dc.creator.ID |
SANTOS, K. O. |
pt_BR |
dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/1623226300047893 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
FOOK, Marcus Vinicius Lia. |
|
dc.contributor.advisor1ID |
FOOK, M. V. L. |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/4149843752530120 |
pt_BR |
dc.contributor.referee1 |
CARDOSO, Márcio José Batista. |
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dc.contributor.referee2 |
TAVARES, Albaniza Alves. |
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dc.contributor.referee3 |
SILVA, Suedina Maria de Lima. |
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dc.contributor.referee4 |
NEVES, Gelmires de Araújo. |
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dc.description.resumo |
O COVID-19 é conhecido por causar danos alveolares difusos e insuficiência
respiratória aguda, podendo afetar os rins e levar à Insuficiência Renal Aguda (IRA),
uma condição grave e potencialmente fatal. A prevenção e o diagnóstico precoce são
fundamentais, pois muitas doenças renais só se tornam evidentes clinicamente
quando mais de 50% a 75% da função renal já está comprometida. Com base nesses
desafios, o desenvolvimento de biossensores para diagnóstico renal tem sido uma
área de pesquisa significativa. Esses dispositivos possibilitam um diagnóstico
precoce, permitindo intervenções terapêuticas mais eficazes e melhorando os
desfechos clínicos dos pacientes. Este trabalho teve por objetivo desenvolver um
biossensor eletroquímico de ureia com detector potenciométrico para auxiliar no
monitoramento da insuficiência renal associada ao coronavírus SARS-CoV-2. O
biossensor foi produzido utilizando a técnica de impressão em tela, resultando na
formação de dois eletrodos (sensor e referência) em uma fita condutiva de cobre.
Posteriormente, foi realizada a eletrodeposição de antimônio nos eletrodos e
aplicação de tinta de prata contendo a enzima urease sobre o eletrodo sensor. A
enzima urease foi extraída do feijão de porco e caracterizada por espectroscopia de
infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), atividade enzimática/parâmetros
cinéticos e potencial hidrogeniônico (pH). Os biossensores foram caracterizados por
microscopia ótica (MO), difração de raios X (DRX), resistência e condutividade
elétrica, sensibilidade e faixa de linearidade, período de estabilidade/tempo de
resposta e reprodutibilidade. O detector potenciométrico foi desenvolvido a partir de
um software <Proteus= e do software <Arduino IDE=, que em seguida foram transferidos
para um microcontrolador arduino nano. Sua carcaça foi desenvolvida no software
Shapr 3D e impressa em uma impressora 3D, utilizando o polímero poliácido lático
(PLA), ao qual foi inserido o seu sistema eletrônico e software necessários para seu
funcionamento. O extrato de feijão de porco contendo a enzima urease, apresentou
bandas de absorção característicos da enzima urease e comportamento de Michaelis
– Menten, apresentando afinidade com seu substrato ureia a concentrações máximas
de 60mmol.L-1. Os biossensores apresentaram uma estrutura lisa e plana sob uma
determinada orientação com efetiva eletrodeposição de antimônio sobre toda a
superfície do cobre e presença de partículas de prata em toda a superfície do eletrodosensor.
