Construção de Material Paradidático Interdisciplinar – da Química à Mineralogia

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Alunos de idade avançada e o curso de licenciatura em química: dificuldades e motivações

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A influência das relações interpessoais no desempenho escolar e motivação

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Organic electrosynthesis and characterization of poly(aniline-co-4-aminophenol) copolymer for application in thyroid disorders biomarker immunosensor

Electrochemical biosensors are versatile tools for clinical diagnosis, because among so many advantages, they have good sensitivity and selectivity and low response times. The use of conducting polymers as a matrix for immobilization of biomolecules contributes to the biocompatibility of biosensors, as there is exposure of functional groups that provide a favorable microenvironment. The objective of this work was the preparation and characterization of a new polymeric material for application in biosensors, the copolymer derived from the monomers 4-aminophenol and aniline, named as poly(aniline-co-4-aminophenol) – 4-PANAP. The copolymer was electropolymerized on the surface of graphite electrodes, applying cyclical potential scans in an acid medium containing the comonomer mixture. The results of electrochemical, morphological and structural characterization indicated the formation of a new material with hybrid characteristics between poly(4-aminophenol) (P4AP) and polyaniline (PANI). 4-PANAP showed redox peaks in the P4AP region with charge density similar to PANI, with an intermediate behavior between the two against electron transfer. The morphology of 4-PANAP resulted in forms of interconnected fibers, different from the globular PANI and stretched fibers of P4AP. Infrared spectra reveal that both characteristic functional groups of P4AP and PANI remain in 4-PANAP. The application in biosensors was evaluated against the development of an electrochemical immunosensor to detect the thyroid hormone 3,5,3′-triiodothyronine (T3). The study of the immunosensor for T3 allowed the evaluation of the best conditions for electrosynthesis of the copolymer against the detection of T3, which was the electropolymerization with an equimolar monomeric mixture (1:1), in the potential range of –0.1 to +1, 2 V at 50 mV s–1. From the construction of the analytical curve, a linear relationship between the anodic current and the T3 concentration range was reached, in the working range of 0.2 to 8.8 ρg mL−1, with a detection limit of 0.60 pg mL−1 and a limit of quantification of 1.80 pg mL−1. The proposed platform kept 90% of the analytical signal after a period of 60 days, whose results were promising for real applications, achieving success in the performance of the platform.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorTese (Doutorado)Biossensores eletroquímicos são ferramentas versáteis para o diagnóstico clínico, pois dentre tantas vantagens, apresentam boa sensibilidade e seletividade, e baixos tempos de respostas. O emprego de polímeros condutores como matriz para imobilização de biomoléculas contribui para a biocompatibilidade de biossensores, pois há exposição de grupos funcionais que propiciam um microambiente favorável. O objetivo deste trabalho foi a preparação e caracterização de um novo material polimérico para aplicação em biossensores, o copolímero derivado dos monômeros 4-aminofenol e anilina, nomeado como poli(anilina-co-4-aminofenol) – 4-PANAP. O copolímero foi eletropolimerizado na superfície de eletrodos de grafite, aplicando-se varreduras cíclicas de potenciais em meio ácido contendo a mistura comonomérica. Os resultados de caracterização eletroquímica, morfológica e estrutural indicaram a formação de um novo material com características híbridas entre o poli(4-aminofenol) (P4AP) e a polianilina (PANI). O 4-PANAP apresentou picos redox na região de P4AP com densidade de carga similar a PANI, com comportamento intermediário entre os dois frente a transferência eletrônica. A morfologia de 4-PANAP resultou em formas de fibras interconectadas, diferente da globular PANI e fibras estiradas de P4AP. Espectros de infravermelho revelam que ambos grupos funcionais característicos de P4AP e PANI permanecem em 4-PANAP. A aplicação em biossensores foi avaliada frente ao desenvolvimento de um imunossensor eletroquímico para detecção do hormônio tireoidiano 3,5,3′-triiodotironina (T3). O estudo do imunossensor para T3 permitiu a avaliação das melhores condições de eletrossíntese do copolímero frente a detecção de T3, que foi a eletropolimerização com uma mistura monomérica equimolar (1:1), na faixa de potencial de –0,1 a +1,2 V em 50 mV/s . A partir da construção da curva analítica, foi alcançada relação linear entre a corrente anódica e a faixa de concentração de T3, na faixa de trabalho de 0,2 a 8,8 ρg/mL, com um limite de detecção de 0,60 pg/mL e um limite de quantificação de 1,80 pg/mL. A plataforma proposta manteve 90 % do sinal analítico após um período de 60 dias, cujos resultados se mostraram promissores para aplicações reais, obtendo-se sucesso na performance da plataforma

