Lab on paper: biossensores colorimétricos de papel para a detecção de membros do complexo Mycobacterium tuberculosis

Este trabalho foi realizado no âmbito do projecto Lab on Paper, desenvolvido no Centro de Investigação de Materiais (CENIMAT) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (FCT - UNL)

Nanoimunoensaios para a detecção de antigénios da malária em amostras clínicas

Sendo a malária uma doença infecciosa que põe em risco uma elevada percentagem da população mundial, a presente dissertação apresenta o desenvolvimento de um teste de diagnóstico rápido (RDT) para a detecção da infecção. Para a detecção dos antigénios de Plasmodium falciparum (Pf), parasita da malária, foram estudadas nanopartículas de ouro (AuNPs) com dois diâmetros médios diferentes, 17nm e 48nm, funcionalizadas e conjugadas com anticorpos específicos, formando os bionanoconjugados. Este trabalho abrange dois focos de investigação, interligados, de forma a atingir-se o objectivo prosposto: i) Caracterização físico-quimica das AuNPs e dos bionanoconjugados em solução, usando a espectrocopia de UV-Visível, variando a força iónica e o pH do meio. A compreensão do comportamento e estabilidade das partículas consoante o seu diâmetro e revestimento tem em vista o melhoramento do RDT, tanto em sensibilidade como em custo; ii) Desenvolvimento do RDT usando um método que envolve uma ligação competitiva entre o antigénio e o anticorpo específico imobilizado à superfície das AuNPs. Os antigénios correspondem a biomarcadores da presença de Pf: Heat Shock Protein 70 (PfHsp70) e Histidine Rich Protein II (PfHRPII). Como superfícies para o desenvolvimento do RDT foram usados a nitrocelulose e o papel de filtro. Quanto maior é o diâmetro das AuNPs, maior é a estabilidade apresentada em solução quando aumentada a força iónica. Quando é variado o valor de pH do meio, as partículas adoptam um comportamento dependente do seu revestimento, independente do diâmetro. Os bionanoconjugados formados com AuNPs de ambos os diâmetros revelaram-se muito estáveis em solução, numa gama de forças iónicas de 0 a 0,5M de cloreto de sódio, e de pH de 2 a 7. Uma vez que a proteína Hsp70 é produzida constitutivamente em diversas células humanas, é necessário trabalhar com proteínas específicas da infecção, que nesta dissertação foi a PfHRPII. Foram efectuados testes no suporte de nitrocelulose que provaram o reconhecimento da PfHRPII pelos bionanoconjugados AuNPs-MUA-anti-PfHRPII. Estes ensaios necessitam ainda de algumas optimizações. Ensaios de Western-Blot permitiram a identificação da presença da PfHRPII em culturas infectadas, bem como a confirmação da sua ligação ao anticorpo específico, anti-PfHRPII. Um novo método de revelação é introduzido nesta técnica, efectuado através do uso dos bionanoconjugados. Este método mostrou-se promissor na medida em que é rápido, específico e de baixo custo. O principal contributo do trabalho consistiu no desenvolvimento, com sucesso, de um RDT para diagnóstico de malária, usando o antigénio PfHsp70, tendo como base a detecção colorimétrica com AuNPs de 17nm de diâmetro. Usando uma tira de nitrocelulose foi estabelecido um limite de detecção correspondente a 1600parasitas/μL, valor este considerado válido pela OMS para um correcto diagnóstico de malária. O limite de detecção obtido para as AuNPs de 48nm foi superior, não tendo trazido melhorias para o teste desenvolvido com AuNPs de menor diâmetro.

Detecção de sífilis por ensaios de ELISA e VDRL em doadores de sangue do Hemonúcleo de Guarapuava, Estado do Paraná

O objetivo desse estudo foi avaliar a soroprevalência de sífilis em 5.752 doadores de sangue atendidos no Hemonúcleo de Guarapuava-PR, em 2006. As taxas de positividade foram de 2,1% pelo teste de ensaio imunoenzimático e 0,2% pelo Veneral Disease Research Laboratory, mostrando baixa prevalência de sífilis nos indivíduos que procuraram este banco de sangue.

