Desenvolvimento de um biossensor para monitorização de acetilcolina, um biomarcador associado à Doença de Alzheimer

A presente dissertação teve como objetivo o desenvolvimento e caracterização de sensores potenciométricos com base em polímeros de impressão molecular (MIP, do inglês, Molecularly Imprinted Polymer) para a determinação da molécula alvo, a acetilcolina. A acetilcolina (ACh) é um neurotransmissor que está associado à doença de Alzheimer. Os materiais biomiméticos desenvolvidos para a interação com a ACh foram obtidos por polimerização em bulk, recorrendo a uma combinação de nanotubos de carbono com monómeros de anilina, dispersos em solvente plastificante oNFOE e PVC. Para aferir sobre o efeito da impressão de ACh na resposta dos materiais MIP, foram igualmente preparados e avaliados materiais de controlo, ou seja, materiais sem impressão molecular (NIP). O controlo da constituição química destes materiais foi realizado recorrendo a Espectroscopia de Raman e Espectroscopia de Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR, do inglês Fourier Transformed Infrared Spectroscopy). Os materiais desenvolvidos foram integrados em membranas seletivas de ião, preparadas com ou sem aditivo iónico lipófilo, de carga negativa ou positiva. A avaliação das características gerais das membranas baseou-se na comparação das caraterísticas dos diversos elétrodos. Estas caraterísticas foram obtidas a partir de curvas de calibração, conseguidas para valores de pH diferentes. Em meio ácido, mais precisamente para pH 4, as membranas com materiais impressos e aditivo aniónico foram as que apresentaram as melhores características analíticas, quer em termos de sensibilidade (+83,86 mV década-1) quer em gama de linearidade (de 3,52×10-5 a 1,73×10-3 M). O estudo de seletividade realizado aos sensores revelou que os elétrodos cuja membrana possuía aditivo aniónico apresentavam menores valores de log KPOT. A presença desse constituinte fez com que a seletividade aumentasse nesses mesmos elétrodos. A espécie menos interferente foi a creatina e a mais interferente a creatinina. Os elétrodos foram, ainda, aplicados em amostras de soro sintético. A qualidade dos resultados obtidos dependeu do nível de concentração em estudo, sendo possível identificar uma região onde os resultados foram exatos e precisos. De uma forma geral, os biossensores com MIP e aditivo aniónico apresentaram um desempenho adequado à prossecução deste estudo em amostras reais.

The main goal of this thesis was to develop and characterize potentiometric sensors, based on molecularly imprinted polymers (MIP), for the determination of Acetylcholine (ACh). Acetylcholine is a neurotransmitter associated with Alzheimer's disease. The biomimetic materials assembled to interact with ACh were obtained by bulk polymerization, combing carbon nanotubes with monomers of aniline dispersed in PVC that was plasticized with oNFOE. To measure the effect of the imprinted sites on the response of the MIP materials, non-imprinted materials (NIP) were prepared and evaluated as control materials. The chemical characterization of these materials was made by means of Raman Spectroscopy and Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR). The developed materials were fed into ion-selective membranes, prepared with or without lipophilic ionic additive, of positive or negative charge. The evaluation of the membranes in terms of Ach recognition was made by comparing the characteristics of the various electrodes. These characteristics were obtained from calibration curves, made in different controled pH conditions. The best analytical performance was found in acid medium, specifically pH 4, with membranes containing MIP material and anionic additive, showing a sensitivity of + 83,86 mV decade-1 from 3,52×10-5 to 1,73×10-3 M. The best selectivity behavior was found for membranes with an anionic additive, showing lower values of log KPOT. The least interfering species was creatine and the most interfering one was creatinine. The electrodes were also applied to the analysis of synthetic serum samples. The quality of the obtained results was linked to the concentration level of ACh in the sample, and it was possible to identify a concentration range where results were accurate and precise. In general, the biosensors containing MIP and anionic additive showed a suitable behavior to extend this study to real samples.