Desenvolvimento de imunossensor para a detecção da bactéria Escherichia coli O104:H4
Data
2020-10-29
Autores
Gomes, Elen Rute Lira 
Orientadores
Moraes, Marli Leite De
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
Escherichia coli serotype O104:H4 produces Shiga toxin, which causes Uremic Hemolytic Syndrome (HUS), characterized by the destruction of red blood cells, that over a long period, it leads to renal failure. The fast and efficient identification of this bacterium is essential to prevent the progress of the infection and worsening of the symptoms, therefore, the biosensors development is a promising alternative, ensuring a fast, cheap and easy diagnosis. In this work, immunosensors were studied to detect E. coli O104:H4 through anti-E coli O104:H4 monoclonal antibody immobilized on polyethyleneimine polymer (PEI) in nanostructured Layer-by-layer films. The antibody immobilization on the PEI was monitored by fluorescence spectroscopy and cyclic voltammetry and the film morphology was obtained by atomic force microscopy. The detection was performed with the film deposited on a screen printed carbon electrode for electrochemical measurements, in different concentrations of inactivated E. coli O104:H4 and the numbers of layers deposited PEI/anti-E. coli. Films containing only PEI were used as controls and samples of different strains of E. coli and S. aureus were analyzed to verify the specificity and selectivity of the immunosensor. The interaction of the PEI/anti-E. coli film with different E. coli concentrations caused an increase in current, with a + 0.30 V, observed in voltammograms. For films containing 1 and 2 PEI/anti-E. coli bilayers this variation was greater when compared with 3 and 5 bilayers. The voltammograms data of the different strains were investigated through the principal component analysis (PCA), the results showed the ability of the system to distinguish E. coli from S. aureus, and among E. coli strains, except for E. coli 1219264. The PEI/anti-E. coli immunosensors containing 1 and 2 bilayers showed good reproducibility, specificity and selectivity, and the immunosensor with 1 bilayer was able to detect concentrations from 2.8 μg/mL of the inactivated bacteria. Thus, the immunosensor investigated in this work showed the feasibility of its application as a prototype for the E. coli detection.
A Escherichia coli de sorotipo O104:H4 é produtora da toxina Shiga, causadora da Síndrome Hemolítica Urêmica (SHU), caracterizada pela destruição dos glóbulos vermelhos, que durante um longo período, leva a insuficiência renal. A identificação rápida e eficiente dessa bactéria é essencial para evitar o progresso da infecção e agravamento dos sintomas, logo, o desenvolvimento de biossensores é uma alternativa promissora, garantindo um diagnóstico rápido, barato e fácil. Neste trabalho foram estudados imunossensores para detecção da bactéria E. coli O104:H4 a partir do anticorpo monoclonal anti-E. coli O104:H4 imobilizado sobre o polímero polietilenoimina (PEI) em filmes nanoestruturados camada por camada. A imobilização do anticorpo sobre o PEI foi monitorada por espectroscopia de fluorescência e voltametria cíclica e a morfologia do filme foi obtida por microscopia de força atômica. A detecção foi realizada com o filme depositado sobre eletrodo impresso de carbono para as medidas eletroquímicas, variando a concentração de E. coli O104:H4 inativada e o número de camadas depositadas PEI/anti-E. coli. Filmes contendo apenas PEI foram usados como controle e amostras de diferentes cepas de E. coli e S. aureus foram analisadas para verificar a especificidade e seletividade do imunossensor. A interação do filme PEI/anti-E. coli com diferentes concentrações de E. coli provocou um aumento de corrente, em potencial de + 0,30 V, observado nos voltamogramas. Sendo que para os filmes contendo 1 e 2 bicamadas PEI/anti-E. coli essa variação foi maior quando comparado com 3 e 5 bicamadas. Os dados dos voltamogramas das diferentes cepas foram investigados através da análise da componente principal (PCA), os resultados mostraram a capacidade do sistema de distinguir E. coli de S. aureus, e entre as cepas de E. coli, com exceção da E. coli 1219264. Os imunossensores PEI/anti-E. coli contendo 1 e 2 bicamadas apresentaram boa reprodutibilidade, especificidade e seletividade, e o imunossensor com 1 bicamada foi capaz de detectar concentrações a partir de 2,8 μg/mL da bactéria inativada. Assim, o imunossensor investigado neste trabalho mostrou a viabilidade de sua aplicação como um protótipo para detecção de E. coli.
A Escherichia coli de sorotipo O104:H4 é produtora da toxina Shiga, causadora da Síndrome Hemolítica Urêmica (SHU), caracterizada pela destruição dos glóbulos vermelhos, que durante um longo período, leva a insuficiência renal. A identificação rápida e eficiente dessa bactéria é essencial para evitar o progresso da infecção e agravamento dos sintomas, logo, o desenvolvimento de biossensores é uma alternativa promissora, garantindo um diagnóstico rápido, barato e fácil. Neste trabalho foram estudados imunossensores para detecção da bactéria E. coli O104:H4 a partir do anticorpo monoclonal anti-E. coli O104:H4 imobilizado sobre o polímero polietilenoimina (PEI) em filmes nanoestruturados camada por camada. A imobilização do anticorpo sobre o PEI foi monitorada por espectroscopia de fluorescência e voltametria cíclica e a morfologia do filme foi obtida por microscopia de força atômica. A detecção foi realizada com o filme depositado sobre eletrodo impresso de carbono para as medidas eletroquímicas, variando a concentração de E. coli O104:H4 inativada e o número de camadas depositadas PEI/anti-E. coli. Filmes contendo apenas PEI foram usados como controle e amostras de diferentes cepas de E. coli e S. aureus foram analisadas para verificar a especificidade e seletividade do imunossensor. A interação do filme PEI/anti-E. coli com diferentes concentrações de E. coli provocou um aumento de corrente, em potencial de + 0,30 V, observado nos voltamogramas. Sendo que para os filmes contendo 1 e 2 bicamadas PEI/anti-E. coli essa variação foi maior quando comparado com 3 e 5 bicamadas. Os dados dos voltamogramas das diferentes cepas foram investigados através da análise da componente principal (PCA), os resultados mostraram a capacidade do sistema de distinguir E. coli de S. aureus, e entre as cepas de E. coli, com exceção da E. coli 1219264. Os imunossensores PEI/anti-E. coli contendo 1 e 2 bicamadas apresentaram boa reprodutibilidade, especificidade e seletividade, e o imunossensor com 1 bicamada foi capaz de detectar concentrações a partir de 2,8 μg/mL da bactéria inativada. Assim, o imunossensor investigado neste trabalho mostrou a viabilidade de sua aplicação como um protótipo para detecção de E. coli.