Novo meio seletivo-indicador para detecção de Aeromonas e Plesiomonas: ágar UNISC

Avaliou-se um novo meio seletivo-indicador (ágar UNISC) para o isolamento de enteropatógenos clássicos e Aeromonas e Plesiomonas shigelloides. A capacidade de fermentação da xilose é indicada pela coloração amarela (fermentadores) ou azul (não fermentadores) que, aliada à prova da oxidase, constitui-se em indicador para a detecção de Aeromonas spp e Plesiomonas shigelloides. A produtividade e seletividade, avaliadas pelos índice de contagem absoluta e índice de contagem relativa indicam-no como uma alternativa aos coprocultivos clássicos porque permite, num só meio, o isolamento de Escherichia coli, Shigella spp, Salmonella spp, bem como, Aeromonas spp e Plesiomonas shigelloides, favorecendo o diagnóstico laboratorial das gastroenterites.

Plataforma smartphone para biossensores de espectroscopia de infravermelho próximo

O tema “Plataforma smartphone para biossensores de Espectroscopia de Infravermelho Próximo”, surge no âmbito da instrumentação médica, na área das BCI – Brain Computer Interfaces, devido à necessidade de encontrar um dispositivo portátil, de custo acessível e elevada performance que permita obter informação acerca da actividade neuronal do córtex motor no decorrer duma determinada tarefa. O objectivo do trabalho consiste no desenvolvimento duma sonda capaz de detectar as alterações hemodinâmicas que ocorrem no córtex, bem como toda a instrumentação inerente à aquisição do sinal e transmissão dos dados para um computador, a análise dos dados e por fim o desenvolvimento de uma aplicação em Android para visualização dos resultados. Foi desenvolvida uma banda para a cabeça, composta pela sonda NIRS: LEDs (Light-Emiting Diodes) de 940nm e 660nm e os respectivos fototransístores de detecção, bem como toda a electrónica de condicionamento do sinal captado. Num módulo à parte, alimentado por duas baterias de 9V, encontram-se os circuitos electrónicos onde é possível regular ganhos de amplificação e offsets. Os dados foram adquiridos pelo microcontrolador Arduíno Uno, usando uma taxa de amostragem de 50Hz em cada um dos dois canais utilizados. O controlo do Arduíno foi feito utilizando o LabVIEW. Para o processamento dos dados, visualização e cálculo das concentrações de oxi e desoxi-hemoglobina no sangue recorreu-se ao Matlab. O sistema foi calibrado com recurso a um oxímetro de pulso clínico usado em cinco indivíduos saudáveis. Finalmente o sistema foi testado ao colocar-se o sensor NIRS sobre o córtex motor esquerdo de nove indivíduos saudáveis destros, fazendo-se uma aquisição de dados durante dois minutos. Utilizou-se um paradigma de 10s de repouso seguido de 10s a abrir e fechar a mão. O sistema NIRS conseguiu medir as alterações que ocorrem nas concentrações de oxi e desoxi-hemoglobina devido à actividade motora de abrir e fechar a mão. Dado o princípio físico ser o mesmo do dos oxímetros convencionais, conseguiu-se ainda medir com sucesso a frequência cardíaca e a saturação percentual de oxigénio após a calibração do sensor. As medidas podem ser visualizadas numa aplicação desenvolvida para o Android. Os resultados sugerem que com esta abordagem, este tipo de dispositivo pode estar disponível a baixo custo quer para doentes quer para indivíduos saudáveis, por exemplo em aplicações de telemóvel.

