Biossensor magnetoelástico para diagnóstico de Sars-Cov-2
Zusammenfassung
Biossensores magnetoelásticos pertencem à classe dos sensores mássicos e seu princípio de funcionamento é baseado na variação da frequência fundamental de ressonância. Esses biossensores destacam-se pela capacidade de detecção específica de patógenos mediante funcionalização estratégica de sua superfície. Nesta tese foi desenvolvido um biossensor magnetoelástico para detecção de Sars-CoV-2. Foram avaliados fatores extrínsecos que influenciam na sensitividade dos sensores magnetoelásticos, e.g. a influência da temperatura de operação, campo magnético aplicado, tratamentos térmicos e ambiente corrosivo. Um suporte de alumínio foi empregado como dissipador de calor para evitar variações de frequência de ressonância provenientes do auto aquecimento do sistema, e uma fonte de corrente de polarização com estabilidade do campo de 0,01% foi utilizada para eliminar os efeitos provenientes das variações de corrente, garantindo que as variações de frequência de ressonância sejam exclusivamente provenientes de aumento de massa. A aplicação de tratamento térmico antes e depois do processo de revestimento resultou em melhorias na homogeneidade de resposta dos sensores, além do aumento na resistência à corrosão. A superfície do sensor foi funcionalizada para torná-lo específico para detecção da proteína recombinante de Sars-CoV-2. A imobilização dos agentes de bioreconhecimento na superfície do sensor foi confirmada pela técnica de ATR-FTIR e a utilização de AuNPs, para amplificar o sinal de resposta, permitiu a realização da detecção da proteína recombinante do Sars-CoV-2. Os biossensores utilizados neste trabalho apresentaram uma sensitividade de massa de 196 Hz/µg. Alternativas para melhorar a sensitividade de massa do biossensor foram avaliadas através de simulações computacionais dos modos de vibração dos sensores, bem como a resposta da variação de frequência em função da posição e quantidade de massa carregada na superfície. A partir dos resultados obtidos foi possível realizar a funcionalização controlada da superfície do biossensor com o objetivo de ampliar o sinal da resposta levando em consideração apenas as regiões de maior intensidade de vibração e eliminando os pontos cegos, nos quais a variação de frequência de ressonância devido a massa aderida é praticamente nula. Em síntese, foi desenvolvido e otimizado um biossensor magnetoelástico para a detecção específica da proteína recombinante do Sars-CoV-2. Além de confirmar a eficácia da funcionalização da superfície do sensor e a amplificação do sinal por AuNPs, este trabalho destacou a importância de fatores extrínsecos, na sensitividade do dispositivo. As simulações computacionais permitiram a otimização da distribuição de massa na superfície do sensor, maximizando a sensitividade e eliminando pontos cegos. Esses avanços, permitem a utilização do biossensor com maior precisão e confiabilidade, consolidando-se como uma ferramenta promissora para aplicações diagnósticas na detecção de vírus. [resumo fornecidos pelo autor]