Desenvolvimento de biossensores eletroquímicos, utilizando matriz polimérica modificada com biomoléculas, para o diagnóstico de câncer de próstata e hepatite C

The development of biologic sensors has become a wide activity in science seeking mainly health and environmental issues. The biosensor development in laboratory has been investigated by many researchers seeking sensitivity, specific, low cost and portable devices. The electrochemical techniques are used in the largest number of works due to the easiness in the process and in the instrumentation, allowing for the rapid and reliable results. Modified electrodes with conducting polymers have been used because they improve the analytical response in addition to aid in the biomolecule immobilization. This work aimed the use of graphite electrodes and graphite electrodes modified with poly(3-aminophenol) for the construction of DNAbased biosensors for the detection of hepatitis C virus and prostate cancer. The polymer presents adequate conditions (ease in formation, thermal and electrochemical stability besides the presence of functionalizations in its structure) for the sensor construction. The denatured PCR products were successfully immobilized over the polymeric matrix. The hybridization indirect detections were performed using ethidium bromide (EB) oxidation signal. The detection system for prostate cancer and hepatitis C was optimized with 15 minutes of interaction between target and probe, concentration of EB at 0.54 mmol.dm-3, detection limit of 16 and 19 ng and quantification limit of 54 and 64 ng for prostate cancer and hepatitis C, respectively and lifetime for the sensors of 60 days. Electrochemical impedance spectra were obtained proving the probe and target immobilization efficiency due to electrostatic differences between the anionic solution and the immobilized material. Increase in resistance and capacitance values of the systems containing the probe for the systems containing the targets shown a response difference, qualitatively. A mathematic model based on factorial design planning between EB and Calf Thymus DNA was performed through fluorescence spectroscopy, UV-visible spectroscopy and differential pulse voltammetry. A proportion of 6:1 for DNA/EB was found the best condition and, in the working range of this study, the influence of sodium chloride was investigated, with the better results for a concentration of 20 mmol.dm-3.Doutor em QuímicaA construção de sensores biológicos tem se tornado uma atividade ampla no ramo da ciência visando principalmente questões de saúde e de meio ambiente. O desenvolvimento desses biossensores em laboratório tem sido trabalhado por vários grupos de pesquisa, buscando dispositivos, específicos, de baixo custo e de fácil manuseio e preparação. As técnicas eletroquímicas são as que concentram o maior número de trabalhos realizados devido à facilidade no processo e na instrumentação, permitindo obter resultados rápidos e confiáveis. Eletrodos modificados com polímeros condutores estão sendo utilizados, pois melhoram a resposta analítica além de auxiliar na imobilização das biomoléculas em questão. Este trabalho visou a utilização de eletrodos de grafite e eletrodos de grafite modificados com o polímero poli(3- aminofenol) para construção de biossensores baseados em DNA para detecção do vírus da hepatite C e câncer de próstata. O polímero apresenta condições adequadas (facilidade na formação, estabilidade térmica e eletroquímica, além da possibilidade de funcionalizações na estrutura) para a construção dos sensores. Os produtos de PCR desnaturados foram imobilizados com sucesso na matriz polimérica. A detecção indireta de hibridização foi realizada utilizando sinal de oxidação de brometo de etídio (BE). O sistema de detecção para o câncer de próstata e hepatite C foi otimizado com 15 minutos de interação do alvo com a sonda, concentração de BE a 0,54 mmol.dm-3, limite de detecção de 16 e 19 ng e quantificação de 54 e 64 ng para o câncer de próstata e hepatite C, respectivamente, e estabilidade para os sensores de 60 dias. Espectros de impedância eletroquímica foram obtidos comprovando a eficiência na imobilização da sondas e alvos devido às diferenças eletrostáticas entre a solução aniônica e os materiais imobilizados. Aumento nos valores de resistência e capacitância dos sistemas contendo a sonda para os sistemas contendo os alvos mostraram qualitativamente uma diferença nas respostas. Um modelo matemático baseado em planejamentos fatoriais entre BE e DNA de Calf Thymus foi feito através de medidas de espectroscopia de fluorescência, UV-visível e voltametria de pulso diferencial. Uma proporção de 6:1 de DNA/BE foi determinada como melhor e, na faixa trabalhada neste estudo, a influência de cloreto de sódio foi investigada, com melhores resultados a uma concentração de 20 mmol.dm-3