A relação entre soroprevalência de anticorpos contra o glicolipídeo fenólico-I entre crianças em idade escolar e endemicidade da hanseníase no Brasil

Os programas de controle da hanseníase se beneficiariam de um método fácil para estimar prevalência e avaliar o impacto das ações de controle na prevalência da doença. A determinação da soroprevalência de anticorpos contra PGL-I através de estudos com crianças em idade escolar foi sugerida como indicador útil da taxa de prevalência da hanseníase a nível municipal.Para investigar se a soropositividade estaria associada aos coeficientes de detecção da hanseníase e se poderia ser usada como indicador da prevalência em outras áreas, 7.073 crianças em três estados endêmicos de hanseníase no Brasil foram testadas. Resultados mostram uma considerável variação da distribuição de soropositividade nas comunidades, independente do número de casos de hanseníase detectados. A soroprevalência foi significativamente menor nos colégios. Nenhuma diferença na distribuição da soropositividade determinada por ELISA ou dipstick foi observada. Nenhuma correlação entre o coeficiente de detecção da hanseníase e soropositividade pôde ser estabelecida.

Aplicação de sistemas moleculares na detecção rápida de MDR-TB e XDR-TB

Mycobacterium tuberculosis é o agente etiológico da tuberculose em humanos e segundo as estimativas da Organização Mundial da Saúde, um terço da população mundial está infectada com esta bactéria, calculando-se que no ano de 2008 aproximadamente 9,4 milhões de pessoas contraíram tuberculose activa. Associada a esta tendência, encontra-se o aumento alarmante da incidência de tuberculose resistente aos antibióticos, mais propriamente da tuberculose multirresistente e extensivamente resistente. Nesta Dissertação estudaram-se três sistemas de detecção molecular (INNO-LiPA Rif. TB, Innogenetics, Ghent, Bélgica, MTBDRplus e MTBDRsl, GenoType, GmbH, Nehren, Alemanha), que permitem detectar o complexo M. tuberculosis e as mutações mais comuns associadas à resistência aos antibióticos de primeira e segunda linha. Para o efeito, na primeira parte do trabalho os três sistemas em estudo foram testados em 21 isolados clínicos pertencentes à colecção do Laboratório de Micobactérias do Instituto de Higiene e Medicina Tropical (IHMT, UNL), com o propósito de avaliar a sua capacidade para identificar o complexo M. tuberculosis e detectar mutações ligadas à resistência aos fármacos de primeira e segunda linha. Na segunda parte do trabalho, os sistemas INNO-LiPA Rif. TB e MTBDRplus foram testados em 33 amostras respiratórias com baciloscopia positiva, com o propósito de aferir a “performance” destes sistemas para a detecção directa de tuberculose multirresistente em amostras respiratórias. Na primeira parte do trabalho os três sistemas em estudo apresentaram elevada sensibilidade na identificação do complexo M. tuberculosis em culturas, bem como na detecção de mutações ligadas à resistência aos antibióticos de primeira linha, com excepção do etambutol. No que diz respeito à detecção da resistência aos antibióticos de segunda linha, não foi possível calcular os valores de sensibilidade e especificidade. Na segunda parte do trabalho, o INNO-LiPA Rif. TB demonstrou ser o sistema mais robusto para a análise directa de amostras respiratórias com baciloscopia positiva, para um diagnóstico precoce de tuberculose e detecção de resistência à rifampicina. O MTBDRplus não se mostrou uma alternativa viável ao INNO-LiPA Rif. TB, pois apresentou baixa sensibilidade para a identificação do complexo M. tuberculosis e vários problemas no passo de amplificação. O MTBDRsl não foi testado, por não ter sido detectada nenhuma amostra multirresistente.