Development of the functionalized graphite platform with poly (4-hydroxyphenylacetic acid) on reduced graphene oxide - gold nanoparticles for the detection of the hormone triiodothyronine

Biosensors show many advantages such as high sensitivity, possibility of point of care detection, small sample volume and low cost, which makes them a versatile tool for the specific diagnosis of diseases and metabolic disorders. This research had as main objective the development of an electrochemical immunosensor for the diagnosis of the thyroid hormone triiodothyronine - T3, in a platform constructed by modifying graphite electrodes with the 4-hydroxyphenylacetic acid polymeric film [poly(4-HPA)] onto a nanocomposite prepared with reduced graphene oxide and gold nanoparticles (RGO-AuNP). RGO was synthesized in laboratory by the oxidation-exfoliation-chemical reduction method, starting from the graphite, and was incorporated into the surface of graphite electrodes by physical adsorption. AuNP were synthesized electrochemically onto electrode containing RGO forming a nanocomposite. The poly(4-HPA) was electropolymerized onto the nanocomposite, and on that the probe biomolecule Anti-T3 was immobilized by covalent bond. Glycine was used as blocking molecules prior to the contact with target T3. The detection measures were obtained by differential pulse voltametry and electrochemical impedance spectroscopy. Characterizations by infrared spectroscopy show the reduction of oxygens groups in RGO, resulting from the synthesis process, while atomic force microscopy and scanning electron microscopy images reveal the characteristic morphology of the more grouped sheets. The incorporation of RGO and the AuNP electrodeposition onto the surface of graphite electrodes show a significant increase in electrical conductivity and electron transfer, besides facilitating the electropolymerization process of poly(4-HPA). The combination of this nanocomposite with poly(4-HPA) leads to the formation of a larger amount of film, highlighting the presence of three redox pairs. This greater amount of film formed increases the probability of immobilization of biomolecules. The best results in Anti-T3 immobilization process by covalent bond and with target T3 interaction are obtained with 1 e 2 pg mL-1 concentration, respectively. The results obtained by electrochemical impedance spectroscopy corroborate with the other analysis, proving the increase in resistance at each stage of imunossensor development. The morphological characterization of the immunosensor shows significant changes in roughness values that are concomitant with the explanations of the results in electrochemical study. Dilution detections of Target T3 show that the proposed immunosensor has a detection limit less than 2 10- g mL- , it being possible to construct an analytical curve of T3 concentration in the order of 1.0 to 5.0 pg mL-1, increasing the prospect of application in real samples of patients, since it include the T3 concentration range present in the blood.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisDissertação (Mestrado)Biossensores apresentam diversas vantagens como elevada sensibilidade, detecção em tempo real, volume reduzido de amostra e baixo custo, que os tornam uma ferramenta muito versátil no diagnóstico mais específico de doenças e distúrbios metabólicos. Essa pesquisa teve como objetivo principal o desenvolvimento de um imunossensor eletroquímico para o diagnóstico do hormônio tireoidiano triiodotironina - T3, a partir de uma plataforma construída por modificação de eletrodos de grafite com o filme polimérico do ácido 4-hidroxifenilacético [poli(4-HFA)] sobre o nanocompósito preparado com o óxido de grafeno reduzido e nanopartículas de ouro (OGR-AuNP). OGR foi sintetizado em laboratório pelo método de oxidação-esfoliação-redução química, partindo do grafite e foi incorporado na superfície de eletrodos de grafite por adsorção física. AuNP foram sintetizadas eletroquimicamente sobre o eletrodo contendo OGR formando um nanocompósito. O poli(4-HFA) foi eletropolimerizado sobre o nanocompósito e, sobre ele foi imobilizada a biomolécula sonda de Anti-T3 por ligação covalente. Moléculas bloqueadoras (glicina) foram adicionadas antes do contato com o alvo T3. Medidas de detecção foram obtidas por voltametria de pulso diferencial e espectroscopia de impedância eletroquímica. Caracterizações por espectroscopia na região do infravermelho evidenciam a redução de grupos oxigenados no OGR, resultantes do processo de síntese, enquanto imagens de microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de varredura revelam a morfologia característica de folhas mais agrupadas. A incorporação de OGR e, posterior eletrodeposição de AuNP sobre a superfície de eletrodos de grafite mostra um aumento significativo na condutividade elétrica e transferência eletrônica do mesmo, além de facilitarem o processo de eletropolimerização do filme poli(4-HFA). Este nanocompósito leva a formação de uma maior quantidade do filme poli(4-HFA), realçando a presença de três pares redox. Esta maior quantidade de filme formada aumenta a probabilidade de imobilização de biomoléculas. Os melhores resultados no processo de imobilização de Anti- T3 por ligação covalente e interação com o alvo T3 foram obtidos com a concentração de 1 e 2 pg mL-1, respectivamente. Os resultados obtidos por espectroscopia de impedância eletroquímica corroboram as demais análises, comprovando o aumento da resistência a cada etapa de construção do imunossensor. A caracterização morfológica do imunossensor apresenta alterações significativas nos valores de rugosidade, concordantes com os estudos eletroquímicos. Detecções de diluições do Alvo T3 mostram que o imunossensor proposto tem limite de detecção inferior a 2,0 10- g mL- , sendo possível a construção de uma curva analítica de concentração de T3 na ordem de 1,0 a 5,0 pg mL-1, que aumenta a expectativa de aplicação em amostras reais de pacientes, por incluir a faixa de concentração de T3 presente no sangue

