Desenvolvimento de imunossensores à base de cristais líquidos e nanopartículas de ouro para detecção de biomarcadores cardíacos

Abstract

Este trabalho relata o desenvolvimento de três novos imunossensores eletroquímicos label-free construídos a partir de moléculas de cristais líquidos (CL) e nanopartículas de ouro (AuNP), para detecção de mioglobina (Mb), troponina T (cTnT) e troponina I (cTnI), que são importantes biomarcadores empregados no diagnóstico de doenças cardíacas, como o infarto agudo do miocárdio. O primeiro imunossensor apresentado foi construído a partir da combinação do CL iônico, brometo de (E)-1-decil-4-((4-(deciloxi)fenil)diazenil)piridínio (Br-Py), como uma sonda redox, e AuNP estabilizadas em polietilenoimina. Essa plataforma foi empregada na imobilização covalente de anticorpos anti-Mb. Até onde sabemos esse foi um dos primeiros trabalhos publicados empregando moléculas de CL para o desenvolvimento de um imunossensor eletroquímico. Esse imunossensor foi otimizado para a determinação de Mb a partir da inibição do sinal da sonda Br-Py, obtido por voltametria de onda quadrada. A faixa de trabalho obtida foi de 10 a 72,8 ng mL-¹ com um limite de detecção (LOD) de 6,3 ng mL-¹. O segundo imunossensor foi construído empregando-se a mesma sonda redox Br-Py, que foi combinada com AuNP estabilizadas em silsesquioxano, matriz empregada para imobilização do anticorpo anti-cTnT por meio de interação eletrostática. Após otimização dos parâmetros de construção e operação obteve-se uma curva de calibração para cTnT. A faixa de trabalho obtida foi de 0,1 a 0,9 ng mL-¹ com um LOD de 0,08 ng mL-1. Já o terceiro imunossensor foi construído com uma molécula de CL colunar derivado de 1,3,4-oxadiazol e AuNP estabilizadas em hidrocloreto de polialilamina, sendo esta plataforma empregada para imobilização covalente do anticorpo anti-cTnI. Os estudos de formação do imunocomplexo foram realizados empregado como sonda redox o par Fe(CN)63-/4-, usando a inibição do sinal voltamétrico, medido por voltametria linear, ou então o aumento da Rct por espectroscopia de impedância eletroquímica. Após otimização dos parâmetros de construção e operação obteve-se uma curva de calibração para cTnI com uma faixa de trabalho de 0,01 a 0,3 ng mL-¹ com um LOD de 0,005 ng mL-1. O três imunossensores propostos foram empregados com sucesso na determinação dos biomarcadores cardíacos em amostras de soro simulado e de plasma sanguíneo.<br>

Abstract: This work reports the development of three new label-free electrochemical immunosensors constructed using liquid crystal (LC) molecules and gold nanoparticles (AuNP), for detection of myoglobin (Mb), troponin T (cTnT) and troponin I (cTnI), which are important biomarkers for the diagnosis of cardiac diseases, such as acute myocardial infarction. The first presented immunosensor was constructed from the combination of ionic LC, (E)-1-decyl-4-[(4-decyloxyphenyl)diazenyl]pyridinium bromide (Br-Py) as a voltammetric probe and AuNP stabilized in polyethyleneimine. This platform was used to covalent immobilization of anti-Mb antibodies. To our knowledge this was one of the first published works employing LC molecules for the development of an electrochemical immunosensor. This immunosensor was optimized for determination of Mb by inhibition of the signal of the Br-Py probe obtained by square wave voltammetry. The concentration working range was obtained from 10 to 72.8 ng mL-¹ with limit of detection (LOD) of 6.3 ng mL-¹. The second immunosensor was constructed employing the same redox probe Br-Py which was combined with AuNP stabilized in silsesquioxane, this matrix was employed to immobilization of anti-cTnT antibodies via electrostatic interaction. After optimization of the parameters of construction and operation a cTnT calibration curve was obtained. The concentration working range obtained was 0.1 to 0.9 ng mL-¹ with a LOD of 0.08 ng mL-¹. The third immunosensor was constructed with a columnar LC molecule, derivative from 1,3,4-oxadiazole, and AuNP stabilized in polyallylamine hydrochloride, this matrix was employed for covalent immobilization of anti-cTnI antibodies. The formation of the immunecomplex studies were performed, employed as a redox probe the couple Fe(CN)63-/4-, using the inhibition of the linear voltammetric signal, or Rct from electrochemical spectroscopy impedance. After optimization of the parameters of construction and operation, the calibration curve for cTnI was obtained with a working concentration range from 0.01 to 0.3 ng mL-¹ with a LOD of 0.005 ng mL-¹. The three proposed immunosensors were successfully employed in the determination of cardiac biomarkers in samples of simulated serum and blood plasma.