Detection of the peanut allergen Ara h 6 in foodstuffs using a voltammetric biosensing approach

A voltammetric biosensor for Ara h 6 (a peanut allergen) detection in food samples was developed. Gold nanoparticle-modified screen-printed carbon electrodes were used to develop a sandwich-type immunoassay using two-monoclonal antibodies. The antibody-antigen interaction was detected through the electrochemical detection of enzymatically deposited silver. The immunosensor presented a linear range between 1 and 100 ng/ml, as well as high precision (inter-day RSD ≤9.8 %) and accuracy (recoveries ≥96.7 %). The detection and quantification limits were 0.27 and 0.88 ng/ml, respectively. It was possible to detect small levels of Ara h 6 in complex food matrices.

Astrocytic and microglial response and histopathological changes in the brain of horses with experimental chronic Trypanosoma evansi infection

This study aimed to characterize astrocytic and microglial response in the central nervous system (CNS) of equines experimentally infected with T. evansi. The experimental group comprised males and females with various degrees of crossbreeding, ages between four and seven years. The animals were inoculated intravenously with 10(6) trypomastigotes of T. evansi originally isolated from a naturally infected dog. All equines inoculated with T. evansi were observed until they presented symptoms of CNS disturbance, characterized by motor incoordination of the pelvic limbs, which occurred 67 days after inoculation (DAI) and 124 DAI. The animals in the control group did not present any clinical symptom and were observed up to the 125th DAI. For this purpose the HE histochemical stain and the avidin biotin peroxidase method was used. Lesions in the CNS of experimentally infected horses were those of a wide spread non suppurative meningoencephalomyelitis.The severity of lesions varied in different parts of the nervous system, reflecting an irregular distribution of inflammatory vascular changes. The infiltration of mononuclear cells was associated with anisomorphic gliosis and reactive microglia was identified. The intensity of the astrocytic response in the CNS of the equines infected by T. evansi characterizes the importance of the performance of these cells in this trypanosomiasis. The characteristic gliosis observed in the animals in this experiment suggests the ability of these cells as mediators of immune response. The parasite, T. evansi, was not identified in the nervous tissues.

Estudo eletroquímico do dano oxidativo promovido por RNS e PAH e o efeito protetor de antioxidantes no ADN

No dia-a-dia, os organismos vivos estão sujeitos a vários tipos de agressões de origem endógena e exógena. A produção endógena exagerada de contaminantes que ocorre nos processos metabólicos dos seres vivos está intimamente associada ao aparecimento e desenvolvimento de várias patologias. Por outro lado, e devido às atividades antropogénicas, muitos contaminantes de origem ambiental e alimentar entram por via exógena no organismo dos seres vivos provocando igualmente danos a nível celular. De modo a protegerem-se dos efeitos pejorativos provocados por estes compostos, os organismos vivos desenvolveram mecanismos complexos de defesa antioxidante. Este trabalho consistiu no estudo eletroquímico do dano oxidativo induzido por contaminantes (PAH (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos), H2O2, NO• e HClO) e do efeito protetor, ao dano oxidativo, promovido por antioxidantes no material baseado no ADN recorrendo à utilização de um biossensor de bases púricas, adenina-EPC (elétrodo pasta de carbono) e dA20-EPC, utilizando a voltametria de onda quadrada (VOQ) como técnica de deteção. A aplicação da eletroquímica apresenta várias vantagens para a quantificação da capacidade antioxidante total (CAT) pois, permite a redução da quantidade de reagentes e amostra em análise, elimina a etapa de remoção de cor (a cor é um interferente nos métodos óticos) e não requer equipamentos dispendiosos. Foram seguidas diferentes abordagens para a construção dos biossensores. A primeira consistiu na construção de um adenina-EPC em três etapas: i) condicionamento do EPC, ii) eletrodeposição da adenina no EPC e iii) leitura do sinal eletroquímico. Assim, foram otimizados diversos parâmetros: concentração de adenina (150,0 mg/L), potencial de condicionamento (Ec) (+ 1,80 V), potencial de deposição (Ed) (+ 0,40 V), tempo de condicionamento (tc) (180 s) e tempo de deposição (td) (240 s). Foi aplicado o adenina-EPC no estudo do dano oxidativo provocado por PAH (benzo (g,h,i) perileno) e constatou-se que era necessário transformar o benzo (g,h,i) perileno num radical para se possível observar danos oxidativos induzidos no biossensor. A nova estratégia consistiu na construção de um dA20-EPC, através da adsorção física de uma gota de dA20 na superfície do EPC, com posterior secagem e leitura do sinal eletroquímico. Neste procedimento foi otimizada a concentração de dA20 (100,0 mg/L). O dano oxidativo provocado pelo H2O2, NO• e HClO foi estudado sobre o dA20-EPC e verificou-se que os três contaminantes induziam dano oxidativo no dA20-EPC. Confirmou-se a capacidade do ácido ascórbico (AA) em proteger o dA20-EPC do dano oxidativo induzido por H2O2 e NO•. O biossensor desenvolvido (dA20-EPC) foi aplicado na avaliação da CAT de diferentes amostras reais (café, sumo de laranja e água aromatizada de laranja) usando-se como contaminantes o H2O2 e NO•. Todas as amostras analisadas apresentaram ter capacidade antioxidante. Quando se usou o dA20-EPC na presença de H2O2, verificou-se que as amostras de café apresentam valores mais elevados de CAT (1130-1488 mg AAE/L) do que as amostras de bebidas (110 mg AAE/L em água aromatizada e 775 mg AAE/L em sumo). Os valores de CAT obtidos para amostras de sumo e água aromatizada na presença de NO• indicam que a amostra de sumo possui maior teor de CAT (526 mg AAE/L) conforme era esperado, do que a amostra de água aromatizada (172 mg AAE/L).