Unequivocal Identification of Subpopulations in Putative Multiclonal <em>Trypanosoma cruzi</em> Strains by FACs Single Cell Sorting and Genotyping

<div><p><em>Trypanosoma cruzi</em>, the etiological agent of Chagas disease, is a polymorphic species. Evidence suggests that the majority of the <em>T. cruzi</em> populations isolated from afflicted humans, reservoir animals, or vectors are multiclonal. However, the extent and the complexity of multiclonality remain to be established, since aneuploidy cannot be excluded and current conventional cloning methods cannot identify all the representative clones in an infection. To answer this question, we adapted a methodology originally described for analyzing single spermatozoids, to isolate and study single <em>T. cruzi</em> parasites. Accordingly, the cloning apparatus of a Fluorescence-Activated Cell Sorter (FACS) was used to sort single <em>T. cruzi</em> cells directly into 96-wells microplates. Cells were then genotyped using two polymorphic genomic markers and four microsatellite loci. We validated this methodology by testing four <em>T. cruzi</em> populations: one control artificial mixture composed of two monoclonal populations – Silvio X10 cl1 (TcI) and Esmeraldo cl3 (TcII) – and three naturally occurring strains, one isolated from a vector (A316A R7) and two others derived from the first reported human case of Chagas disease. Using this innovative approach, we were able to successfully describe the whole complexity of these natural strains, revealing their multiclonal status. In addition, our results demonstrate that these <em>T. cruzi</em> populations are formed of more clones than originally expected. The method also permitted estimating of the proportion of each subpopulation of the tested strains. The single-cell genotyping approach allowed analysis of intrapopulation diversity at a level of detail not achieved previously, and may thus improve our comprehension of population structure and dynamics of <em>T. cruzi</em>. Finally, this methodology is capable to settle once and for all controversies on the issue of multiclonality.</p> </div

24Sα rDNA profiles of single parasites from the SilvioX10 cl1 and Esmeraldo cl3 artificial mixture.

<p>DNA from Esmeraldo cl3 (125 bp), Silvio X10 cl1 (110 bp), and SO3 cl5 (110/125) were used as controls for rDNA type 1 (<i>T. cruzi</i> II), rDNA type 2 (<i>T. cruzi</i> I), and rDNA type 1/2 (<i>T. cruzi</i> V), respectively. Corresponding microplate wells of the positive amplifications are also indicated. Control wells were programmed to contain 0, 2, 5, or 10 parasites. MW: Molecular weight of 25 bp (Invitrogen, USA).</p

Allele sizes of TcTAT20 microsatellite and 24Sα rDNA gene amplified from A316A R7 single cells.

<p>Allele sizes are presented in base pairs.</p><p>(-), Amplification failure probably due to allele drop-out effect. <i>T. cruzi</i> DTUs according to Zingales <i>et al.</i>, 2009.</p><p>In this table are shown only those wells that presented positive amplification for both markers.</p

Allele sizes for each microsatellite locus amplified from A316A R7 single sorted cells.

<p>Allele sizes are presented in base pairs.</p><p>(-), Amplification failure probably due to allele drop-out effect; n.a, not amplified.</p

Electrofluorogram of TcAAT8 (A) and TcAAAT6 (B) loci for A316A R7 before and after sorting.

<p>Numbers at the peaks refer to the size of the amplicons in base pairs. The peaks presenting values of 75, 210, and 320 bp refer to internal markers used for alignment in the Allelelocator software. The wells containing single cells that showed positive amplification are also indicated. Control wells presenting DNA of the original strain pool of parasites were also included.</p