00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IQB - Instituto de Química e Biotecnologia Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IQB
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Tipo: Dissertação
Título: Síntese, caracterização e aplicação de Quantum Dots como nanosondas fluorescentes para aplicações bioanalíticas
Título(s) alternativo(s): Synthesis, characterization and application of quantum dots as nanosondas fluorescents for bioanalytical applications
Autor(es): Costa, Karolayne Rocha da
Primeiro Orientador: Santos, Josué Carinhanha Caldas
metadata.dc.contributor.referee1: Santana, Rodolfo de Melo Magalhães
metadata.dc.contributor.referee2: Figueiredo, Isis Martins
Resumo: No processo de quantificação de biomoléculas, os métodos tradicionais de determinação apresentam algumas limitações, como alto custo operacional, complexidade de análise, necessidade de instrumentos especializados, complexidade de análise, entre outros fatores. Esses mesmos percalços estão presentes para detecção da protamina (PT) e da tripsina (TRIP), que são duas biomoléculas com grande importância e aplicação na área medicinal e farmacêutica, sendo imprescindível a realização do monitoramento em amostras in vivo e in vitro em ambos os casos. Apresentando alta versatilidade e propriedades ímpares, tais como como elevado rendimento quântico, alta estabilidade, largo espectro de absorção e emissão e baixa toxidade se comparado aos fluoróforos orgânicos utilizados, os pontos quânticos (quantum dots, QD) são nanopartículas que tem sido explorados e aplicados como marcadores ou como sondas fotoluminescentes de variados componentes, como metais, biomoléculas, células e tecidos, onde usualmente o analito é detectado devido ao aumento ou a atenuação da fluorescência durante o processo de interação. Nesse sentido, visando a determinação de protamina, foram sintetizados QDs de CdTe funcionalizados com ácido mercaptosuccínico (pKa1 = 3,30 e pKa2 = 4,60). As nanosondas foram caracterizadas sendo observada relação direta entre o tempo de síntese e o tamanho do QD (2,61 – 3,04 nm). Os QD-CdTe de MSA foram capazes de interagir com a protamina (PT), uma proteína catiônica, formando um bioconjugado, e consequente supressão da intensidade de fotoluminescência (PL) e assim, gerando um sistema ON-OFF. A nanosonda produzida no tempo de síntese de 1 h (QD-CdTe1) apresentou a melhor sensibilidade frente a PT em solução tampão succinato (25 mM, pH = 5). Sob as condições otimizadas, o método proposto apresentou faixa linear de 0,05 – 0,5 mg L-1 (10 - 100 nM), com LOD de 0.01 mg L-1 (2 nM) e RSD  2.01%. O processo de interação entre as nanosondas e a proteína catiônica levou a agregação devido a formação do bioconjugado, pois o raio hidrodinâmico dos sistemas variou de 4,31  1,12 nm (QD-CdTe1) para 30,50  9,26 nm (QD-CdTe1-PT). Uma vez que o método foi sensível a variação da força iônica e, baseado nos parâmetros termodinâmicos, ensaio de TEM e de DLS, foi comprovado que o mecanismo de interação ocorreu preferencialmente por forças eletrostáticas. Por fim, o método proposto mostrou-se rápido, sensível e viável para quantificação de PT em amostras de medicamento e de urinas sintéticas com variadas composições, com recuperações acima de 95%. O bioconjugado QD-CdTe6-PT foi então explorado para a quantificação da tripsina (TP), uma enzima com clivagem específica nos aminoácidos lisina e arginina, através de um sistema ON-OFF-ON. Nesse sistema, o tamanho do QD variou entre 2,56 – 3,21 nm, onde o bioconjugado QD-CdTe6-PT foi o que apresentou a melhor sensibilidade frente a TP em solução tampão amônio (75 mM, pH = 8,5). Sob as condições otimizadas, o método proposto apresentou faixa linear de 0,005 – 0,07 mg L-1 (0,22 - 3,08 nM), com LOD de 0,0014 mg L-1 (0,06 nM) e RSD  1,81%. O processo de interação entre o QD-CdTe6-PT e a TP levou a liberação da nanopartícula devido a clivagem da TP, tendo uma variação no raio hidrodinâmico de 234  37,13 para 83,20  40,00, 30,90  21,10 e 23,42  12,43 nm (TP a 0,015, 0,03 e 0,05 mg L-1, respectivamente). Por fim, o método proposto viável para quantificação de TP em amostras de plasma com recuperações acima de 91%.
