Desenvolvimento de dispositivos eletroquímicos descartáveis e reutilizáveis para detecção de biomarcadores de interesse clínico
| Ano de defesa: | 2023 |
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de São Carlos
Câmpus Sorocaba |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-So
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
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| Link de acesso: | https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/18940 |
Resumo: | In recent years, the search for new electrochemical devices that allow reliable, fast, easily accessible, highly sensitive, miniaturized and portable analyses has been required. Furthermore, they enable point-of-care analysis, which allows decentralized clinical monitoring, which decreases the cost and provides an improvement in the quality of health life of the human being. In this context, the first chapter details the development of a low-cost, easy-to-produce disposable electrochemical sensor composed of a conductive ink modified with Prussian blue for the enzymatic and non-enzymatic detection of the biomarker’s uric acid, hydrogen peroxide and glucose. The sensor developed was applied as a wearable sensor in a 3D-printed device for real-time monitoring of synthetic biological fluid. The estimated cost per sensor and biosensor unit was R$4.71 and for the biosensor it was R$6.89, which makes these platforms attractive compared to traditional laboratory tests. The second chapter deals with the development of an electrochemical sensor and immunosensor for the detection of L-Cysteine (L-Cys) and the Spike protein of the SARS-CoV-2 virus. The applicability of the immunosensor for detecting the Spike protein was proven in synthetic saliva samples, thus demonstrating its efficiency in relation to the gold standard RT-PCR technique. Low LODs were demonstrated for L-Cys (0.7 μmol L−1) and Spike protein (0.7 and 1.0 pmol L−1). The third chapter describes the use of fallen tree leaves from the Persea americana Mill species as a substrate for the manufacture of electrochemical sensors using CO2 lasers. The application of the sensor for the detection of dopamine (DA) showed interesting analytical characteristics such as good repeatability and reproducibility, with values of 1.46% and 6.47%, respectively. The use of this type of substrate presents an innovative and high-potential approach as a sustainable and ecological alternative to traditional sensor substrates. Finally, the fourth chapter describes how to obtain easy-to-produce, reusable and low-cost platforms for the development of analytical devices with characteristics suitable for multiplexed analysis. The detection of L-Dopa and DA showed low LOD values of 0.11 and 0.26 µmol L−1, respectively. In this way, it is hoped that the new devices presented here will help make diagnoses more accessible and more cost-effective for the population. |
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Blasques, Rodrigo VieiraJanegitz, Bruno Camposhttp://lattes.cnpq.br/7746094938977989http://lattes.cnpq.br/5206730551661715https://orcid.org/0000-0001-7059-31458da2dc83-7f22-43f5-beda-c3f1d771d8502023-11-23T20:27:40Z2023-11-23T20:27:40Z2023-11-08BLASQUES, Rodrigo Vieira. Desenvolvimento de dispositivos eletroquímicos descartáveis e reutilizáveis para detecção de biomarcadores de interesse clínico. 2023. Tese (Doutorado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/18940.https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/18940In recent years, the search for new electrochemical devices that allow reliable, fast, easily accessible, highly sensitive, miniaturized and portable analyses has been required. Furthermore, they enable point-of-care analysis, which allows decentralized clinical monitoring, which decreases the cost and provides an improvement in the quality of health life of the human being. In this context, the first chapter details the development of a low-cost, easy-to-produce disposable electrochemical sensor composed of a conductive ink modified with Prussian blue for the enzymatic and non-enzymatic detection of the biomarker’s uric acid, hydrogen peroxide and glucose. The sensor developed was applied as a wearable sensor in a 3D-printed device for real-time monitoring of synthetic biological fluid. The estimated cost per sensor and biosensor unit was R$4.71 and for the biosensor it was R$6.89, which makes these platforms attractive compared to traditional laboratory tests. The second chapter deals with the development of an electrochemical sensor and immunosensor for the detection of L-Cysteine (L-Cys) and the Spike protein of the SARS-CoV-2 virus. The applicability of the immunosensor for detecting the Spike protein was proven in synthetic saliva samples, thus demonstrating its efficiency in relation to the gold standard RT-PCR technique. Low LODs were demonstrated for L-Cys (0.7 μmol L−1) and Spike protein (0.7 and 1.0 pmol L−1). The third chapter describes the use of fallen tree leaves from the Persea americana Mill species as a substrate for the manufacture of electrochemical sensors using CO2 lasers. The application of the sensor for the detection of dopamine (DA) showed interesting analytical characteristics such as good repeatability and reproducibility, with values of 1.46% and 6.47%, respectively. The use of this type of substrate presents an innovative and high-potential approach as a sustainable and ecological alternative to traditional sensor substrates. Finally, the fourth chapter describes how to obtain easy-to-produce, reusable and low-cost platforms for the development of analytical devices with characteristics suitable for multiplexed analysis. The detection of L-Dopa and DA showed low LOD values of 0.11 and 0.26 µmol L−1, respectively. In this way, it is hoped that the new devices presented here will help make diagnoses more accessible and more cost-effective for the population.Nos últimos anos, a busca por novos dispositivos eletroquímicos que permitam a realização de análises confiáveis, rápidas, acessíveis, com alta sensibilidade, e portabilidade tem sido requerida. Além disso, possibilitam análises point-of-care, o que permite o monitoramento clínico descentralizado, o que diminui o custo assistencial e proporciona uma melhora na qualidade de vida de saúde dos seres humanos. Nesse contexto, no primeiro capítulo detalha-se o desenvolvimento de um sensor eletroquímico descartável de baixo custo e fácil produção composto por uma tinta condutora modificada com azul da Prússia para a detecção enzimática e não enzimática dos biomarcadores