles obtidos com o reconhecimento do alvo específico. Estudou-se também a estabilidade do sensor proposto por 78 dias e verificou-se que a resistência a transferência de carga do sensor estabilizou-se por volta de 3.000 Ω. Tais resultados indicam uma promissora aplicação da plataforma proposta no reconhecimento de alvos específicos do ZIKV, bem como o desenvolvimento de biossensores.
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    Eletrossíntese, caracterização e aplicação de filmes poliméricos de poli(ácido 2-hidroxicinâmico) em imunossensores impedimétricos para diagnóstico de leishmaniose visceral em amostras de soros caninos
    (UFVJM, 2017) Xavier, Marcelo de Sousa; Ferreira, Lucas Franco; Martins, Helen Rodrigues; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Ferreira, Lucas Franco; Santos, Wallans Torres Pio dos; Franco, Diego Leoni
    A Leishmaniose Visceral Canina (LVC) é considerada um problema de saúde pública causada por um protozoário do gênero Leishmania que acomete cães, o qual no ciclo urbano de transmissão é o principal reservatório. Neste trabalho, investigou-se o desenvolvimento de um imunossensor impedimétrico sobre eletrodos de grafite (EG) e eletrodos impressos de óxido de grafeno (EIG) modificados com filmes poliméricos para detecção de Leishmaniose infantum em amostras de soros caninos. Os EG e o EIG foram modificados pela eletrodeposição do ácido 2-hidroxicinâmico (2-HCA). A eletropolimerização do 2-HCA foi realizada por voltametria cíclica (VC), utilizando-se solução monomérica 2,50 mM preparada em H2SO4 0,50 M contendo 1,0 mL de etanol. Para o EG utilizou-se 100 ciclos de potencial na faixa de +0,20 a +1,20 V a 50 mV/s e para o EIG 15 ciclos consecutivos de potencial de 0,00 a +1,00V a 100 mV/s. Para ambos os eletrodos modificados o poli(2-HCA) apresentou características adsortivas e eletroativas. Estudos de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) foram realizados para avaliar as propriedades elétricas dos eletrodos modificados. Para o EG/2-HCA utilizou-se o circuito equivalente descrito como (Rs(RQp)(Qdl[RtcW]) onde obteve-se o valor de resistência a transferência de carga (Rtc) de 13,2 kΩ, enquanto que para EIG/2-HCA o circuito equivalente proposto foi o de Randles, no qual o valor de Rtc foi de 4,2 kΩ. Visando a miniaturização do sistema, optou-se pelo desenvolvimento do biossensor sobre os EIG. Desta forma, foram colocados sobre a superfície dos EIG/2-HCA, utilizando a técnica de adsorção, 35 µL de diferentes concentrações do antígeno L. infantum (Ag) (15, 30, 50, 70 e 100 µg/mL), sendo realizados testes de interação com amostras de soros caninos contendo os anticorpos positivos (Ac+) de L. infantum em diferentes proporções 1:80, 1:160, 1:320, 1:640 e 1:1280 diluídos em tampão HBS-EP pH 7,40 com 20 minutos de interação a 37 °C. Os melhores resultados foram obtidos utilizando-se o antígeno em concentração de 50 µg/mL durante 20 min a 37 ºC e a diluição do soro de 1:320. Posteriormente, avaliou-se o tempo de imobilização do Ag e de imunorreação Ag-Ac em 20, 40 e 60 minutos. Obteve-se 20 min de como tempo ideal de imobilização de Ag e para imunorreação Ag-Ac+. Após otimização destes parâmetros, avaliou-se a resposta do imunossensor na presença de amostras de soros caninos diagnosticados como positivos (Ac+) e negativos (Ac-) para Leishmaniose infantum, onde observou-se valores de Rtc para o sistema Ag-Ac+ 82% maior do que o obtido para o Ag-Ac-, demonstrando margem de segurança confiável no reconhecimento do analito de interesse. O imunossensor proposto para detecção de Leishmaniose infantum apresentou boas perspectivas para aplicação ao diagnóstico da doença, podendo-se tornar mais uma alternativa para realização de testes rápidos e de simples aplicação para detecção de LVC.
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    Detecção eletroquímica de ácido úrico utilizando eletrodos de grafite modificados com azul da Prússia / Poli(ácido 4-aminosalicílico) / Uricase
    (UFVJM, 2017) Paula, Fernanda de Souza; Ferreira, Lucas Franco; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Ferreira, Lucas Franco; Santos, Wallans Torres Pio dos; Vieira, Flaviana Tavares
    O trabalho investiga a utilização de plataformas eletroquímicas contendo filmes poliméricos derivados do ácido 4-aminosalicico (4-AMS) para imobilização da enzima Urato oxidase (UOx) visando aplicação na quantificação de ácido úrico (AU) em amostras de urina. Investigou-se a eletrodeposição do 4-AMS pelas técnicas de voltametria cíclica (VC) e cronoamperometria (CA) sobre eletrodos de grafite (EG). Por VC foram realizados 100 ciclos de potencial na faixa de -0,25 a 1,25 V à 50 mV/s em solução 2,50 mM do monômero preparado em H2SO4 0,50 M. Utilizando a CA, a eletropolimerização foi realizada a potencial constante de +0,928 V durante 5600s no mesmo meio reacional utilizado na VC. O poli(4-AMS) obtido por VC e CA mostrou dois pares redox, os quais estão relacionados a eletroatividade do filme polimérico, na região de potencial de +0,50/+0,40 V. Contudo, maiores valores de Ipa e Ipc foram obtidos para os eletrodos modificados por VC, sugerindo que estes filmes são mais eletroativos. A deposição do azul da Prússia (AP), mediador da reação de peróxido, foi investigada sobre os EG, com posterior modificação com poli(4-AMS). Notou-se que a presença do AP não altera o perfil voltamétrico da eletropolimerização do 4-AMS. Contudo, quando comparada com a eletropolimerização somente nos EG, obteve-se filmes mais resistivos e com menor eletroatividade. Analisando as propriedades eletroquímicas e morfológicas, por VC conseguiuse filmes mais uniformes, com maior quantidade de material depositado e maior eletroatividade. A eletropolimerização foi realizada também sobre eletrodos impressos de grafite contendo azul da Prússia (EI/AP), onde posteriormente imobilizou-se 5 U da UOx, e o biossensor foi acoplado a uma célula de fluxo num sistema de análise por injeção em fluxo (FIA) de linha única. A vazão e o volume da alça de amostragem foram otimizados em 2,10 mL/min e 200 μL, repectivamente. O valor de pH da solução do analito foi otimizado em 8,27. Medidas de reprodutibilidade mostraram desvio padrão de 2,15% (n=10). O biossensor respondeu linearmente para AU na faixa de 1,0 x 10-5 a 2,0 x 10-4 M, com limite de detecção de 3,0 μM. Amostras de urina foram diluídas (1:10) e injetadas diretamente no biossensor. A reposta foi reprodutível mostrando baixo desvio padrão para as medidas, e valores encontrados dentro da faixa esperada para o analito em amostras de urina. Testes de adição e recuperação mostraram valores de 97,35% (2,43). O biossensor mostrou-se bastante promissor para a proposta do trabalho, apresentando resultados muito satisfatórios para as análises e parâmetros investigados.