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Master's Dissertation
DOI
Document
Author
Full name
Abilene Rodrigues Correia
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2019
Supervisor
Committee
Zucolotto, Valtencir (President)
Carrilho, Emanuel
Corrêa, Daniel Souza
Title in Portuguese
Desenvolvimento de um sistema biossensor baseado em filmes layer-by-layer de PAH e ácido fólico para detecção de células cancerosas com receptores de folato
Keywords in Portuguese
Ácido fólico
Biossensor
Nanomedicina
Abstract in Portuguese
A detecção precoce de células tumorais desempenha um papel importante no tratamento eficaz do câncer. Alguns métodos convencionais, como imageamento e radiomarcadores, são eficazes, porém complexos e de alto custo. Por outro lado, biossensores eletroquímicos têm atraído a atenção considerável devido às suas vantagens em relação às técnicas convencionais, como alta sensibilidade, simplicidade, resposta rápida, miniaturização e baixo custo. Estudos recentes mostraram que as superfícies das células tumorais, em especial cânceres ginecológicos, expressam mais receptores de folato (RF) que as células normais. Os receptores de folato são proteínas que têm uma alta afinidade com o ácido fólico (Kd < 1 nmol L-1). Neste estudo foi desenvolvido um biossensor para a detecção da célula tumoral HeLa (célula de câncer do colo do útero), baseado na plataforma eletroquímica modificada com ácido fólico (AF). Como controle negativo foi utilizada a HMEC (célula epitelial mamária humana) e realizado um teste de seletividade com o polímero Poli(ácido acrílico) – PAA. A superfície do biossensor foi modificada com filmes automontados camada por camada (em inglês layer-by-layer – LbL) contendo PAH (poli cloridrato de alilamina) e ácido fólico utilizados como materiais com carga positiva e negativa, respectivamente. Os filmes foram caracterizados e otimizados pela técnica de espectroscopia no ultravioleta visível, exibindo uma banda de absorção centrada em 290 e 360 nm. As interações entre PAH e ácido fólico foram investigadas usando a espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier. Análises de microscopia de força atômica revelaram uma morfologia globular para o filme (PAH/AF) contendo 20 bicamadas com uma rugosidade média de 17 nm. Espectroscopia de impedância eletroquímica e voltametria cíclica foram utilizadas para detecção das células. O biossensor desenvolvido foi capaz de detectar receptores de folato na concentração de 10 nmol L-1 com uma faixa linear entre 10 a 40 nmol L-1, R2 = 0,99. O limite de detecção para a célula HeLa foi de 50 células mL-1 obtido na faixa linear entre 50 a 106 células mL-1, R2 = 0,99. O biossensor apresentou uma boa reprodutibilidade e estabilidade (%DPR = 1,95% , n=3).
Title in English
Development of a biossensor system based on layer-by-layer films of PAH and folic acid for detection of cancer cells with folate receptors
Keywords in English
Biosensor
Folic acid
Nanomedicine
Abstract in English
Early detection of tumor cells plays an important role in the effective treatment of cancer. Some conventional methods, such as imaging and radiolabels, are effective, but complex and costly. On the other hand, electrochemical biosensors have attracted considerable attention due to its advantages over conventional techniques, such as high sensitivity, simplicity, fast response, miniaturization and low cost. Recent studies have shown that tumor cell surfaces, especially in gynecologic cancers, express more folate receptors than normal cells. Folate receptors are folate binding proteins which have a high affinity for folic acid (FA) (Kd < 1 nmol L-1). In this study a biosensor was developed for the detection of tumor cells HeLa (cervical cancer cells), based on electrochemical platform modified with folic acid. HMEC (human mammary epithelial cells) was used as the negative control and a selectivity test was carried out with polymer Poly (acrylic acid) - PAA. The surface of the biosensor was modified with self-assembly layer-by-layer (LbL) films containing PAH (polyamine hydrochloride) and folic acid used as positively and negatively charged materials, respectively. The films had been characterized and optimized using ultraviolet and visible absorption spectroscopy, exhibiting an absorption band centered at 290 and 360 nm. Interactions between PAH and folic acid were investigated using Fourier transform infrared spectroscopy. Atomic force microscopy analyzes revealed a globular morphology for (PAH/FA) film containing 20 bilayers with a mean roughness of 17 nm. Electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry have been used to detect cells. The developed biosensor was able to detect 10 nmol L-1 Folate receptors with a linear range of 10 to 40 nmol L-1, R2 = 0,99. The limit of detection to HeLa cell was 50 cells mL-1 in the linear range of 50 to 106 cells mL-1, R2 = 0,99. The biosensor presented good reproducibility and stability (% DPR = 1,95%, n = 3).
 
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Publishing Date
2019-10-23
 
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