Estudo de biossensor eletroquímico para detecção de saxitoxina

Abstract

A saxitoxina (STX) é uma neurotoxina extremamente nociva e produzida naturalmente. Pode ser encontrada durante a época de floração de alguns microorganismos aquáticos/algas e representa uma grande preocupação para a saúde humana. Para garantir as condições de potabilidade d´água, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) estabeleceu um limite máximo de 3µg/L (microgramas por litro) de saxitoxina. Com o desenvolvimento de novas tecnologias envolvendo produção e manipulação de DNA, surgiu um novo mundo de possibilidades para plataformas de sensoriamento. Aliado a uma técnica não invasiva usada para análise de propriedades interfaciais, como espectroscopia de impedância eletroquímica, é possível construir um biossensor eletroquímico de fácil uso e de baixo custo para uso em monitoramento da qualidade d´água. Estudos foram realizados junto ao Laboratório de Optoeletrônica Orgânica e Sistemas Anisotrópicos ? LOOSA, da Universidade Federal de Santa Catarina ? UFSC com estes métodos, demonstrando sua viabilidade e sugerindo que é possível obter sucesso na elaboração de um biossensor para detecção de saxitoxina. Pensando na necessidade de aprimoramento do sistema e de se monitorar a qualidade da água potável, este trabalho descreve a revisão e estudo eletroquímico dos procedimentos de desenvolvimento de um biossensor utilizando um aptâmero (oligonucleotídeo) como elemento de reconhecimento para detecção de saxitoxina em meio aquoso associado à técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica. O trabalho de revisão sistemática aqui empregado demonstrou a necessidade de revisão dos conceitos empregados durante estudo ou desenvolvimento de um projeto. Fica claro que uma boa revisão teórica e entendimento das técnicas utilizadas são essenciais para o desenvolvimento/otimização de procedimentos de fabricação deste dispositivo. Aqui foi demonstrado que uma faixa segura de potencial que garante a estabilidade do sistema eletroquímico se encontra entre -0,1 e +0,7 volts em relação a um eletrodo de referência de Ag/AgCl. Também foi demonstrado que é possível se obter um valor de base constante para eletrodos modificados desde que estes sejam acondicionados por tempo suficiente nas soluções de medida. Valores de x2 mostram que as medidas de EIE após o tempo necessário para o equilíbrio estão dentro das condições ideais para tratamento de dados e os testes com diferentes concentrações de saxitoxina mostram uma diferenciação de sinais clara entre a linha base (sem toxina) e os sinais em diferentes concentrações.

Abstract: Saxitoxin is an extremely harmful and naturally produced neurotoxin. It can be found during water microorganisms/algae bloom season and represents a major concern for human health. The Brazilian National Health Surveillance Agency (ANVISA) established a maximum limit of 3,0 µg/L (three micrograms per liter) for water consuption. With the development of new technologies involving DNA production and manipulation, a new world of possibilities for sensing platforms has emerged. Combined with a non-invasive technique used for analysis of interfacial properties, such as electrochemical impedance spectroscopy, it is possible to build an easy-to-use and low-cost electrochemical biosensor for use in water monitoring. Studies were carried out at the Laboratory of Organic Optoelectronics and Anisotropic Systems - LOOSA, of the Federal University of Santa Catarina - UFSC with these methods, demonstrating its feasibility and suggesting that it is possible to succeed in the elaboration of a biosensor for saxitoxin detection. Considering the need to improve the system and monitor the quality of drinking water, this work describes the review and electrochemical study of the procedure for developing a biosensor using an aptamer (oligonucleotide) as a recognition element for detection of saxitoxin in aqueous medium associated with electrochemical impedance spectroscopy technique. The systematic review work demonstrated the need to know the concepts used during the study or development of a project. It is clear that a good theoretical review and understanding of the techniques used are essential for the procedures development/optimization. Here it was demonstrated that a safe range of potential that guarantees the stability of the electrochemical system is between -0.1 and +0.7 volts in relation to an Ag/AgCl reference electrode. It has also been demonstrated that it is possible to obtain a constant baseline value for modified electrodes as long as they are conditioned for a sufficient time in the measurement solutions. Values of ?2 shows that the EIS measurements after the time required for equilibration are within ideal conditions for data processing and the tests with different saxitoxin concentrations show a clear differentiation of signals between the baseline (no toxin) and the signals containing different concentrations.