Desenvolvimento e aplicação de um biossensor para monitorização de creatinina, um biomarcador associado a doenças emergentes

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um material sensor para creatinina por impressão molecular em estrutura polimérica (MIP) e a sua aplicação no desenvolvimento de um dispositivo de natureza potenciométrica para a determinação da molécula alvo em fluidos biológicos. A creatinina é um dos biomarcadores mais utilizados no acompanhamento da doença renal, já que é um bom indicador da taxa de filtração glomerular (TFG). Os materiais biomiméticos desenhados para interação com a creatinina foram obtidos por polimerização radicalar, recorrendo a monómeros de ácido metacríclico ou de vinilpiridina e a um agente de reticulação apropriado. De modo a aferir o efeito da impressão da creatinina na resposta dos materiais MIP à sua presença, foram também preparados e avaliados materiais de controlo, obtidos sem impressão molecular (NIP). O controlo da constituição química destes materiais, incluindo a extração da molécula impressa, foi realizado por Espectroscopia de Raman e de Infravermelho com Transformada de Fourrier. A afinidade de ligação entre estes materiais e a creatinina foi também avaliada com base em estudos cinéticos. Todos os materiais descritos foram integrados em membranas selectivas de elétrodos seletivos de ião, preparadas sem ou com aditivo iónico lipófilo, de carga negativa ou positiva. A avaliação das características gerais de funcionamento destes elétrodos, em meios de composição e pH diferentes, indicaram que as membranas com materiais impressos e aditivo aniónico eram as únicas com utilidade analítica. Os melhores resultados foram obtidos em solução tampão Piperazine-N,N′-bis(2- ethanesulfonic acid), PIPES, de pH 2,8, condição que permitiu obter uma resposta quasi-Nernstiana, a partir de 1,6×10-5 mol L-1. Estes elétrodos demonstraram ainda uma boa selectividade ao apresentaram uma resposta preferencial para a creatinina quando na presença de ureia, carnitina, glucose, ácido ascórbico, albumina, cloreto de cálcio, cloreto de potássio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio. Os elétrodos foram ainda aplicados com sucesso na análise de amostras sintéticas de urina, quando os materiais sensores eram baseados em ácido metacrilico, e soro, quando os materiais sensores utilizados eram baseados em vinilpiridina.

This work describes the development of a sensor material for creatinine, prepared by molecular imprinting in a polymeric structure and its application in the development of a device of potentiometric nature for the determination of creatinine in biological fluids. Creatinine is one of the most commonly used biomarkers in monitoring renal function, since it is a good indicator of glomerular filtration rate (TFG). Different biomimetic materials designed to interact with creatinine were synthesized by free radical polymerization using the monomers methacrylic acid or vinylpyridine and an appropriate cross-linking agent. In order to assess the effect of the imprinting in the response of the imprinted materials to creatinine, control non-imprinted materials were also prepared. Raman spectroscopy and Fourier transformed infrared spectroscopy were used to control the chemical composition of such materials and the extraction of the imprinted molecule from the polymeric matrix. The binding affinity between these materials and creatinine was also evaluated based on kinetic studies. All of the described materials were incorporated into selective membranes in ion-selective electrodes, prepared with or without ionic lipophilic additive, of positive or negative charge. Evaluation of the analytical features of these electrodes in different composition and pH media indicated that only membranes with imprinted materials and anionic additive were of analytical interest. The best results were obtained with buffer Piperazine-N, N′-bis(2-ethanesulfonic acid), PIPES at pH 2.8, leading to a near- Nernstian response from 1.6×10-5 mol L-1. These electrodes also showed high selectivity, indicating a preferential response to creatinine in the presence of urea, carnitine, glucose, ascorbic acid, albumin, calcium chloride, potassium chloride, sodium chloride and magnesium sulfate. The electrodes were applied successfully to the analysis of samples of synthetic urine, when the sensor materials used were based on methacrylic acid, and serum, when the sensor materials used were based on vinylpyridine.