SARS-CoV-2: detecção colorimétrica e eletroquímica do RNA viral em amostras de saliva humana
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
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| Palavras-chave em Inglês: | |
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| Link de acesso: | https://hdl.handle.net/20.500.14289/22823 |
Resumo: | SARS-CoV-2: Colorimetric and electrochemical detection of viral RNA in human saliva samples. The emergence and rapid spread of respiratory and systemic viruses have significantly marked the global health scenario in recent decades. From HIV to SARS-CoV-2, viral agents have caused health crises with high human and economic costs, reinforcing the importance of effective surveillance, diagnosis, and containment strategies. Despite the reduction in deaths due to vaccination, mass testing remains an essential measure, but still insufficient in Brazil due to limitations in cost, accessibility, and infrastructure. This work aimed to develop simpler, faster, and lower-cost molecular assays for the detection of SARS-CoV-2 RNA in saliva samples. Two methods were proposed: a colorimetric method, compatible with microtubes or 96-well microplates, and an electrochemical method, applicable in unit cells or arrays of eight cells. The assays are based on the use of magnetic particles functionalized with carboxyl groups to capture the target by anchoring DNA probes complementary to the sequences of the N gene, present in the SARS-CoV-2 RNA. Detection and quantification are performed without the need for electrode modification, extraction or amplification of genetic material. The experimental conditions were optimized and tested both on fortified saliva samples and on real samples from patients already diagnosed using the standard technique. Limits of detection and quantification ranging from fmol L⁻¹ to pmol L⁻¹ with a wide linear range were obtained. The sensitivity and specificity of the methods were determined by constructing a ROC curve for predictive analysis and compared to the standard RT-PCR method. |
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From HIV to SARS-CoV-2, viral agents have caused health crises with high human and economic costs, reinforcing the importance of effective surveillance, diagnosis, and containment strategies. Despite the reduction in deaths due to vaccination, mass testing remains an essential measure, but still insufficient in Brazil due to limitations in cost, accessibility, and infrastructure. This work aimed to develop simpler, faster, and lower-cost molecular assays for the detection of SARS-CoV-2 RNA in saliva samples. Two methods were proposed: a colorimetric method, compatible with microtubes or 96-well microplates, and an electrochemical method, applicable in unit cells or arrays of eight cells. The assays are based on the use of magnetic particles functionalized with carboxyl groups to capture the target by anchoring DNA probes complementary to the sequences of the N gene, present in the SARS-CoV-2 RNA. Detection and quantification are performed without the need for electrode modification, extraction or amplification of genetic material. The experimental conditions were optimized and tested both on fortified saliva samples and on real samples from patients already diagnosed using the standard technique. Limits of detection and quantification ranging from fmol L⁻¹ to pmol L⁻¹ with a wide linear range were obtained. The sensitivity and specificity of the methods were determined by constructing a ROC curve for predictive analysis and compared to the standard RT-PCR method.SARS-CoV-2: Detecção colorimétrica e eletroquímica do RNA viral em amostras de saliva humana. O surgimento e a rápida disseminação de vírus respiratórios e sistêmicos têm marcado de forma significativa o cenário da saúde global nas últimas décadas. Do HIV ao SARS-CoV-2, agentes virais têm provocado crises sanitárias com alto custo humano e econômico, reforçando a importância de estratégias eficazes de vigilância, diagnóstico e contenção. Apesar da redução nos óbitos devido à vacinação, a testagem em massa continua sendo uma medida essencial, mas ainda insuficiente no Brasil devido às limitações de custo, acessibilidade e infraestrutura. Este trabalho teve como objetivo desenvolver ensaios moleculares mais simples, rápidos e de menor custo para detecção do RNA do SARS-CoV-2 em amostras de saliva. Foram desenvolvidos dois métodos: um colorimétrico, compatível com microtubos ou microplacas de 96 poços, e outro eletroquímico, aplicável em células unitárias ou arranjos de oito células. Os ensaios são baseados no uso de partículas magnéticas funcionalizadas com grupos carboxila para a captura do alvo a partir do ancoramento de sondas de DNA complementares às sequências do gene N, presente no RNA de SARS-CoV-2. A detecção e quantificação são realizadas sem necessidade de etapas de modificação do eletrodo, extração ou amplificação do material genético. As condições experimentais foram otimizadas e testadas tanto em amostras de saliva fortificadas quanto em amostras reais de pacientes já diagnosticados pela técnica padrão. Foram obtidos limites de detecção e quantificação que variam de fmol L⁻¹ a pmol L⁻¹ com ampla faixa linear, a sensibilidade e especificidade dos métodos foram determinados a partir da construção de uma curva ROC de análise preditiva e comparados ao método padrão RT-PCR.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessElectrochemicalDetectionCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ELETROANALITICACOVID19SARS-CoV-2SARS-CoV-2: detecção colorimétrica e eletroquímica do RNA viral em amostras de saliva humanaSARS-CoV-2: colorimetric and electrochemical detection of viral RNA in human saliva samplesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTese de Doutorado_Miranda.pdfTese_Doutorado_Wyllian_Neves_Miranda_Final_Deposito_tese.pdfapplication/pdf3474897https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/59276db8-e452-4be6-9145-7802c711bd44/download17fa7dc7d8212d5396ecec5f647bd571MD55trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8906https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/3e048127-11e3-4af3-979a-315de05196b4/downloadfba754f0467e45ac3862bc2533fb2736MD52falseAnonymousREADTEXTTese de Doutorado_Miranda.pdf.txtTese de Doutorado_Miranda.pdf.txtExtracted texttext/plain103252https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/9edb6314-9256-44d9-82be-8cac57584413/downloadf533cf77cb15f319401fd28041cd03afMD56falseAnonymousREADTHUMBNAILTese de Doutorado_Miranda.pdf.jpgTese de Doutorado_Miranda.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg5348https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/ccc69b31-261b-43c4-afae-07a3057ef9a7/download8488558d5711a8a08aecbffc21f9b577MD57falseAnonymousREAD20.500.14289/228232025-10-02T16:16:58.698934Zhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/22823https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-10-02T16:16:58Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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