Modificação de eletrodos impressos com nanopartículas de óxido de ferro e quitosana aplicados em um imunossensor para leishmaniose visceral

dc.contributor.advisorFerreira, Lucas Franco
dc.contributor.advisorcoMartins, Helen Rodrigues
dc.contributor.authorDias, Geycson Figueiredo
dc.contributor.institutionUniversidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)pt_BR
dc.contributor.refereeFerreira, Lucas Franco
dc.contributor.refereeFranco, Débora Vilela
dc.contributor.refereeFerreira, Deusmaque Carneiro
dc.date.accessioned2025-06-06T21:02:43Z
dc.date.issued2025
dc.date.submitted2025-02-21
dc.descriptionO presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001.pt_BR
dc.descriptionAgências financiadoras: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) - Processo 04210/2021–0; Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) - Processos APQ–00207–21 e RED–00032–22 - Rede Mineira Imunobioleish-Minas: Rede Mineira de Imunobiológicos Aplicada a Vacinas, Biofármacos e Diagnóstico para Leishmaniose Visceral.pt_BR
dc.description.abstractEstudos em eletroquímica trazem respostas acerca de características redox de determinados componentes, bem como informações sobre as interações interfaciais que podem ocorrer na superfície dos eletrodos. Sendo um tipo de análise prática, simples, com baixo consumo de reagentes e com uma boa relação custo-benefício se comparada com as técnicas convencionais. Logo, há uma crescente necessidade por novos materiais e dispositivos que acentuem ainda mais as características já apresentadas. Com isso, eletrodos de grafeno induzido por laser (LIG, laser induced graphene) e eletrodos impressos em tela (ou por serigrafia-SPE) apresentam uma alternativa viável para aplicação em sensores e biossensores, por possuírem vantagens como produção escalável, baixo custo de produção, possibilidade de miniaturização do dispositivo e possibilidade de modificação de sua superfície. O processo de modificação tem como principal alvo, aumentar a sensibilidade e seletividade e do sistema, permitindo que este seja utilizado em análises para monitoramento clínico, por exemplo. Portanto, no presente trabalho, foram utilizados eletrodos LIG e SPE, que posteriormente foram modificados a partir da adsorção de nanopartículas de ferro (FeNPs) funcionalizadas com quitosana (Qui) e glutaraldeído (GA) (FeNPs@Qui/GA), buscando desenvolver um imunossensor impedimétrico para a Leishmaniose Visceral (LV). Para o estudo da resposta impedimétrica do imunossensor, empregou-se Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) para avaliação das interações entre as variáveis independentes (concentração das FeNPs@Qui e do GA, além da concentração do antígeno recombinante (Ag) e diluição das amostras de soro contendo os anticorpos anti-L.infantum (Ab)) para o LIG. Já quanto ao SPE foram fixados parâmetros anteriormente visualizados no LIG, buscando avaliar o comportamento deste sistema sob condições similares. Por meio do estudo foi possível observar o ganho de sinal via tratamento eletroquímico em ambos os transdutores com aumento nas correntes de pico anódico e catódico de 29,52% e 31,23% em tampão fosfato para o LIG, e de 38,98% e 30,96% em solução de NaOH 0,1 M para os SPE, notou-se em ambos os casos a diminuição na distância entre picos. Em relação ao imunossensor, viu-se uma dificuldade quanto a imobilização de biomoléculas no LIG, corroborada pela não validação dos modelos matemáticos provenientes da estatística. O que não ocorreu no SPE que apresentou um bom comportamento e diferenciação do sistema frente a amostra positiva de anticorpos de LV. Das diferentes diluições utilizadas, obteve-se a melhor resposta no SPE em 1:600 demonstrando um ganho de 122,22 % na resposta do imunossensor. Portanto, conclui-se que o LIG não se mostrou responsivo com as modificações propostas quando comparado ao SPE, mas há a perspectiva futura de aplicação de diferentes metodologias de modificação, como a utilização de nanopartículas de ouro buscando o aprimoramento do sistema quanto a construção de um imunossensor. Portanto, o presente trabalho visa obter como produto, um imunossensor impedimétrico que possa ser utilizado por repartições públicas de saúde como o SUS como uma metodologia auxiliar de diagnóstico rápido para a leishmaniose visceral.pt_BR