Perdas em redes de abastecimento de água – Sistemas de detecção, controlo e gestão. Aplicação do conceito Smart Cities na óptica de sustentabilidade do ciclo da água

O desenvolvimento da Sociedade obrigou à gestão integrada dos recursos hídricos. A gestão do ciclo de água é executada de forma a optimizar este recurso ao máximo, tendo em consideração os aspectos económicos, ambientais, normativos e sociais, de forma coordenada com os restantes recursos naturais e com os planos intersectoriais e geracionais. No entanto, continua a constatar-se a ocorrência de elevados níveis de perdas e fugas de água, nos sistemas urbanos de abastecimento e distribuição de água, constituindo um prejuízo para as entidades gestoras, o qual se reflecte, economicamente no cliente final, e no equilíbrio do meio-ambiente. Impera, assim, a necessidade de garantir a utilização da água, de forma consciente, eficiente e sustentável. No âmbito desta temática, surgem, actualmente, termos, como, “água inteligente” ou “smart water”, aplicados especialmente ao conceito “Smart Cities”. Pressupõe-se com este, a aplicação das novas tecnologias de informação, em prol das políticas urbanas que gerem uma cidade, por forma a garantir o controlo em tempo real, da informação inerente à exploração das infra-estruturas existentes na cidade. Estuda-se, neste trabalho, o estado normativo Português e os objectivos governamentais relacionados com o combate às perdas de água, no sentido de obter maiores níveis de eficiência e sustentabilidade do recurso água. Pretende-se analisar, também, a importância da implementação de parcerias (ao nível nacional e internacional), entre empresas de tecnologias de informação (detentoras de métodos inovadores de gestão de dados) e as entidades gestoras dos sistemas de abastecimento de água (conhecedoras dos reais problemas operacionais, inerentes à exploração dos sistemas). Neste trabalho, enumeram-se ainda, exemplos de aplicações inovadoras na gestão de sistemas de abastecimento de água, assim como onde está a ser aplicado o conceito Smart Cities, e quais os meios utilizados para obter apoio para o financiamento das soluções preconizadas.

Viabilidade, confirmação taxonômica e detecção enzimática de espécies de Acremonium preservadas sob óleo mineral na Coleção de Culturas University Recife Mycology

Enzimas hidrolíticas secretadas por fungos têm um papel importante na patogenicidade das infecções. Objetivando avaliar a atividade enzimática foram testados 31 isolados de Acremonium mantidos na Coleção de Culturas University Recife Mycology. Fragmentos das culturas foram transferidos para caldo glicosado para reativação e posterior crescimento em meio ágar batata dextrose, para verificar viabilidade, pureza e confirmação taxonômica pela observação das características macroscópicas e microscópicas. Para detecção enzimática foram utilizados substratos de caseína do leite e gelatina para protease, amido para amilase e lecitina de soja para fosfolipase. Das 31 culturas, 26 (83,9%) mantiveram-se viáveis e 24 (92,3%) foram confirmadas taxonomicamente. Das 24 culturas, 12 (50%) apresentaram atividade proteásica, duas (16,7%) em caseína do leite, uma (8,3%) em gelatina e nove (75%) em ambos os substratos; 16 (66,7%) degradaram amido. Nenhuma cultura apresentou atividade fosfolipásica. Conclui-se que espécies de Acremonium são capazes de produzir enzimas envolvidas na patogenicidade das infecções fúngicas.

Avaliação sorológica para detecção de anticorpos anti-Leishmania em cães e gatos no bairro de Santa Rita de Cássia, Município de Barra Mansa, Estado do Rio de Janeiro

A partir de um caso canino de leishmaniose tegumentar americana na localidade de Santa Rita de Cássia, município de Barra Mansa, Rio de Janeiro, foi realizado um inquérito sorológico em 177 cães e 43 gatos. Na avaliação das amostras de soros caninos, 10% foram positivos na reação de imunofluorescência indireta e 10,7% no ensaio imunoenzimático. Entre as amostras de soros felinos testados, nenhum animal foi positivo na reação de imunofluorescência indireta e apenas um (2,4%) felino apresentou reação positiva ao ensaio imunoenzimático. A detecção de Leishmania braziliensis, autóctone em Barra Mansa, faz um alerta para a instalação de um possível foco de leishmaniose tegumentar americana nessa região.