Therapeutic Effects of Allium sativum and Allium cepa in Schistosoma mansoni experimental infection

The effects of both garlic (Allium sativum) and onion (Allium cepa) on some biochemical parameters in Schistosoma mansoni infected mice individually and mixed either with or without the currently used drug, praziquantel (PZQ) were investigated. These involved some immunological parameters, namely IgM, IgG, interleukins 2 and 6 (IL-2 and 6) and tumor necrosis factor (TNF-α), some antioxidant enzymes [catalase, superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GPX)]. In addition, parasitological and histopathological investigations were performed. No changes were observed in the normal control mice treated with dry extract of onion or garlic, individually or mixed, with or without PZQ, compared to the normal healthy control group. Infection with S. mansoni showed an increase in IgG, IgM, IL-2, IL-6, TNF-α and catalase enzyme, accompanied with a decrease in GPX and SOD antioxidant enzyme activities. Remarkable amelioration was noticed in the levels of all the measured parameters in S. mansoni infected mice after administration of the studied extracts. Moreover a significant reduction in worm burden, hepatic and intestinal eggs and oogram count was noticed which was reflected in normalization of liver architecture.

Interface Humana Músculo-Facial

Esta dissertação tem como principal objetivo a criação de uma interface humana, baseada na eletromiografia dos músculos orbicular do olho e frontalis. O algoritmo de programação do microcontrolador ATmega2560 deteta o piscar de olhos voluntário, conta o número de vezes que este acontece e verifica se preenche os requisitos necessários à execução de um comando. Para este efeito foram utilizados elétrodos para a captação do sinal eletromiográfico. O sinal analógico é condicionado pela Shield ECG/EMG da Olimex sendo enviado para o arduíno ATmega2560. Este microcontrolador administra todos os atuadores, dos quais o mais importante é um painel de comandos (quatro comandos diferentes), no qual existe um ponteiro motorizado que indica qual a ação a realizar. O código de execução é extremamente simples:  se o utilizador piscar os olhos três vezes, o ponteiro movimenta-se para a secção do painel imediatamente à direita; e  se o utilizador piscar os olhos quatro vezes, o ponteiro movimenta-se para a secção do painel imediatamente à esquerda. Os testes realizados com este dispositivo indicam que os utilizadores demoram menos de 10 minutos a aprender a utilizar e executar todos os comandos do painel. Apenas num dos testes realizados o dispositivo não funcionou. Dos utilizadores que realizaram o teste:  vários usam óculos;  um idoso com graves problemas auditivos, cegueira parcial e dificuldades locomotoras;  nenhum foi incapaz de piscar, pelo menos, um dos olhos voluntariamente; e  a maioria referiu que, com alguma concentração e principalmente se ouvirem o bip sonoro, a aprendizagem de utilização torna-se muito fácil. Apesar dos limites impostos à concretização de um projeto deste tipo (dos quais se evidenciam as dificuldades em conseguir voluntários com paralisia medular, bem como os limites orçamentais), pode-se afirmar que este dispositivo