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Dinâmica de biomoléculas em superfícies sólidas utilizando espectromicroscopia

Processo: 20/10724-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2020
Vigência (Término): 31 de julho de 2021
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Frank Nelson Crespilho
Beneficiário:Giovana Rossi Mendes
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:18/22214-6 - Rumo à convergência de tecnologias: de sensores e biossensores à visualização de informação e aprendizado de máquina para análise de dados em diagnóstico clínico, AP.TEM
Assunto(s):Biotecnologia   Espectroscopia   Espectromicroscopia de infravermelho   Proteínas   Complexo antígeno-anticorpo   Superfícies sólidas   Imunoensaio   Imunoglobulina G   Imunoglobulina M   COVID-19   SARS-CoV-2

Resumo

Microrganismos, biomoléculas e biomembranas geralmente são imobilizados em superfícies sólidas (substratos de ouro, silício, quartzo, vidro, carbono, nanopartículas etc.) quando se pretende estudá-los e/ou aplicá-los em biotecnologia. Isso inclui o uso de fungos e bactérias em bioeletrodos de biocélulas a combustível, enzimas em biossensores, membranas em organ-on-a-chip, cultura de células em sistemas microfluídicos e sistemas antígeno-anticorpo em imunoensaios de cromatografia. Neste projeto, pretende-se estudar alguns sistemas modelos por Espectromicroscopia na Região do Infravermelho (µ-FTIR), ou seja, uma técnica que permite a geração de imagens químicas em superfícies sólidas, onde as variações na frequência de vibração das ligações químicas são monitoradas ponto-a-ponto com resolução espacial. Ênfase se dará a µ-FTIR com detector FPA (FPA, do inglês focal plane array), que possibilita a obtenção de imagens químicas com resolução da ordem de 2,7 µm, permitindo a análise da dinâmica de biomoléculas em diferentes matrizes. Tal detector propicia, ainda, a coleta simultânea de espectros referentes a 4096 regiões isoladas, com elevada significância estatística. Destaca-se a relevância dessa técnica no estudo de eventos moleculares de difícil acesso em espectrofotômetros convencionais. Devido a relevância em aplicação em biotecnologia, selecionaram-se três grandes grupos de amostras: i) proteínas imobilizadas em diferentes substratos sólidos para a determinação de mecanismos de interação/agregação proteína-matriz por meio da análise de sua estrutura secundária; ii) interação IgG e IgM para COVID-19 (coronavírus SARS-COV-2) e a proteínas de membrana (ex. RBD); iii) monitoramento in situ do processo de fermentação alcoólica da levedura Saccharomyces cerevisiae, em que a glicose é convertida em etanol.

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