junho 2019 vol. 2 num. 1 - Encontro Anual da Biofísica 2019

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DESENVOLVIMENTO DE BIOSSENSOR POLIMÉRICO NANOESTRUTURADO PARA IDENTIFICAÇÃO DE INFECÇÕES BACTERIANAS

DESENVOLVIMENTO DE BIOSSENSOR POLIMÉRICO NANOESTRUTURADO PARA IDENTIFICAÇÃO DE INFECÇÕES BACTERIANAS

Oliveira, Jéssica M.; Morales, Isaac A.; Octavio L. Franco Lima-Neto, Reginaldo G.; Oliveira, Maria D.L.; Andrade, César A. S.; , ;

Artigo:

As infecções bacterianas em seres humanos causam diversos sintomas, dentre os quais podemos destacar a febre, diarreia, vômito, choque séptico e coagulação vascular disseminada (Alexander e Rietschel, 2001). Além disso, doenças bacterianas como diarreia aviária e mastite bovina acometem animais da criação agropecuária nacional culminando na redução da qualidade das carnes e por fim, diminuição das vendas, implicando na redução da economia na área (Miranda, 2017). Devido a estes problemas, a aplicação de antibióticos é considerada a solução mais rentável. Infelizmente a exposição excessiva da flora bacteriana saudável ao tratamento com antibióticos promove o surgimento de bactérias resistentes aos antibióticos (Andreotti e Nicodemo, 2004). Existem diversos meios de detecção presuntiva para bactérias, dentre dos quais o crescimento em meios de cultura líquidos e sólidos, o uso da técnica ELISA e técnicas moleculares têm destaque (Jordana-Lluch et al., 2017; Takeo et al., 2017). No entanto, tais meios podem apresentar diversos vieses devido ao tempo de crescimento do microrganismo no meio de cultura (entre 24-72 horas), problemas de reações cruzadas nos métodos enzimáticos, e alto custo dos equipamentos e reagentes dos testes moleculares. Os biossensores são dispositivos de diagnóstico molecular que combinam a especificidade de uma sonda biológica com um método de transdução que converterá o reconhecimento biológico em um sinal analítico mensurável. Neste contexto, os métodos eletro analíticos, tais como a voltametria cíclica (VC) e a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) fazem uso de propriedades elétricas mensuráveis (potencial, carga e corrente) e podem ser utilizadas para o estudo da interação entre biomoléculas e plataformas nanoestruturadas composta por nanomateriais, tais como as nanofibras, nanoestruturas de carbono e os polímeros conjugados (De Miranda et al.; Costa et al., 2017; Zanghelini et al., 2017); estes últimos com grande sensibilidade às mudanças de pH. Por outro lado, os transdutores são construídos com um elemento sensor biológico ativo, que pode variar de fragmento de DNA, glicoproteína, proteína ou peptídeo o qual será responsável pela especificidade ao analito (De Miranda et al.). Alguns peptídeos fazem parte do sistema imune inato dos organismos vegetais e animais pelo que presentam características antimicrobianas. A seletividade destes peptídeos antimicrobianos (PAMs) e seu modo de ação singular tornou-os candidatos promissores para o desenvolvimento de novos agentes antibióticos que podem ser usados para superar o problema da resistência a antimicrobianos (Haney et al., 2017). Ademais, tais peptídeos têm a capacidade de assumir uma conformação anfipática de ligação a membranas celulares como são as bacterianas (Chung e Khanum, 2017). Na presente proposta propomos a encontrar soluções para este problema de saúde global associado com a crescente incidência de doenças infecciosas causadas por patógenos bacterianos pelo desenvolvimento de ferramentas de nova geração que possam aumentar drasticamente a eficiência do diagnóstico, assim como garantir amplo aceso para a população. Assim sendo, trabalharemos na miniaturização dos métodos de identificação de microrganismos empregando o uso de materiais nanoestruturados e os peptídeos antimicrobianos Mastoparano-L (Mast) e Indolicidina (Indo) com o propósito de integrar elementos sensores-atuadores e sistemas analíticos impedimétricos.

Artigo:

As infecções bacterianas em seres humanos causam diversos sintomas, dentre os quais podemos destacar a febre, diarreia, vômito, choque séptico e coagulação vascular disseminada (Alexander e Rietschel, 2001). Além disso, doenças bacterianas como diarreia aviária e mastite bovina acometem animais da criação agropecuária nacional culminando na redução da qualidade das carnes e por fim, diminuição das vendas, implicando na redução da economia na área (Miranda, 2017). Devido a estes problemas, a aplicação de antibióticos é considerada a solução mais rentável. Infelizmente a exposição excessiva da flora bacteriana saudável ao tratamento com antibióticos promove o surgimento de bactérias resistentes aos antibióticos (Andreotti e Nicodemo, 2004). Existem diversos meios de detecção presuntiva para bactérias, dentre dos quais o crescimento em meios de cultura líquidos e sólidos, o uso da técnica ELISA e técnicas moleculares têm destaque (Jordana-Lluch et al., 2017; Takeo et al., 2017). No entanto, tais meios podem apresentar diversos vieses devido ao tempo de crescimento do microrganismo no meio de cultura (entre 24-72 horas), problemas de reações cruzadas nos métodos enzimáticos, e alto custo dos equipamentos e reagentes dos testes moleculares. Os biossensores são dispositivos de diagnóstico molecular que combinam a especificidade de uma sonda biológica com um método de transdução que converterá o reconhecimento biológico em um sinal analítico mensurável. Neste contexto, os métodos eletro analíticos, tais como a voltametria cíclica (VC) e a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) fazem uso de propriedades elétricas mensuráveis (potencial, carga e corrente) e podem ser utilizadas para o estudo da interação entre biomoléculas e plataformas nanoestruturadas composta por nanomateriais, tais como as nanofibras, nanoestruturas de carbono e os polímeros conjugados (De Miranda et al.; Costa et al., 2017; Zanghelini et al., 2017); estes últimos com grande sensibilidade às mudanças de pH. Por outro lado, os transdutores são construídos com um elemento sensor biológico ativo, que pode variar de fragmento de DNA, glicoproteína, proteína ou peptídeo o qual será responsável pela especificidade ao analito (De Miranda et al.). Alguns peptídeos fazem parte do sistema imune inato dos organismos vegetais e animais pelo que presentam características antimicrobianas. A seletividade destes peptídeos antimicrobianos (PAMs) e seu modo de ação singular tornou-os candidatos promissores para o desenvolvimento de novos agentes antibióticos que podem ser usados para superar o problema da resistência a antimicrobianos (Haney et al., 2017). Ademais, tais peptídeos têm a capacidade de assumir uma conformação anfipática de ligação a membranas celulares como são as bacterianas (Chung e Khanum, 2017). Na presente proposta propomos a encontrar soluções para este problema de saúde global associado com a crescente incidência de doenças infecciosas causadas por patógenos bacterianos pelo desenvolvimento de ferramentas de nova geração que possam aumentar drasticamente a eficiência do diagnóstico, assim como garantir amplo aceso para a população. Assim sendo, trabalharemos na miniaturização dos métodos de identificação de microrganismos empregando o uso de materiais nanoestruturados e os peptídeos antimicrobianos Mastoparano-L (Mast) e Indolicidina (Indo) com o propósito de integrar elementos sensores-atuadores e sistemas analíticos impedimétricos.

Palavras-chave: -,

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DOI: 10.5151/biofisica2019-48

Referências bibliográficas
  • [1] ALEXANDER, Christian; RIETSCHEL, Ernst Th. Invited review: bacterial lipopolysaccharides and innate immunity. Journal of endotoxin research, v. 7, n. 3, p. 167-202, 200
  • [2] BORÉM, Aluízio; MIRANDA, Glauco Vieira; FRITSCHE-NETO, Roberto. Melhoramento de plantas. 2017.
  • [3] ANDREOTTI, Renato; NICODEMO, Maria Luiza Franceschi. Uso de antimicrobianos na produção de bovinos e desenvolvimento de resistência. Campo Grande: Embrapa Gado de Corte, 2004.
  • [4] JORDANA-LLUCH, Elena et al. Molecular diagnosis of bloodstream infections in onco-haematology patients with PCR/ESI-MS technology. Journal of Infection, v. 74, n. 2, p. 187-194, 2017.
  • [5] DE MIRANDA, Juliana L. et al. A simple nanostructured biosensor based on clavanin A antimicrobial peptide for gram-negative bacteria detection. Biochemical engineering journal, v. 124, p. 108-114, 2017.
  • [6] HANEY, Evan F .; MANSOUR, Sarah C .; HANCOCK, Robert EW. Peptídeos antimicrobianos: uma introdução. Em: Peptídeos Antimicrobianos . Humana Press, Nova Iorque, NY, 2017. p. 3-22.
  • [7] CHUNG, Pooi Yin; KHANUM, Ramona. Antimicrobial peptides as potential anti-biofilm agents against multidrug-resistant bacteria. Journal of Microbiology, Immunology and Infection, v. 50, n. 4, p. 405-410, 201
Como citar:

Oliveira, Jéssica M.; Morales, Isaac A.; Octavio L. Franco Lima-Neto, Reginaldo G.; Oliveira, Maria D.L.; Andrade, César A. S.; , ; "DESENVOLVIMENTO DE BIOSSENSOR POLIMÉRICO NANOESTRUTURADO PARA IDENTIFICAÇÃO DE INFECÇÕES BACTERIANAS", p. 156-158 . In: Anais do Encontro Anual da Biofísica 2019. São Paulo: Blucher, 2019.
ISSN 2526--607-1, DOI 10.5151/biofisica2019-48

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