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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)
DETECÇÃO RÁPIDA DE COVID-19 ATRAVÉS DE BIOSSENSORES BASEADOS EM PEPTÍDEOS IMUNODOMINANTES
AMANDA ELIANE SABAINE
DISSERTAÇÃO
28/06/2024

A COVID-19 é uma doença infecciosa causada pelo vírus SARS-CoV-2 com alta taxa de transmissão. Por esta razão, os testes rápidos concebidos para identificar a doença têm sido cruciais, mas as mutações do vírus têm potencialmente impactado a precisão destes testes de diagnóstico. Estudos recentes concentraram-se na identificação de epítopos imunodominantes na região RBD, peptídeos que podem identificar regiões lineares de ligação a IgG e IgA. Entre esses peptídeos, o P44 demonstrou reatividade superior e está em uma região hotspot de mutação presente em diversas variantes. Consequentemente, este peptídeo foi selecionado para a construção de biossensores baseados em SERS e técnicas eletroquímicas, permitindo detecção ultrassensível que fornece resultados rápidos, precisos e confiáveis particularmente vitais onde a identificação rápida é crítica. Nanopartículas de ouro (AuNPs) com tamanho médio de 30 nm foram sintetizadas pelo método Turkevich. Essas AuNPs foram funcionalizadas com o peptídeo P44-WT (WildType) e suas formas mutadas, P44-T (variante Gama) e P44-N (variante Beta) utilizando ácido 4-mercaptobenzóico (MBA) como agente estabilizador. A funcionalização dos AuNPs foi confirmada através de ensaios UV-Vis, que apresentaram deslocamento da banda plasmônica de 535 nm para 600 nm, e por medidas DLS, indicando aumento de aproximadamente 52 nm no raio hidrodinâmico. Isto confirma a funcionalização e o reconhecimento de anticorpos. Os espectros obtidos na análise SERS foram modelados utilizando a técnica de classificação multivariada PLS-DA que apresentou 100% de sensibilidade e 76% de especificidade para amostras (n=104). Adicionalmente, foram realizados testes eletroquímicos, replicando a plataforma SERS em eletrodos de carbono vítreo. Esses testes confirmaram a interação peptídeo-anticorpos, com limites de detecção de 0,43, 4,85 e 8,04 ng/ml para P44-WT, P44-T e P44-N. Para validar estes ensaios, foram utilizados soros de pacientes convalescentes com COVID-19 confirmados por ELISA. Os dados sugerem que as duas técnicas estão validadas para a construção de biossensores confiáveis, rápidos, porém, a escolha do peptídeo e a otimização são essenciais para a obtenção de dados confiáveis. Além disso, é possível comparar as duas técnicas, avaliando o desempenho e sugerindo a melhor opção frente a custo e complexidade no preparo de amostras, além da obtenção dos resultados. Tendo essas premissas, podemos concluir que estas metodologias podem ser aplicadas a outras doenças, seria apenas necessário realizar a identificação do peptídeo apropriado para o reconhecimento do anticorpo.

Reconhecimento de Anticorpos SARS-CoV-2;Nanopartículas de Ouro Funcionalizadas por Peptídeos;Eficiência de Testes de Diagnóstico;SERS-PLSDA para detecção de SARS-CoV-2
COVID-19 is an infectious disease caused by the SARS-CoV-2 virus with a high transmission rate. For this reason, rapid tests designed to identify the disease have been crucial, but virus mutations negatively impact the accuracy of these diagnostic tests. Recent studies have focused on identifying immunodominant epitopes in the RBD region, peptides that can identify linear IgG and IgA binding regions. Among these peptides, P44 demonstrated superior reactivity and is in a mutation hotspot region in several variants. Consequently, this peptide was selected for constructing biosensors based on SERS and electrochemical techniques, enabling ultrasensitive detection that provides fast, accurate, and reliable results, particularly vital where rapid identification is critical. Gold nanoparticles (AuNPs) with an average size of 30 nm were synthesized using the Turkevich method. These AuNPs were functionalized with the peptide P44-WT (Wild-Type) and its mutated forms, P44-T (Gamma variant) and P44-N (Beta variant), using 4-mercaptobenzoic acid (MBA) as a stabilizing agent. The functionalization of the AuNPs was confirmed through UV-Vis tests, which showed a shift in the plasmonic band from 535 nm to 600 nm and through DLS measurements, indicating an increase of approximately 52 nm in the hydrodynamic radius. This confirms the functionalization and recognition of antibodies. The spectra obtained in the SERS analysis were modeled using the PLS-DA multivariate classification technique, which presented 100% sensitivity and 76% specificity for samples (n=104). Additionally, electrochemical tests were carried out, replicating the SERS platform on glassy carbon electrodes. These tests confirmed the peptide-antibody interaction, with detection limits of 0.43, 4.85, and 8.04 ng/ml for P44-WT, P44-T, and P44-N. To validate these assays, sera from convalescent patients with COVID-19 confirmed by ELISA were used. The data suggest that both techniques are validated for constructing reliable, fast biosensors. However, the choice of peptide and optimization are essential to obtain reliable data. Furthermore, comparing the two techniques, evaluating performance, and suggesting the best option in terms of cost and complexity in sample preparation and obtaining results is possible. Having these premises, we can conclude that these methodologies can be applied to other diseases. It would only be necessary to identify the appropriate peptide for antibody recognition.
Recognition of SARS-CoV-2 Antibodies;Peptide Functionalized Gold Nanoparticles;Efficiency of Diagnostic Tests;SERS-PLSDA for detection of SARS-CoV-2
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada
NMA - AMANDA ELIANE SABAINE.pdf

Contexto

NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
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Banca Examinadora

WENDEL ANDRADE ALVES
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
JEVERSON TEODORO ARANTES JUNIOR Docente - PERMANENTE
LUCIA CODOGNOTO DE OLIVEIRA Participante Externo
WENDEL ANDRADE ALVES Docente - PERMANENTE

Vínculo

CLT
Empresa Privada
Empresas
Sim
Plataforma Sucupira
Capes UFRN RNP
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