Eletropolimerização de aminofenóis para desenvolvimento de biossensores eletroquímicos aplicados à detecção de gene específico para câncer de próstata

The prostate cancer in initial stages is completely asymptomatic. It is detected in routine exams by digital rectal exam. The diagnosis by PSA must be followed by a rectal ultrasonography being necessary the development of diagnostic platforms that may generate fast results with specificity, sensibility and low costs, features found on biological sensors. Among these biosensors, there are those based on DNA. Polymers as poly(aminophenols) are support matrices and can be used for the immobilization of biomolecules due to their features such as excellent permeability, selectivity, reproducibility and fast response. It was possible the electropolymerization of 2-aminophenol and 3-aminophenol. This polymer presents a self-limited growth and non-conducting behavior, confirmed in solution containing the redox pair Fe2+/Fe3+ while that polymer presents a polymeric film with conducting properties. These data are corroborated by EIS through analysis of resistance values, low for poly(2-aminophenol) and high for poly(3-aminophenol). Measurements of mass made by MECQ points a greater amount of polymeric film for poly(3-aminophenol) than for poly(2-aminophenol). Increasing the pH values results in a shift on the potential of the monomer oxidation to more cathodic potentials and a decreasing on the current values. SEMs and AFMs show rough films with different thickness, thinner to poly(3-aminophenol). FTIR results suggest possible polymerization through NH2 with the presence of free OH bands, due to the possibility of C-N-C bounds of secondary aromatic amines. The detection of purinic and pyrimidinic bases, isolated and in a mix, was possible showing that the interactions between them and the polymeric films occur by a similar mechanism. Experiments of immobilization of prostate cancer specific PCR products, with 277 base pairs were performed, denatured and hybridizated with ferrocenecarboxyaldheyde as mediator for the detection process. It is possible the construction of modified electrodes with polymeric films derived from 2-aminophenol and 3-aminophenol, presenting distinct spectroscopic and electrochemical properties. The polymers can be used as DNA nitrogenated bases detection matrices and they have the possibility of being used for biosensor construction.Mestre em QuímicaO câncer de próstata em estágio inicial é completamente assintomático, só sendo detectado em exames de rotina pelo exame de toque retal. Os diagnósticos pelo PSA ainda devem ser seguidos de uma ultrasonografia retal, sendo necessário o desenvolvimento de plataformas diagnósticas que possam gerar resultados com rapidez, especificidade, sensibilidade e baixo custo, características encontradas nos sensores biológicos. Dentre esses biossensores, existem aqueles baseados em DNA. Polímeros, tais como poli(aminofenóis) são matrizes suporte e podem ser utilizadas para a imobilização de biomoléculas devido às características que apresentam, tais como, excelente permeabilidade, seletividade, reprodutibilidade e tempo de resposta rápida. Foi possível a eletropolimerização de 2-aminofenol e 3-aminofenol. O polímero deste apresenta um crescimento auto-limitado e características não-condutoras, confirmadas em solução contendo o par redox Fe2+/Fe3+ enquanto que o polímero daquele apresenta um filme polimérico com características condutoras. Esses dados são corroborados por EIE, através de análise dos valores de resistência, baixos para o poli(2-aminofenol) e altos para o poli(3-aminofenol). Medidas de massa realizadas por MECQ indicam uma maior quantidade de filme polimérico formado para o poli(3-aminofenol) do que para o poli(2-aminofenol). Aumentando o pH das soluções ocorre um deslocamento no potencial de oxidação do monômero para potenciais mais catódicos e uma diminuição nos valores de corrente. MEVs e MFAs mostram filmes com características rugosas e espessuras diferentes, mais finos para o poli(3-aminofenol). Os resultados por FTIR sugerem possível polimerização via NH2 com presença de bandas de -OH livres, pela possibilidade de ligações tipo C-N-C de bandas de aminas aromáticas secundárias. A detecção das bases purínicas e pirimidínicas isoladas e em uma mistura única foi possível mostrando que as interações entre elas e os filmes poliméricos ocorrem por um mecanismo similar. Foram realizados experimentos de imobilização dos produtos de PCR específicos para câncer de próstata, com 277 pares de base, desnaturados e hibridizados, com a utilização do ferrocenocarboxialdeído como mediador do processo de detecção. É possível a construção de eletrodos modificados com filmes poliméricos derivados de 2-aminofenol e 3-aminofenol, apresentando características espectroscópicas e eletroquímicas distintas. Os polímeros podem ser usados como matrizes de detecções de bases nitrogenadas de DNA e para construção de biossensores