Detecção do gene mecA em estafilococos coagulase negativa resistentes à oxacilina isolados da saliva de profissionais da enfermagem

Estafilococos coagulase negativa estão frequentemente associados às infecções nosocomiais e os profissionais da saúde podem ser reservatório e dissemina-los no hospital e comunidade. O objetivo desse estudo foi identificar espécies de estafilococos coagulase negativa isolados da saliva de profissionais da enfermagem, determinar o perfil de resistência e detectar o gene mecA. Foram selecionados 100 estafilococos coagulase negativa, sendo 41 identificados como Staphylococcus epidermidis, 25 Staphylococcus saprophyticus, 18 Staphylococcus haemolyticus, 8 Staphylococcus cohnii, 4 Staphylococcus lugdunenses, 3 Staphylococcus capitis, e 1 Staphylococcus Simulans. Desses, 32% apresentaram resistência à oxacilina, 84,4% à mupirocina, 32% à cefoxitina, e todos sensíveis a vancomicina. Dos estafilococos coagulase negativa resistentes à oxacilina, 93,7% desenvolveram-se no agar oxacilina (6µg/ml) e o gene mecA foi detectado em 75%. Os resultados sinalizam que maiores investimentos devem ser direcionados a identificação das espécies de estafilococos coagulase negativa nas instituições de saúde e na comunidade.

Detecção de metalo-beta-lactamase em Pseudomonas aeruginosa isoladas de pacientes hospitalizados em Goiânia, Estado de Goiás

Pseudomonas aeruginosa é uma bactéria frequentemente isolada no ambiente hospitalar. Este estudo teve como objetivo avaliar o perfil de suscetibilidade de Pseudomonas aeruginosa previamente isoladas de pacientes internados em um hospital de Goiânia (Goiás-Brasil); realizar a triagem fenotípica para a produção de metalo-beta-lactamase e detectar os genes das mesmas pela técnica de "Polimerase Chain Reaction". Foram avaliadas 75 Pseudomonas aeruginosa isoladas no período de janeiro de 2005 a janeiro de 2007. A identificação bioquímica foi realizada pelo sistema API 20E® e o antibiograma pelo método de Kirby-Bauer. Entre os 62 isolados que foram resistentes ao imipenem e à ceftazidima, 35 (56,4%) apresentaram produção de metalo-beta-lactamase e em 26 (74,3%) destes, foi detectado o gene blaSPM-1. A frequência de Pseudomonas aeruginosa produtoras de metalo-beta-lactamase sugere um maior controle da disseminação de resistência no ambiente hospitalar.

Detecção e tipagem de vírus dengue em Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) na Cidade de Manaus, Estado do Amazonas

O estudo teve por objetivo a detecção e tipagem do vírus dengue, nos vetores Aedes aegypti. Durante o período de dezembro de 2005 a dezembro de 2006, foram coletados 8.984 mosquitos, em 46 bairros da Cidade de Manaus abrangendo todas as zonas geográficas da cidade. Destes, 819 eram Aedes aegypti (414 fêmeas e 405 machos). As fêmeas de Aedes aegypti foram agrupadas em pools de 1 a 10 mosquitos totalizando 138 pools, sendo que 111 pools foram positivos para DENV 3. Porém, um pool mostrou-se positivo para dois sorotipos, DENV 1 e DENV 3. A prevalência de Aedes aegypti infectados com DENV 3, na Cidade de Manaus foi de 53%. Entretanto, a prevalência por zona foi de 70% no Centro-oeste, 60% no Sul, 53% no Oeste, 47% no Centro-Sul, 30% no Norte e 23% na zona Leste. O monitoramento da circulação viral em mosquitos com o uso da técnica da transcrição reversa-reação da polimerase em cadeia que permite o conhecimento prévio dos níveis de disseminação viral em determinadas áreas contribuindo para determinar os locais para aplicar as medidas de prevenção e controle.

