Banca de DEFESA: JULIANA NAOMI YAMAUTI COSTA

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : JULIANA NAOMI YAMAUTI COSTA
DATA : 29/01/2024
HORA: 14:00
LOCAL: Remoto
TÍTULO:

Chips eletroquímicos verticais em malha ultradensos para diagnósticos multiplexados a partir de uma única resposta

PÁGINAS: 105
RESUMO:

Este projeto visa obter biossensores eletroquímicos label-free (BELFs) com potencial para auxiliar o diagnóstico rápido e acessível de doenças na prática clínica, seja em laboratórios, hospitais, ou no ponto de necessidade. Para isso, desenvolvemos dispositivos de maneira a satisfazer dois requisitos cruciais: (i) aplicabilidade no mundo real a um baixo custo e (ii) alta capacidade de testagem, como discutido a seguir.

Primeiramente, a partir do uso de métodos de microfabricação e engenharia de filmes verticais, foram construídos chips ultradensos que combinam reprodutibilidade, compatibilidade de fabricação em larga escala e alta resolução (capacidade de gerar desde macro a ultramicroeletrodos) com baixo custo. Explorando o design único dos chips, um outro avanço descrito neste projeto consistiu em implementar, de modo inédito, análises multiplexadas de resposta única (single-response multiplexing, SERM) em BELFs. Essas análises multiplexadas puderam ser realizadas a partir de um único scan de voltametria de onda quadrada (square wave voltammetry, SWV), permitindo o uso de um potenciostato portátil de canal único. Como uma vantagem adicional, esses sistemas foram baseados no isolamento espacial das amostras em regiões distintas do eletrodo de trabalho (working electrode, WE), o que possibilitou a modificação individual dos WEs e evitou interferências entre as sondas redox (usadas para geração das respostas eletroquímicas).

Cada sensor baseou-se em apenas dois eletrodos que consistiriam em filmes finos de Au verticais em uma malha tridimensional separados por um dielétrico, o fotorresiste negativo SU-8. Essa configuração resultou na obtenção de chips ultradensos, com dezenas de sensores por wafer (vidro), gerando uma redução significativa no custo final dos sensores. Em uma perspectiva industrial e considerando 60 sensores por wafer, o custo unitário dos sensores foi estimado em R$2,84. Já as análises SERM foram alcançadas a partir de duas estratégias: (i) a utilização de diferentes sondas redox (método multiplex) e (ii) o uso pioneiro de eletrodos de quase-referência (quasi-reference electrode, QRE) constituídos de materiais diferentes ao longo de uma mesma medida de SWV (método duplex). O método multiplex permitiu o monitoramento de até 3 amostras através da utilização de diferentes sondas redox, quais sejam, hexacianoferrato de potássio [Fe(CN)₆]^3–/4–, ferrocenometanol (FcMeOH) e hexaaminorutênio [Ru(NH₃)₆]³⁺, originando picos de corrente em diferentes potenciais. Em relação ao método duplex, esse viabilizou a análise de 2 amostras usando apenas a sonda [Fe(CN)₆]^3–/4–. Isso foi possível graças ao uso de QREs constituídos de materiais com funções trabalho distintas, Au e Ag/AgCl. Foram, assim, obtidos picos de corrente em potenciais específicos relacionados à cada QRE.

Como prova de conceito, avaliamos o desempenho dos sensores como BELFs utilizando um peptídeo como elemento de reconhecimento de anticorpos IgG da COVID-19. Para amostras padrão de IgG, a partir do método SERM multiplex, foi possível monitorar 3 eventos de biointeração em uma única análise de SWV, sendo possível diferenciar amostras positivas e negativas. Utilizando o método SERM duplex, por sua vez, foram obtidos limites de detecção de 8,0 (Au QRE) e 83,1 ng mL^–1 (Ag/AgCl QRE). Mediante o uso desse mesmo método, conseguimos duplicar a capacidade de processamento e alcançar 100% de acurácia para triagem da COVID-19 a partir de amostras de soro de pacientes. Como parte da visão prospectiva deste projeto, enxergamos que a plataforma tem o potencial de ser aplicada de maneira abrangente em estratégias com alta capacidade de testagem, reduzindo o tempo de diagnóstico para avaliação de diferentes amostras (como demonstrado aqui) e, futuramente, de diferentes biomarcadores visando aumentar a acurácia clínica ou até mesmo a detecção de doenças coexistentes com sintomas similares.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - Interno ao Programa - 007.041.553-62 - RENATO SOUSA LIMA - UNICAMP
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - LAÍS CANNIATTI BRAZACA - USP
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - PAULO ROBERTO BUENO - UNESP
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 1544341 - WENDEL ANDRADE ALVES
Membro Suplente - Examinador(a) Externo à Instituição - RAFAEL FURLAN DE OLIVEIRA - CNPEM
Membro Suplente - Examinador(a) Externo à Instituição - PAULO AUGUSTO RAYMUNDO PEREIRA