Desenvolvimento de uma plataforma de biossensioramento com eletrodo a base de nanofios de niobato de sódio para detecção de RNA viral: proposta para aplicação na detecção de SARS-CoV-2

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Gotardi, Jessica
• Orientador(a): Pilger, Diogo Andre
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: SARS-CoV-2; DNA; Técnicas biossensoriais
• Palavras-chave em Inglês: Biosensor; Genosensor; Niobium oxide; Diagnosis
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/273183

A partir de março de 2020 a doença causada pelo vírus SARS-CoV-2 tornou-se um problema de saúde pública e, apesar dos altos índices relatados, existe uma grande subnotificação evidenciando-se a necessidade de tecnologias de diagnóstico de amplo acesso, sensíveis e de baixo custo. Esta tese objetivou a revisão da literatura na área de biossensores eletroquímicos baseados em óxidos de nióbio, além de, considerando o cenário previamente exposto, desenvolver uma plataforma a base nanofios de niobato de sódio com sondas de ácidos nucleicos imobilizadas (genosensor) que possa ser empregada para a identificação de SARS-CoV-2 e que possa ser facilmente adaptada para qualquer outro patógeno. Através do artigo de revisão da literatura, foi possível verificar o potencial de aplicação de óxidos de nióbio como biossensores eletroquímicos, além da importância da nanoestruturação destes óxidos. Para o desenvolvimento da plataforma, foi realizada a construção de 3 tipos distintos de eletrodos suportando a camada de nanofios de niobato de sódio em diferentes coletores de corrente (Nb-NW, FTO-NW e Gf-NW; camada de nanofios de niobato de sódio suportada em bulk de nióbio, vidro condutor e bastão de grafite, respectivamente), metodologias de funcionalização e imobilização de sondas de fitas simples de DNA foram desenvolvidas, além da realização das caracterizações físico-química, morfológica e eletroquímica do dispositivo. Visando a simplificação da construção da plataforma, inicialmente a imobilização por interação eletrostática foi testada, sendo possível a visualização da resposta eletroquímica associada a quantidade de ácido nucleico, porém, foi possível verificar a fraca estabilidade da interação da probe com a superfície do eletrodo. Para ampliar esta estabilidade, a metodologia de funcionalização dos eletrodos foi padronizada recobrindo a superfície dos nanofios com quitosana e glutaraldeído por dip coating, posteriormente imobilizando de forma covalente sondas de DNA modificadas com grupamento amina. Após a confirmação da estabilidade desta imobilização, o bloqueio da superfície foi realizado com BSA (albumina de soro bovino). Todas as etapas de construção foram caracterizadas por ensaios eletroquímicos de VC (voltametria cíclica) e EIE (espectroscopia de impedância eletroquímica), demonstrando que a funcionalização da superfície com quitosana gera diminuição da resistência do sistema, enquanto que a funcionalização com glutaraldeído, a imobilização da probe e o bloqueio dos sítios livres de glutaraldeído geram um aumento da resistência, sempre em comparação com a etapa anterior de construção. Por fim, ensaios de hibridização foram realizados, demonstrando que foi possível detectar o fenômeno de formação dos híbridos constatado pela aparição de nova contante de tempo e aumento dos valeres de resistência total do sistema encontrados por EIE. Entretanto, se faz necessária a otimização das condições para o aumento da seletividade do método. Resultados preliminares indicam a importância do tempo de incubação e da utilização de soluções tampão de hibridização, como SSPE (solução tampão fosfato de sódio salina EDTA) e SSC (solução tampão salina sódio citrato), durante o protocolo de hibridização. Além do artigo de revisão e desenvolvimento metodológico proposto, a partir desta tese também foi possível o pedido de depósito de patente para a proteção intelectual da aplicação e metodologia desenvolvida, além da elaboração de trabalhos complementares abordando a metodologia de retirada da camada de nanofios do bulk para a construção de diferentes configurações de eletrodos e a influência dos componentes do eletrólito na resposta eletroquímica de biossensores.