Abstract: In the process of quantifying biomolecules, the traditional methods of determination have some limitations, such as high operational cost, complexity of analysis, need for specialized instruments, complexity of analysis, among other factors. These same mishaps are present for the detection of protamine (PT) and trypsin (TRIP), which are two biomolecules with great importance and application in the medicinal and pharmaceutical area, being essential to carry out monitoring in samples in vivo and in vitro in both. cases. Featuring high versatility and unique properties, such as high quantum yield, high stability, broad spectrum of absorption and emission and low toxicity compared to the organic fluorophores used, quantum dots (quantum dots, QD) are nanoparticles that have been explored and applied as markers or as photoluminescent probes of various components, such as metals, biomolecules, cells and tissues, where the analyte is usually detected due to the increase or attenuation of fluorescence during the interaction process. In order to determination of protamine, QDs of mercaptosuccinic acid functionalized CdTe were synthesized (pKa1 = 3.30 and pKa2 = 4.60). The nanoprobe were characterized by a direct relationship between synthesis time and QD size (2.61 – 3.04 nm). The QD-CdTe-MSA interacted with protamine (PT), a cationic protein, forming a bioconjugate, thus quenching the photoluminescence intensity and generating an ON-OFF system. The nanoprobe produced at a synthesis time of 1 h (QD-CdTe1) presented PT's best sensitivity in a succinate buffer (pH = 5). Under the optimized conditions, the proposed method presented a linear range of 0.05 - 0.5 mg L-1 (10 - 100 nM), LOD 0.01 mg L-1 (2 nM), and RSD ≤ 2.01% (n = 10). The interaction of the nanoprobe and PT led to aggregation due to a bioconjugate formation. The systems' hydrodynamic radius varied from 4.31 nm (QD-CdTe1) to 30.50 nm for the bioconjugate (QD-CdTe1-PT). The method was sensitive to variation in ionic strength and based on thermodynamic parameters; it was demonstrated that the interaction mechanism occurred preferentially through electrostatic forces. Finally, the method proved to be fast, sensitive, and viable for quantifying PT in drugs and synthetic urine samples with recoveries above 95%. The bioconjugate QD-CdTe6-PT was then explored for the quantification of trypsin (TP), an enzyme with specific cleavage in the amino acids lysine and arginine, through an ON-OFF-ON system. In this system, the size of the QD varied between 2.56 - 3.21 nm, where the bioconjugate QD-CdTe6-PT was the one that showed the best sensitivity compared to TP in ammonium buffer solution (75 mM, pH = 8.5). Under the optimized conditions, the proposed method had a linear range of 0.005 - 0.07 mg L-1 (0.22 - 3.08 nM), with an LOD of 0.0014 mg L-1 (0.06 nM) and RSD  1 , 81%. The interaction process between QD-CdTe6-PT and TP led to the release of the nanoparticle due to TP cleavage, with a variation in the hydrodynamic radius from 234 de 37.13 to 83.20  40.00, 30.90  21.10 and 23.42  12.43 nm (TP at 0.015, 0.03 and 0.05 mg L-1, respectively). Finally, the proposed method feasible for quantification of PT in plasma samples with recoveries above 91%.
Palavras-chave: Quantum dots
Fluorescência
Protamina
Tripsina
CdTe
Fluorescence
Protamine
Trypsin
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia
Citação: COSTA, Karolayne Rocha da. Síntese, caracterização e aplicação de Quantum Dots como nanosondas fluorescentes para aplicações bioanalíticas. 2020. 106 f. Dissertação (Mestrado em Química e Biotecnologia) – Instituto de Química e Biotecnologia, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/7599
Data do documento: 21-dez-2020
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