Label-free electrochemical impedance immunosensor based on modified screen-printed gold electrodes for the diagnosis of canine visceral leishmaniasis.

Leishmaniasis is a disease with high impact on public health in many countries. Visceral leishmaniasis (VL) is a vectorial zoonosis, with dogs as primary reservoirs in the domestic environment. VL presents high morbidity, mortality and importance in epidemiology in the American continent. In the present study, the first label-free electrochemical impedance immunosensor using screen-printed electrodes (SPEs) for the detection of anti-Leishmania infantum antibodies was developed. The soluble antigens of L. infantum were immobilized on an SPE by a 3-mercaptopropionic acid monolayer. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for detecting bimolecular interactions occurring at the electrode surface. The addition of real samples consisting of canine and human sera positive and negative for VL presented high sensitivity and selectivity through EIS. Based on the results, a sensitive, specific, rapid and simple immunosensor was developed successfully with potential application for the serological diagnosis of leishmaniasis disease

A Biosensor Using Poly(4-Aminophenol)/acetylcholinesterase modified graphite electrode for the detection of dichlorvos

The properties of poly(4-aminophenol) modified graphite electrode as material for the immobilization of acetylcholinesterase were investigated by the Cyclic Voltammetry, Electrochemical Impedance Spectroscopy and Atomic Force Microscopy. The polymer was deposited on graphite electrode surface by the oxidation of 4-aminophenol and then acetylcholinesterase was immobilized on the surface of the electrode. The biosensor coupled in the continuous flow system was employed for the detection of dichlorvos. The detection and quantification limits were 0.8 and 2.4 μmol L-1 dichlorvos, respectively. Graphite electrodes modified with the poly(4-aminophenol) showed to be an efficient and promising material for immobilization of acetylcholinesterase enzyme. The proposed method requires simple parts which are easy to build, involves only one biosensor and the potentiometric detection is simple

Effectiveness of teriflunomide on No Evidence of Disease Activity and cognition in relapsing remitting multiple sclerosis: results of the NEDA3PLUS study

Background: Cognitive impairment (CI) is a prevalent and debilitating manifestation of multiple sclerosis (MS); however, it is not included in the widely used concept of No Evidence of Disease Activity (NEDA-3). We expanded the NEDA-3 concept to NEDA-3 + by encompassing CI assessed through the Symbol Digit Modality Test (SDMT) and evaluated the effect of teriflunomide on NEDA3 + in patients treated in a real-world setting. The value of NEDA-3 + in predicting disability progression was also assessed. Methods: This 96-weeks observational study enrolled patients already on treatment with teriflunomide for ≥ 24 weeks. The predictiveness of NEDA-3 and NEDA-3 + at 48 weeks on the change in motor disability at 96 weeks was compared through a two-sided McNemar test. Results: The full analysis set (n = 128; 38% treatment naïve) featured relatively low level of disability (baseline EDSS = 1.97 ± 1.33). NEDA-3 and NEDA-3 + statuses were achieved by 82.8% and 64.8% of patients, respectively at 48 weeks vs. baseline, and by 57.0% and 49.2% of patients, respectively at 96 weeks vs. baseline. All patients except one were free of disability progression at Week 96, and NEDA-3 and NEDA-3 + were equally predictive. Most patients were free of relapse (87.5%), disability progression (94.5%) and new MRI activity (67.2%) comparing 96 weeks with baseline. SDMT scores were stable in patients with baseline score ˃35 and improved significantly in those with baseline score ≤ 35. Treatment persistence was high (81.0% at Week 96). Conclusion: Teriflunomide confirmed its real-world efficacy and was found to have a potentially beneficial effect on cognition