ácido úrico, peróxido de hidrogênio e glicose. O sensor desenvolvido foi aplicado como um sensor vestível em um dispositivo impresso em 3D para o monitoramento em tempo real de fluido biológico sintético. O custo estimado por unidade de sensor e biossensor foi de R$ 4,71 e para o biossensor foi de R$ 6,89, o que torna essas plataformas atrativas diante dos testes laboratoriais tradicionais. O segundo capítulo trata do desenvolvimento de um sensor e imunossensor eletroquímico para a detecção da L-Cisteína (L-Cys) e da proteína Spike do vírus SARS-CoV-2. A aplicabilidade do imunossensor para deteção da proteína Spike foi comprovada em amostras sintéticas de saliva, demonstrando assim sua eficiência em relação à técnica padrão-ouro de RT-PCR. Baixos LOD foram demonstrados para a L-Cys (0,7 μmol L−1) e proteína Spike (0,7 e 1,0 pmol L−1). O terceiro capítulo descreve uso de folhas de árvores caídas da espécie Persea americana Mill como substrato para a fabricação de sensores eletroquímicos através do uso de lasers CO2. A aplicação do sensor para a detecção de dopamina (DA) demonstrou características analíticas interessantes como boa repetibilidade e reprodutibilidade, com valores de 1,46% e 6,47%, respectivamente. A utilização desse tipo de substrato apresenta abordagem inovadora e de alto potencial como uma alternativa sustentável e ecológica aos substratos de sensores tradicionais. Por fim, o quarto capítulo descreve a obtenção de plataformas de fácil produção, reutilizáveis e de baixo custo para o desenvolvimento de dispositivos analíticos com características adequadas para análises multiplexadas. A detecção de L-Dopa e DA apresentou baixos valores de LOD de 0,11 e 0,26 µmol L−1, respectivamente. Deste modo, espera-se que os novos dispositivos aqui apresentados auxiliem em diagnósticos mais acessíveis e com melhor custo-benefício para a população.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)88887.504861/2020-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus SorocabaPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-SoUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessTinta CondutoraImunossensor EletroquímicoBiomarcador(Bio)sensorLaser CO2Plataforma ReutilizávelConductive InkElectrochemical ImmunosensorBiomarkerCO2 laserReusable PlatformCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ELETROANALITICADesenvolvimento de dispositivos eletroquímicos descartáveis e reutilizáveis para detecção de biomarcadores de interesse clínicoDevelopment of disposable and reusable electrochemical devices for the detection of biomarkers of clinical interestinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis600600f8df624d-6e56-4712-81e8-e18c1d74eacfreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTese Doutorado Rodrigo Blasques_Corrigida.pdfTese Doutorado Rodrigo Blasques_Corrigida.pdfTese Doutorado Rodrigo Blasques_Corrigidaapplication/pdf8613123https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/28199ffa-8d9a-4cb4-85d3-b09045e56e57/download935ef26c20285b97e33d3b4d2c88acd8MD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/8e40e69f-1f88-474d-8d96-8ff31644d849/downloadf337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52falseAnonymousREADTEXTTese Doutorado Rodrigo Blasques_Corrigida.pdf.txtTese Doutorado Rodrigo Blasques_Corrigida.pdf.txtExtracted texttext/plain402707https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/27b1eced-2ce0-44ec-b1d8-73c7bc47cc55/download84803a5ac6cf90d187a212da499c2167MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILTese Doutorado Rodrigo Blasques_Corrigida.pdf.jpgTese Doutorado Rodrigo Blasques_Corrigida.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg2374https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/ba80d5c4-9185-46cf-b911-599122552cfd/download6d086b66d5c20879e2ce6d1fc8dc6e5eMD54falseAnonymousREAD20.500.14289/189402025-02-06 00:48:03.505http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/18940https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-06T03:48:03Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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In recent years, the search for new electrochemical devices that allow reliable, fast, easily accessible, highly sensitive, miniaturized and portable analyses has been required. Furthermore, they enable point-of-care analysis, which allows decentralized clinical monitoring, which decreases the cost and provides an improvement in the quality of health life of the human being. In this context, the first chapter details the development of a low-cost, easy-to-produce disposable electrochemical sensor composed of a conductive ink modified with Prussian blue for the enzymatic and non-enzymatic detection of the biomarker’s uric acid, hydrogen peroxide and glucose. The sensor developed was applied as a wearable sensor in a 3D-printed device for real-time monitoring of synthetic biological fluid. The estimated cost per sensor and biosensor unit was R$4.71 and for the biosensor it was R$6.89, which makes these platforms attractive compared to traditional laboratory tests. The second chapter deals with the development of an electrochemical sensor and immunosensor for the detection of L-Cysteine (L-Cys) and the Spike protein of the SARS-CoV-2 virus. The applicability of the immunosensor for detecting the Spike protein was proven in synthetic saliva samples, thus demonstrating its efficiency in relation to the gold standard RT-PCR technique. Low LODs were demonstrated for L-Cys (0.7 μmol L−1) and Spike protein (0.7 and 1.0 pmol L−1). The third chapter describes the use of fallen tree leaves from the Persea americana Mill species as a substrate for the manufacture of electrochemical sensors using CO2 lasers. The application of the sensor for the detection of dopamine (DA) showed interesting analytical characteristics such as good repeatability and reproducibility, with values of 1.46% and 6.47%, respectively. The use of this type of substrate presents an innovative and high-potential approach as a sustainable and ecological alternative to traditional sensor substrates. Finally, the fourth chapter describes how to obtain easy-to-produce, reusable and low-cost platforms for the development of analytical devices with characteristics suitable for multiplexed analysis. The detection of L-Dopa and DA showed low LOD values of 0.11 and 0.26 µmol L−1, respectively. In this way, it is hoped that the new devices presented here will help make diagnoses more accessible and more cost-effective for the population. |
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