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Biossensores eletroquímicos baseados em peptídeos para uso em testes para anti-SARs-CoV-2

Processo: 23/13068-4
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de novembro de 2023
Vigência (Término): 30 de abril de 2025
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Acordo de Cooperação: CNPq - INCTs
Pesquisador responsável:Wendel Andrade Alves
Beneficiário:Anderson Ferreira Sepulveda
Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:14/50867-3 - INCT 2014: Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Bioanalítica, AP.TEM
Assunto(s):Biopolímeros   Técnicas biossensoriais   Materiais biomiméticos   Peptídeos   Química supramolecular
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Biopolímeros | biossensores | materiais biomiméticos | peptídeos | química supramolecular | Química de Materiais e Interfaces

Resumo

Para combater doenças infeciosas bem como monitorar a extensão dessas doenças, o campo de detecção se concentrou na criação, compreensão e aplicação de biossensores eletroquímicos, que devido à simplicidade de construção, são rápidos, acessíveis, portáteis e permitem testes no ponto de atendimento (POC). Porém ainda enfrentamos limitações consideráveis como: preço, sensibilidade e estabilidade. Deixando claro a necessidade de tecnologias escalonáveis, implantáveis em campo e acessíveis. Em se tratando da COVID-19 a proteína Spike (S) é um dos elementos pode ser utilizada como agente de bioreconhecimento na construção de biossensores. O grupo do prof. Alves tem avançados nos estudos dessa biomolécula e em peptídeos imunogênicos derivados dela. Em uma de suas colaborações eles construíram um dispositivo eletroquímico baseado em eletrodos de carbono pirolisados modificados com surfactante, nanopartículas de ouro (AuNPs) e a proteína S. Devido à elevada área superficial e biocompatibilidade, os estudos demonstram que a plataforma é eficiente na imobilização da proteína S e em reconhecer anticorpos anti-SARs-CoV-2 em amostras complexas sem sofrer com o efeito de bioincrustação. Apesar das vantagens, o dispositivo é raramente aplicado em situações cotidianas devido à baixa estabilidade, sensibilidade insatisfatória, alto custo, complexidade e distribuição da proteína S. Uma alternativa que vem sendo estudada é o desenvolvimento de Kits de detecção utilizando componentes miméticos como elemento de reconhecimento. 1 Em outro estudo eles descreveram um biossensor eletroquímico "label-free", construído sobre eletrodos de carbono vítreo/AuNPs funcionalizados com uma sequência peptídica (P), mimética da proteína S, para o monitoramento de anticorpos Anti-SARs-CoV-2 em soro de pacientes convalescentes. Estudos de ELISA e docagem molecular demonstram que o P interage com especificidade com anticorpos IgG da COVID-19. Além de apresentar uma performasse melhor quando comparada a proteína S, sugerindo que a diminuição do receptor em relação ao alvo auxilia na sensibilidade e especificidade.2 Porém, esse P localiza-se em uma região fora do domínio de ligação do receptor (RBD), que é uma região de grande interesse, que devido as mutações deu origem às novas variantes. Assim, novos peptídeos precisam ser estudados para atender com eficiência as mudanças constantes. Dados recentes de Espectroscopia Raman amplificada por superfície (SERS) e eletroquímicos obtidos pelo grupo do Prof. Alves na UFABC tem demostrado que os peptídeos derivados do P44 localizado na RBD (região de hotspot) possuem um grande potencial como elemento de bioreconhecimento no desenvolvimento de biossensores.3 Inspirados pelos dados obtidos pelo grupo, bem como os resultados satisfatórios obtidos pelas plataformas eletroquímicas modificadas com AuNPs e peptídeo iremos produzir e estudar três sequências peptídicas imunogênicas presentes na RBD, a fim de promover um estudo sistemático de análise da influência de alterações moleculares na morfologia das nanoestruturas formadas com diferentes graus de densidade molecular assim como sua correlação à detecção dos anticorpos da Anti-SARS-CoV-2 na construção de biossensores. Adicionalmente, utilizaremos métodos de Machine Learning (redes neurais) para otimizar os parâmetros de otimização dos eletrodos modificados, visando a transposição da bancada para o mundo real. (1)Nicoliche, C. Y. N. et al. ACS Appl Mater Interfaces 2022. DOI: 10.1021/acsami.1c18778 (2) Castro, A. C. H. et al. ACS Nano 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c04364. (3) Oliveira, J. R. et al. Front Immunol 2022, 13, 1010105. DOI: 10.3389/fimmu.2022.1010105.

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