Dissertação
Desenvolvimento de genossensor eletroquímico para diagnóstico de meningite pneumocócica
Registro en:
FERREIRA, Fábio de Pádua. Desenvolvimento de genossensor eletroquímico para diagnóstico de meningite pneumocócica. 2017. 79 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017.
Autor
Ferreira, Fábio de Pádua
Institución
Resumen
Pneumococcal meningitis are caused by the bacterium Streptococcus pneumoniae and
presents a high rate of morbidity and mortality. Early diagnosis of the causative agent of
meningitis is justified by its positive impact on clinical management, avoiding complications
such as hearing loss, intellectual disability, motor abnormality and visual disturbances,
reducing morbidity and mortality rates. The identification of microorganisms using biosensors
has been widely studied and its efficiency constantly proven. Biosensors allow simple, fast,
accurate and accessible tests. In this work, graphite electrodes modified with poly(4-
aminophenol) was used for the immobilization of a probe sequence (Strep1) complementary
for a specific target (Strep2), isolated from conserved regions of S. pneumoniae, aiming the
development of a genosensor specific for pneumococcal meningitis. The electrodeposition of
poly(4-aminophenol) on graphite electrode was confirmed using voltammetric techniques and
scanning electron microscopy images. After surface modification with poly(4-aminophenol),
the surface was functionalized with the specific probe for S. pneumoniae (Strep1), followed
by its hybridization with the complementary target (Strep2). Results indicate that the presence
of the polymer caused an increase in probe immobilization efficiency in almost 12%,
monitoring the guanine peak when compared to the bare graphite electrode. The hybridization
time between Strep1(probe): Strep2(target) was optimized and the detection was performed
directly and indirectly. In the second case, ethidium bromide was used as an indicator. The
platform was able to recognize the genomic DNA of the bacterium in human serum. The
performance of the genosensor was analyzed against different concentrations of the solution
containing genomic material of the bacteria, through differential pulse voltammetry and
electrochemical impedance spectroscopy. The detection limits were 54 ng mL-1 and 28 ng
mL-1 in each technique respectively. The platform presented characteristics such as specificity
and selectivity. The system remain stable during 60 days stocked. Topographic analysis of the
genosensor surface were evaluated by atomic force microscopy. The results presented in this
work indicate that the poly(4-aminophenol)/Strep1 platform is promising for the molecular
diagnosis of pneumococcal meningitis in enriched human serum. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais Dissertação (Mestrado) As meningites pneumocócicas são provocadas pela bactéria Streptococcus pneumoniae e
apresentam elevado índice de morbilidade e mortalidade. O diagnóstico precoce do agente
causador da meningite é justificado pelo impacto positivo no tratamento, evitando possíveis
complicações, tais como perda da audição, retardo mental, anormalidade motora e distúrbios
visuais, reduzindo também as taxas de morbi-mortalidade. A identificação de microrganismos
por meio de biossensores vem sendo amplamente estudada e sua eficiência constantemente
comprovada. Os biossensores permitem realizar testes simples, rápidos, precisos e acessíveis.
Neste trabalho foi utilizado eletrodo de grafite modificado com poli(4-aminofenol) para a
imobilização de uma sequência sonda (Strep1) específica para o alvo complementar (Strep2),
isoladas a partir de regiões conservadas do DNA de S. pneumoniae, visando o
desenvolvimento de um genossensor específico para a meningite pneumocócica. A
eletrodeposição de poli(4-aminofenol) sobre eletrodo de grafite foi confirmada por meio de
técnicas voltamétricas e imagens de microscopia eletrônica de varredura. Após a modificação
com poli(4-aminofenol) a superfície foi funcionalizada com a sonda específica para S.
pneumoniae (Strep1), seguida do processo de hibridização com o alvo complementar (Strep2).
Os resultados obtidos indicam que a presença do poli(4-aminofenol) causou um aumento na
eficiência da imobilização da sonda de cerca de 12%, monitorando-se o pico de oxidação da
guanina, quando comparada ao eletrodo de grafite descoberto. O tempo de hibridização entre
Strep1(sonda):Strep2(alvo) foi otimizado e a detecção foi conduzida de forma direta e
indireta, neste último caso, usando brometo de etídio como indicador. A plataforma foi capaz
de reconhecer o DNA genômico da bactéria em soro humano. A performance do genossensor
foi analisada frente a diferentes concentrações do DNA genômico, por meio da voltametria de
pulso diferencial e a espectroscopia de impedância eletroquímica. Os limites de detecção
obtidos em cada técnica foram de 54 ng mL-1 e 28 ng mL-1 respectivamente. O genossensor
mostrou-se específico e seletivo. O sistema permaneceu estável até 60 dias de
armazenamento. A análise topográfica da superfície do genossensor foi avaliada utilizando a
microscopia de força atômica. Os resultados apresentados neste trabalho indicam que a
plataforma poli(4-aminofenol)/Strep1 é promissora para o diagnóstico molecular da meningite
pneumocócica em soro humano enriquecido.