Modelação do risco de incêndio florestal à escala municipal com recurso a dados de detecção remota

Neste projecto é testada uma metodologia para actualização de mapas de ocupação do solo já existentes, derivados de fotografia aérea, usando uma imagem satélite para posterior modelação com vista à obtenção da cartografia do risco de incêndio actualizada. Os diferentes passos metodológicos na fase da actualização dos mapas de ocupação de solo são: Classificação digital das novas ocupações, Produção do mapa de alterações, Integração de informação auxiliar, Actualização da Cartografia Temática. Para a produção do mapa de alterações a detecção de alterações foi efectuada através de expressões de Álgebra de Mapas. A classificação digital foi realizada com um classificador assistido - Classificador da Máxima Verosimilhança. A integração de informação auxiliar serviu para melhorar os resultados da classificação digital, nomeadamente em termos das áreas ardidas permitindo uma resolução temática mais detalhada. A actualização resultou da sobreposição do mapa das áreas alteradas classificadas com o mapa desactualizado. Como produto obteve-se a Carta de Alterações da Ocupação do Solo com Potencial Influência no Risco de Incêndio actualizada para 2008, base para a fase da Modelação do Risco. A metodologia foi testada no concelho de Viseu, Centro de Portugal. A Carta de Uso e Ocupação do Solo de Portugal Continental para 2007 (COS2007) foi utilizada como carta de referência. A nova carta actualizada para 2008, no concelho de Viseu, apresenta 103 classes temáticas, 1ha de unidade mínima e 90% de precisão global. A modelação do risco de incêndio geralmente é feita através de índices que variam, de forma geral, numa escala qualitativa, tendo como fim possibilitar a definição de acções de planeamento e ordenamento florestal no âmbito da defesa da floresta contra incêndios. Desta forma, as cartas de risco são indicadas para acções de prevenção, devendo ser utilizadas em conjunto com a carta da perigosidade que juntas podem ser utilizadas em acções de planeamento, em acções de combate e supressão. A metodologia testada, neste projecto, para elaboração de cartografia de risco foi, a proposta por Verde (2008) e adoptada pela AFN (2012). Os resultados apresentados vão precisamente ao encontro do que diz respeito no Guia Técnico para Plano Municipal de Defesa da Floresta Contra Incêndios, "O mapa de Risco combina as componentes do mapa de perigosidade com as componentes do dano potencial (vulnerabilidade e valor) para indicar qual o potencial de perda face ao incêndio florestal".

Infecção natural de Lutzomyia (Lutzomyia) longipalpis (Diptera: Psychodidae) por Leishmania infantum chagasi em flebotomíneos capturados no município de Janaúba, Estado de Minas Gerais, Brasil

INTRODUÇÃO: A leishmaniose visceral tem sido notificada em quase todos os estados do Brasil, e principalmente no norte de Minas Gerais, onde a doença é endêmica. Este estudo visou detectar a infecção natural de Lutzomyia longipalpis e identificar através da técnica de PCR/RFLP a espécie de Leishmania encontrada nos flebotomíneos do município de Janaúba. MÉTODOS: Utilizando-se armadilhas luminosas, foram capturadas 1.550 fêmeas de L. longipalpis, que agrupadas em pool de 10 exemplares foram submetidas à extração e amplificação de DNA, através das técnicas de PCR genérico e cacofonia. RESULTADOS: Dos 155 pools, seis apresentaram-se positivos para Leishmania sp., sendo a taxa de infecção do município de 3,9%. Através da PCR/RFLP determinou-se que o padrão de digestão das amostras positivas foi semelhante ao da cepa referência Leishmania chagasi (MHOM/BR/74/PP75). CONCLUSÕES: A detecção de infecção natural associada a estudos sobre a epidemiologia da LV sugere que L. longipalpis esteja envolvida na transmissão de L. infantum chagasi em Janaúba, principalmente nas áreas de intensa transmissão de LV.