Nome do Projeto
Desenvolvimento e avaliação de biosensores eletroquímicos associados a dispositivos Lab-on-chip: para Enfrentamento da emergência de Saúde publica decorrente da COVID-19
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
26/01/2021 - 26/01/2023
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
Descrição: A síndrome respiratória aguda grave originada pelo novo coronavírus (SARS-CoV-2) que surgiu no final de 2019, conhecida por ser uma doença altamente transmissível e patogênica, causou o surto pandêmico global de COVID-19. Este cenário crítico requer com urgência novos dispositivos de diagnóstico do tipo point-of-care (POC), precisos e sensíveis. Para contribuir com este monitoramento, um dispositivo biossensor portátil capaz de detectar o SARS-CoV-2 está sendo desenvolvido, com análises em tempo real, com rapidez, precisão de resultados e portabilidade, o qual pode contribuir de modo significativo na batalha contra este vírus e também no controle de outros tipos de patologias gerenciando doenças e antecipando, assim, condutas terapêuticas, o qual é uma plataforma de Diagnostic On a Chip (DoC) baseada na tecnologia inovadora de biossensor eletroquímico descartável avançados com nanocompósitos desenvolvidos no Novonando do PPGCEM o qual utiliza os antígenos inovadores desenvolvido pelo grupo de pesquisa do Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia (PPGB) detectando os biomarcadores, anticorpos específicos da SARS-CoV-2 (Figura). Este é denominado de imunosensor, o antígeno especifico é imobilizado nas nanoestruturas do biossensor. Quando em contato com a amostra de sangue humano contaminado, o antígeno se liga com os anticorpos (IgG, IgA e IgM) fornecendo um sinal elétrico característico e dependente da concentração. Outros sistemas eletroquímicos serão objeto de estduo como determinação de Glicose, Vitamina D, ácido ascórbico, entre outros. Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.

Objetivo Geral

Desenvolvimento e validação de novos dispositivos de diagnóstico do tipo point-of-care:, precisos e sensíveis, para enfrentamento da emergência de Saúde publica decorrente da COVID-19
Determinação da Especificidade/ seletividade (interferência); Faixa (Linearidade); Exatidão (recuperação)
Precisão ( Repetibilidade, Precisão intermediária e Reprodutibilidade); Robustez (estudo de resistência a variações intencionais)

• Incorporar estas superfícies ultrafinas de grafeno em sistemas portáteis inteligentes para monitoramento de fluidos corporais, com a possibilidade de auxiliar e complementar o diagnóstico clínico de doenças.
• Treinar recursos humanos em nível de graduação e pós-graduação, para atuar na prospecção e transferência de conhecimento para o setor produtivo.
• Montar o biossensor para que seja portátil, rápido e permita o controle e compartilhamento de informações de leitura. Desta forma, além de auxiliar o processo de diagnostico do vírus poderia ser utilizado como ferramenta de monitoramento do COVID-19 nas diferentes regiões analisadas.