Na análise de DRX, foram observados picos característicos de materiais
cristalinos, o que favorece o desempenho dos biossensores ao manterem suas
propriedades de condutividade, essenciais para o seu funcionamento. A resposta
potenciométrica do biossensor foi analisada em relação a diferentes concentrações
de solução de ureia, demonstrando uma faixa linear e sensibilidade nas
concentrações variando entre 15 e 75 mg/dL. O limite de detecção foi investigado e
estabelecido em 75 mg/dL. Além disso, o tempo de resposta do biossensor foi
determinado como sendo 60 segundos, apresentando boa reprodutibilidade. O
detector potenciométrico foi capaz de realizar medidas diretas, convertendo a
diferença de potencial (ddp) obtida na reação dos biossensores, em concentração de
ureia presente nas amostras em mg/dL. Com esses resultados podemos inferir que a
metodologia aplicada no desenvolvimento do biossensor eletroquímico e do seu
detector foi eficaz como biossensor eletroquímico de ureia. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
Centro de Ciências e Tecnologia - CCT |
pt_BR |
dc.publisher.program |
PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UFCG |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
Engenharia de Materiais |
pt_BR |
dc.title |
Biossensor eletroquímico de ureia com detector potenciométrico para monitoramento de doença renal causada pelo SARS-COV-2 |
pt_BR |
dc.date.issued |
2024-05-24 |
|
dc.description.abstract |
COVID-19 is known to cause widespread damage to the tiny air sacs in the lungs and
acute respiratory failure, which can also affect the kidneys and result in Acute Renal
Failure (ARF), a severe and potentially deadly condition. Early prevention and
diagnosis are crucial, as many kidney issues only become apparent when more than
half to three-quarters of kidney function is already compromised. Given these
challenges, there has been significant research into developing biosensors for renal
diagnosis. These devices enable early detection, allowing for better treatment and
improving patients' outcomes. This study focuses on creating an electrochemical urea
biosensor with a potentiometric detector to aid in monitoring renal failure associated
with the SARS-CoV-2 virus. The biosensor was made using the screen-printing
technique, forming two electrodes (sensor and reference) on a conductive copper tape.
Antimony was then deposited on the electrodes, and silver paint containing the enzyme
urease was applied to the sensor electrode. The urease enzyme, extracted from jack
beans, was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), enzyme
activity/kinetic parameters and hydrogen potential (pH). The biosensors were
characterized by optical microscopy (OM), X-ray diffraction (XRD), electrical resistance
and conductivity, sensitivity and linearity range, stability period/response time and
reproducibility. The potentiometric detector was developed using <Proteus= software
and <Arduino IDE= software, which were then transferred to an Arduino nano
microcontroller. Its housing was developed using the Shapr 3D software and printed
on a 3D printer using the polymer polylactic acid (PLA), into which the electronic
system and software necessary for its operation were inserted. The jack bean extract
containing the urease enzyme showed absorption bands characteristic of the urease
enzyme and Michaelis – Menten behavior, showing affinity with its substrate urea at
maximum concentrations of 60mmol.L-1. The biosensors presented a smooth and flat
structure under a certain orientation with effective electrodeposition of antimony over
the entire copper surface and the presence of silver particles over the entire surface of
the sensor electrode. In the XRD analysis, characteristic peaks of crystalline materials
were observed, which favors the performance of the biosensors by maintaining their
conductivity properties, essential for their functioning. The potentiometric response of
the biosensor was analyzed in relation to different concentrations of urea solution,
demonstrating a linear range and sensitivity at concentrations ranging between 15 and
75 mg/dL. The detection limit was investigated and established at 75 mg/dL.
Furthermore, the response time of the biosensor was determined to be 60 seconds,
showing good reproducibility. The potentiometric detector converted the potential
difference obtained from the biosensor reaction into urea concentration in mg/dl,
indicating the effectiveness of the methodology used in their development as an
electrochemical urea biosensor. |
pt_BR |
dc.identifier.uri |
http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/41154 |
|
dc.date.accessioned |
2025-03-19T12:53:12Z |
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dc.date.available |
2025-03-19 |
|
dc.date.available |
2025-03-19T12:53:12Z |
|
dc.type |
Tese |
pt_BR |
dc.subject |
Ureia |
pt_BR |
dc.subject |
Biossensores |
pt_BR |
dc.subject |
COVID-19 |
pt_BR |
dc.subject |
Insuficiência renal |
pt_BR |
dc.subject |
Urea |
pt_BR |
dc.subject |
Biosensors |
pt_BR |
dc.subject |
COVID-19 |
pt_BR |
dc.subject |
Renal failure |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.creator |
SANTOS, Kleilton Oliveira. |
|
dc.publisher |
Universidade Federal de Campina Grande |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.title.alternative |
Urea electrochemical biosensor with potentiometric detector for monitoring kidney disease caused by SARS-COV-2 |
pt_BR |
dc.description.sponsorship |
Capes |
pt_BR |
dc.identifier.citation |
SANTOS, Kleilton Oliveira. Biossensor eletroquímico de ureia com detector potenciométrico para monitoramento de doença renal causada pelo SARS-COV-2 /. 2024. 123 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2024. |
pt_BR |