Biossensor eletroquímico de ureia com detector potenciométrico para monitoramento de doença renal causada pelo SARS-COV-2

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: SANTOS, Kleilton Oliveira.
• Orientador(a): FOOK, Marcus Vinicius Lia.
• Banca de defesa: CARDOSO, Márcio José Batista., TAVARES, Albaniza Alves., SILVA, Suedina Maria de Lima., NEVES, Gelmires de Araújo.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande
• Programa de Pós-Graduação: PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
• Departamento: Centro de Ciências e Tecnologia - CCT
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Ureia; Biossensores; COVID-19; Insuficiência renal; Urea; Biosensors; Renal failure
• Área do conhecimento CNPq: Engenharia de Materiais
• Link de acesso: https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/41154

O COVID-19 é conhecido por causar danos alveolares difusos e insuficiência respiratória aguda, podendo afetar os rins e levar à Insuficiência Renal Aguda (IRA), uma condição grave e potencialmente fatal. A prevenção e o diagnóstico precoce são fundamentais, pois muitas doenças renais só se tornam evidentes clinicamente quando mais de 50% a 75% da função renal já está comprometida. Com base nesses desafios, o desenvolvimento de biossensores para diagnóstico renal tem sido uma área de pesquisa significativa. Esses dispositivos possibilitam um diagnóstico precoce, permitindo intervenções terapêuticas mais eficazes e melhorando os desfechos clínicos dos pacientes. Este trabalho teve por objetivo desenvolver um biossensor eletroquímico de ureia com detector potenciométrico para auxiliar no monitoramento da insuficiência renal associada ao coronavírus SARS-CoV-2. O biossensor foi produzido utilizando a técnica de impressão em tela, resultando na formação de dois eletrodos (sensor e referência) em uma fita condutiva de cobre. Posteriormente, foi realizada a eletrodeposição de antimônio nos eletrodos e aplicação de tinta de prata contendo a enzima urease sobre o eletrodo sensor. A enzima urease foi extraída do feijão de porco e caracterizada por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), atividade enzimática/parâmetros cinéticos e potencial hidrogeniônico (pH). Os biossensores foram caracterizados por microscopia ótica (MO), difração de raios X (DRX), resistência e condutividade elétrica, sensibilidade e faixa de linearidade, período de estabilidade/tempo de resposta e reprodutibilidade. O detector potenciométrico foi desenvolvido a partir de um software <Proteus= e do software <Arduino IDE=, que em seguida foram transferidos para um microcontrolador arduino nano. Sua carcaça foi desenvolvida no software Shapr 3D e impressa em uma impressora 3D, utilizando o polímero poliácido lático (PLA), ao qual foi inserido o seu sistema eletrônico e software necessários para seu funcionamento. O extrato de feijão de porco contendo a enzima urease, apresentou bandas de absorção característicos da enzima urease e comportamento de Michaelis – Menten, apresentando afinidade com seu substrato ureia a concentrações máximas de 60mmol.L-1. Os biossensores apresentaram uma estrutura lisa e plana sob uma determinada orientação com efetiva eletrodeposição de antimônio sobre toda a superfície do cobre e presença de partículas de prata em toda a superfície do eletrodosensor. Na análise de DRX, foram observados picos característicos de materiais cristalinos, o que favorece o desempenho dos biossensores ao manterem suas propriedades de condutividade, essenciais para o seu funcionamento. A resposta potenciométrica do biossensor foi analisada em relação a diferentes concentrações de solução de ureia, demonstrando uma faixa linear e sensibilidade nas concentrações variando entre 15 e 75 mg/dL. O limite de detecção foi investigado e estabelecido em 75 mg/dL. Além disso, o tempo de resposta do biossensor foi determinado como sendo 60 segundos, apresentando boa reprodutibilidade. O detector potenciométrico foi capaz de realizar medidas diretas, convertendo a diferença de potencial (ddp) obtida na reação dos biossensores, em concentração de ureia presente nas amostras em mg/dL. Com esses resultados podemos inferir que a metodologia aplicada no desenvolvimento do biossensor eletroquímico e do seu detector foi eficaz como biossensor eletroquímico de ureia.