Justificativa

No Brasil a pandemia de COVID-19 teve início em fevereiro de 2020, como resultado houve um interesse mundial no desenvolvimento de vacinas, fármacos eficazes contra o vírus, novos métodos rápidos e eficazes de identificação do vírus, assim como, desenvolvimentos de equipamentos de proteção individual eficazes contra o vírus.
Uma das metodologias utilizadas para o controle da epidemia é por meio da identificação de indivíduos contaminados pelo COVID-19 nas diferentes regiões das cidades, estados e países. Assim, o desenvolvimento de sensores com resposta rápida e eficazes são partes essenciais de nos diagnósticos, que permite a utilização de tratamentos de precisão, e monitoramento do contágio de populações e controle da pandemia.
O progresso no campo de biomateriais e biotecnologia para criação de sensores e biossensores, tem instigado o desenvolvimento e aplicação desses equipamentos para a detecção de diversas patologias infecciosas como Dengue, Zika, Hepatite C e para o diagnóstico e prevenção do câncer (QURESHI, 2012; NAVAKUL et al., 2016; HUANG et al., 2017; FARIA, 2019). Com isso e analisando a atual situação global, o desenvolvimento deste projeto encontra-se na direção da orientação de experts da Organização Mundial da Saúde (OMS), o qual recomendou o desenvolvimento de testes rápidos para diagnóstico da COVID-19 como a primeira de oito prioridades de pesquisa para enfrentamento da pandemia. Os testes disponíveis no mercado e importados pelo Ministério da Saúde acabam são onerosos e, além disso, foram validados com amostras biológicas dos países em que foram desenvolvidos. Também, a falta de testes rápidos e a qualidade dos disponíveis no mercado mundial para o diagnóstico desta doença, requer o desenvolvimento de um dispositivo especifico que determine um analito (antígenos de SARS Cov-2 (novo Coronavírus)) em amostras biológicas (fluídos corpóreos), que seja simples, eficiente e de baixo custo. Isto para que possa a ser incorporado em diagnóstico e monitoramento da patologia no enfrentamento da pandemia.

Metodologia

Os soros para as avaliações de sensibilidade do nanosensor serão obtidos da soroteca que está sendo montada no núcleo de Biotecnologia da UFPel para o desenvolvimento de testes rápidos para a COVID19, dentro do projeto de pesquisa aprovado junto a FAPERGS pelo Prof. Fabrício Rochedo Conceição com trâmite junto ao comitê de ética CONEP com o título “Desenvolvimento de testes sorológicos nacionais (Point-of-care e ELISA) para o diagnóstico da COVID-19.
Os antígenos que serão utilizados para sensibilizar os sensores para a detecção da presença dos anticorpos anti-SarS-Cov-19 também serão utilizados em colaboração com os pesquisadores da Biotecnologia da UFPel. Os antígenos foram produzidos de forma recombinante em bactérias e serão caracterizados quanto sua eficiência na identificação de anticorpos para Covid-19 em testes de ELISA.
Para avaliar os níveis de sensibilidade e seletividade do protótipo do biossensor, utilizando para amostras biológicas serão realizadas medidas eletroquímicas como, voltametria cíclica, impedância eletroquímica e medidas amperométricas. Estudos avaliando a ferrocianeto de potássio K₃[Fe(CN)₆] e utilizando uma sonda comparativa também serão avaliados.

Indicadores, Metas e Resultados

O biossensor desenvolvido nesta proposta permite que quando colocado em contato com a amostra de baixa invasividade (sangue) é capaz de responder aos processos desempenhados na determinação do dispositivo. Visando uma maior adesão e conforto dos usuários o grupo pretende desenvolver um dispositivo inteligente portátil de baixa invasividade que possibilite o biossensor entrar em contato com o fluido mensurável. Com base na caracterização eletroquímica, um circuito eletrônico de instrumentação será desenvolvido, condicionando o sinal elétrico com processos de amplificação e filtragem, disponibilizando um sinal característico e representativo do das respostas apresentadas pelo elemento químico convertido.
É interesse também introduzir um dispositivo wireless no biossensor portátil para que a informação da leitura possa ser monitorada e se possível compartilhar a informação com órgãos competentes.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ALAN JOHN ALEXANDER MCBRIDE1
ANDREI BORGES LA ROSA
ANGELA NUNES MOREIRA1
BETTY BRAGA GALLO
BRUNO VASCONCELLOS LOPES
CLAUDIO MARTIN PEREIRA DE PEREIRA2
FABIO PEREIRA LEIVAS LEITE1
FABRICIO ROCHEDO CONCEICAO1
GUILHERME KURZ MARON
LUCAS DA SILVA RODRIGUES
LUCIANO DA SILVA PINTO1
MARCELY ECHEVERRIA OLIVEIRA
NEFTALI LENIN VILLARREAL CARRENO3

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