Efeito dos compostos naturais na atividade enzimática da urease em biossensores

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Data
2024-06-05
Autores
Souza, Thaísa da Silva de [UNIFESP]
Orientadores
Philadelphi, Laura Oliveira Péres [UNIFESP]
Tipo
Trabalho de conclusão de curso de graduação
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Resumo
Os biossensores são dispositivos projetados para detectar e quantificar a presença de substâncias específicas em um meio. Atualmente, seu uso tem crescido devido a diversos benefícios, como alta sensibilidade e especificidade, fácil utilização e, principalmente, baixo custo em comparação com outras técnicas analíticas. Neste trabalho, foram estudadas maneiras de aprimorar a detecção de ureia através da adição de compostos naturais aromáticos a biossensores enzimáticos de urease. Os compostos naturais avaliados foram o eugenol e o bis eugenol, que possuem propriedades antioxidantes, antimicrobianas e anti-inflamatórias, além de suas propriedades sensoriais. Ambos os compostos têm potencial para aumentar a eficiência na detecção de ureia devido à sua estrutura conjugada e possível capacidade de interagir com a enzima urease, resultando em maior imobilização da enzima no filme e melhorando sua estabilidade, permitindo que ela mantenha sua atividade enzimática por mais tempo. Para a construção do biossensor, foram produzidos filmes finos de várias camadas (1 a 5) pelo método de spin coating, utilizando o polímero conjugado poli(9,9-dioctilfluoreno-co-fenileno) (PFPh) como matriz, a urease como enzima catalisadora da reação com a ureia, e o composto natural (eugenol ou bis-eugenol) para intensificar a imobilização e atividade da urease. Diferentes concentrações dos compostos naturais (0,1, 0,3 e 0,5 mg/mL) foram avaliadas para determinar sua eficácia nos filmes. Para comprovar os resultados, foram realizadas caracterizações dos compostos e dos filmes obtidos, utilizando espectroscopia na região do infravermelho, UV-vis e fluorescência, além de avaliações da atividade enzimática, variando a concentração de ureia de 5 a 40 mM. Os resultados obtidos foram comparados com filmes de mesma estrutura, porém sem a presença de compostos naturais, confirmando o aumento da atividade enzimática devido à inclusão desses compostos no sistema.
Biosensors are devices designed to detect and quantify specific substances in a medium. Their use is currently expanding due to various benefits, including high sensitivity and specificity, ease of use, and especially low cost compared to other analytical techniques. In this study, we explored ways to improve urea detection by incorporating natural aromatic compounds into urease enzymatic biosensors. The natural compounds evaluated were eugenol and bis-eugenol, which possess antioxidant, antimicrobial, and anti-inflammatory properties, as well as sensory attributes. These compounds have the potential to enhance urea detection efficiency due to their conjugated structures and ability to interact with the enzyme urease. This interaction results in greater enzyme immobilization within the film and improves its stability, allowing it to maintain enzymatic activity for a longer period. For the construction of the biosensor, multilayer thin films (1 to 5 layers) were produced using the spin coating method. The conjugated polymer poly(9,9-dioctylfluorene-co-phenylene) (PFPh) was used as the matrix, urease as the enzyme catalyzing the reaction with urea, and the natural compound (eugenol or bis-eugenol) to enhance the immobilization and activity of urease. Different concentrations of the natural compound (0.1, 0.3, and 0.5 mg/mL) were evaluated for their effect on the film. To validate the results, characterizations of the compounds and the films obtained were performed using infrared spectroscopy, UV-Vis, and fluorescence, as well as assessments of enzymatic activity with varying urea concentrations from 5 to 40 mM. The results were compared with films of the same structure but without the natural compounds, confirming the increased activity due to the inclusion of these compounds in the system.
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