dc.description.abstractsStudies in electrochemistry provide insights into the redox characteristics of specific components, as well as information on interfacial interactions that may occur on electrode surfaces. This type of analysis is practical, simple, requires low reagent consumption, and offers a favorable cost-benefit ratio compared to conventional techniques. Consequently, there is a growing demand for new materials and devices that further enhance the existing characteristics. In this context, laser-induced graphene (LIG) electrodes and screen-printed electrodes (SPE) represent viable alternatives for application in sensors and biosensors, as they offer advantages such as scalable production, low manufacturing costs, device miniaturization, and the possibility of surface modification. The primary goal of surface modification is to increase the sensitivity and selectivity of the system, enabling its use in analyses such as clinical monitoring. Therefore, in the present study, LIG and SPE electrodes were employed and subsequently modified through the adsorption of iron nanoparticles (FeNPs) functionalized with chitosan (Qui) and glutaraldehyde (GA) (FeNPs@Qui/GA), with the aim of developing an impedimetric immunosensor for Visceral Leishmaniasis (VL). To investigate the impedimetric response of the immunosensor, a Central Composite Rotational Design (CCRD) was used to evaluate the interactions between independent variables (concentration of FeNPs@Qui and GA, as well as the concentration of recombinant antigen (Ag) and dilution of serum samples containing anti-L. infantum antibodies (Ab)) for the LIG electrodes. For the SPE electrodes, parameters previously optimized for the LIG system were applied to assess their performance under similar conditions. The study demonstrated an enhancement in signal through electrochemical treatment in both transducers, with increases in anodic and cathodic peak currents of 29.52% and 31.23%, respectively, in phosphate buffer for LIG, and 38.98% and 30.96% in 0.1 M NaOH solution for SPE. In both cases, a decrease in peak separation was observed. Regarding the immunosensor, difficulties in biomolecule immobilization on the LIG electrodes were noted, which was further supported by the lack of validation of mathematical models derived from statistical analysis. This issue was not observed in the SPE electrodes, which exhibited a well-defined response and differentiation of the system in the presence of positive LV antibody samples. Among the different dilutions tested, the best response for the SPE was achieved at a 1:600 dilution, showing a 122.22% increase in the immunosensor signal. Thus, it is concluded that the LIG electrodes did not exhibit responsiveness to the proposed modifications when compared to the SPE electrodes. However, future perspectives include the application of alternative modification methodologies, such as the use of gold nanoparticles, to enhance the system for immunosensor development. Ultimately, this study aims to develop an impedimetric immunosensor that can be adopted by public healthcare institutions, such as the Brazilian Unified Health System (SUS), as an auxiliary method for the rapid diagnosis of visceral leishmaniasis.en
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)pt_BR
dc.description.thesisDissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2025.pt_BR
dc.identifier.citationDIAS, Geycson Figueiredo. Modificação de eletrodos impressos com nanopartículas de óxido de ferro e quitosana aplicados em um imunossensor para leishmaniose visceral. 2025. 89 p. Dissertação (Mestrado em Química) – Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Diamantina, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttp://localhost:4000/handle/123456789/3773
dc.language.isopor
dc.publisherUFVJMpt_BR
dc.rightsOpen Accessen
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 Brazilen
dc.rights.licenseA concessão da licença deste item refere-se ao à termo de autorização impresso assinado pelo autor, assim como na licença Creative Commons, com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri e o IBICT a disponibilizar por meio de seus repositórios, sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, e preservação, a partir desta data.pt_BR
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.pt
dc.subjectNanopartículas de óxido de ferropt_BR
dc.subjectImunossensor impedimétricopt_BR
dc.subjectLeishmaniose visceralpt_BR
dc.subjectEletrodo de grafeno induzido por laserpt_BR
dc.subjectEletrodos impressospt_BR
dc.subjectIron oxide nanoparticlesen
dc.subjectImpedimetric immunosensoren
dc.subjectVisceral leishmaniasisen
dc.subjectChitosanen
dc.subjectLaser-induced graphene electrodesen
dc.subjectScreen-printed electrodes.en
dc.titleModificação de eletrodos impressos com nanopartículas de óxido de ferro e quitosana aplicados em um imunossensor para leishmaniose visceralpt_BR
dc.typeThesisen

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