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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.75.2024.tde-03042024-081534
Document
Author
Full name
Beatriz Alves Fernandes
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2024
Supervisor
Committee
Buoro, Rafael Martos (President)
Araujo, William Reis de
Serrano, Silvia Helena Pires
Title in Portuguese
Solventes eutéticos profundos como agentes modificadores de eletrodos aplicados à novas plataformas eletroquímicas de estudos de interação in vitro DNA-corantes alimentícios
Keywords in Portuguese
azul brilhante
dsDNA
pasta de carbono
solvente eutético profundo
tartrazina
Abstract in Portuguese
Nesse presente estudo, foi proposta uma nova plataforma eletroquímica para a realização de estudos de interação molécula alvo-ds-DNA, com base em solventes eutéticos profundos naturais (NADES) como agentes modificadores de eletrodos de pasta de carbono. As moléculas alvo escolhidas foram os corantes tartrazina (TZ), azul brilhante (AB), e a mistura deles (AB-TZ), presentes como aditivos alimentares em alimentos ultraprocessados, com possível potencial alergênico e mutagênico. A adição dos NADES em substituição a uma fração do óleo mineral (aglutinante) no eletrodo compósito, aumentou a hidrofilicidade e a condutividade da superfície do eletrodo, com destaque aos NADES a base de cloreto de colina. A etalina (cloreto de colina + etilenoglicol) em substituição a uma fração do óleo mineral (CPE(et)/dsDNA) se mostrou como melhor compósito ao apresentar correntes de pico referentes à oxidação dos nucleosídeos cerca de 2-3x maior quando comparado ao eletrodo base (CPE) e o eletrodo de carbono vítreo (GCE), comumente utilizado para este tipo de estudo, devido ao íon colina apresentar maior efetividade no processo de estabilização do dsDNA, pela interação direta da carga positiva do íon colina com os grupos fosfatos carregados negativamente do dsDNA e o estabelecimento de ligações de hidrogênio com os sulcos do dsDNA. A avaliação eletroquímica da interação ds- DNA-TZ, ds-DNA-AB e ds-DNA-AB-TZ foi realizada com os sensores CPE(et)/dsDNA por técnicas voltamétricas e espectroscopia de impedância eletroquímica. Ambos os corantes atuam potencialmente como compostos de intercalação, enovelando a estrutura do dsDNA. O eletrodo CPE(et)/dsDNA se mostrou mais eficiente que o GCE/ds-DNA para estudos de interação in-vitro entre ds-DNA e molécula alvo, trazendo uma maior aproximação da conformação do ds-DNA adsorvido a que ocorre em solução. Ademais, a plataforma proposta (CPE(et)/dsDNA) se mostrou eficiente em estudos de interação, ao garantir um alto recobrimento da superfície eletródica com o material genético, possibilitando a visualização de novas interações antes vistas apenas em solução aquosa.
Title in English
Deep eutectic solvents as electrode modifying agents applied to new electrochemical platforms for in vitro DNA-food dye interaction studies
Keywords in English
brilliant blue
carbon paste electrodes
deep eutectic solvents
dsDNA
tartrazine
Abstract in English
In this present study, a new electrochemical platform was proposed to perform studies of target-ds-DNA molecule interaction, based on natural deep eutectic solvents (NADES) as carbon paste electrode modifiers. The target molecules chosen were the dyes tartrazine (TZ), brilliant blue (AB), and their mixture (AB-TZ), present as food additives in Ultra-processed foods, with possible allergenic and mutagenic potential. The addition of NADES to replace a fraction of the mineral oil (binder) in the composite electrode increased the hydrophilicity and conductivity of the electrode surface, especially the NADES based on choline chloride. Ethaline (choline chloride + ethylene glycol) replacing a fraction of mineral oil (CPE(et)/dsDNA) was shown to be the best composite by presenting currents referring to nucleoside oxidation about 2-3x higher when compared to the base electrode (CPE) and the glassy carbon electrode (GCE), commonly used for this type of study, because the choline ion has greater effectiveness in stabilization process of dsDNA, by the direct interaction of the positive charge of the choline ion with negatively charged dsDNA phosphate groups and establishment of hydrogen bonds with dsDNA grooves. The electrochemical evaluation of the interaction ds-DNA-TZ, ds-DNA-AB and ds-DNA-AB-TZ was performed with the CPE (et)/dsDNA sensors by voltammetric techniques and electrochemical impedance spectroscopy. Both dyes potentially act as intercalation compounds, folding the structure of dsDNA. The CPE (et)/dsDNA electrode was more efficient than GCE/ds-DNA for in-vitro interaction studies between ds-DNA and target molecule, bringing a more faithful approximation of the conformation of the adsorbed ds-DNA that occurs in solution. In addition, the proposed platform (CPE (et)/dsDNA) was efficient in interaction studies, ensuring a high coating of the electrodic surface with the genetic material, allowing the visualization of new interactions previously seen only in aqueous solution.
 
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Publishing Date
2024-04-03
 
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