é eficaz e seria uma mais valia quando implementado num cenário de paralisia medular (total ou parcial). A melhoria de qualidade de vida de um utilizador com estes problemas físicos, ou outros que lhe comprometam a locomoção é garantida. O cenário em que vivem é tremendamente limitado sendo urgente criar soluções para tornar estas vidas mais cómodas. Com os devidos aplicativos, o utilizador poderia abrir portas ou janelas, acender ou apagar luzes, pedir ajuda, ajustar a posição da cama, controlar cadeiras de rodas, entre outros. É neste sentido que surge a minha motivação de criar algo que ajude estas pessoas.

Desenvolvimento de um biossensor para Ácido Glutâmico

A presente dissertação tem com objetivo o desenvolvimento de um biossensor com base nos polímeros de impressão molecular para a deteção de uma molécula alvo, o ácido glutâmico que é convertido em glutamina pela glutamina sintetase, recorrendo à potenciometria. Nas células neoplásicas a glutamina não é sintetizada podendo-se considerar que o ácido glutâmico é um potencial agente anti-cancro. A técnica de impressão molécular utilizada foi a polimerização em bulk, combinando a acrilamida e a bis acrilamida com o ácido glutâmico. Para se verificar se a resposta potenciométrica obtida era de facto da molécula alvo foram preparados em paralelo com os sensores, materiais de controlo, ou seja, moléculas sem impressão molécular (NIP). Para se controlar a constituíção química dos vários sensores nomeadamente, do NIP e do polímero de impressão molecular (MIP) antes e após a remoção bem como a molécula foram realizados estudos de Espetroscopia de Infravermelhos de Transformada de Fourier (FTIR), Scanning electron microscope (SEM) e Espetroscopia de Raios X por dispersão em energia (EDS). Os materiais desenvolvidos foram aplicados em várias membranas que diferiam umas das outras, sendo seletivas ao ião. A avaliação das características gerais das membranas baseou-se na análise das curvas de calibração, conseguidas em meios com pHs diferentes, comparando os vários elétrodos. O pH 5 foi o que apresentou melhor resultado, associado a uma membrana que continha um aditivo, o p-tetra-octilphenol, e com o sensor com percentagem de 3%. Posto isto, testou-se em material biológico, urina, com as melhores características quer em termos de sensibilidade (18,32mV/década) quer em termos de linearidade (1,6x10-6 a 1,48x10-3 mol/L). Verificou-se ainda que aplicando iões interferentes na solução, estes não interferem nesta, podendo ser aplicados na amostra sem que haja alteração na resposta potenciométrica. O elétrodo é capaz de distinguir o ácido glutâmico dos restantes iões presentes na solução.

Artefacts induced on c-type haem proteins by electrode surfaces

J Biol Inorg Chem (2011) 16:209–215 DOI 10.1007/s00775-010-0717-z

Enzymatic activity mastered by altering metal coordination spheres

J Biol Inorg Chem (2008) 13:1185–1195 DOI 10.1007/s00775-008-0414-3

Doença de Chagas congênita: avaliação imunocitoquímica do parasitismo em tecidos de feto macerado

O método imunocitoquímico de peroxidase anti-peroxídase é aplicado, pela primeira vez, em tecidos de natimorto macerado de II-III graus para coloração específica de amastigotas do Trypanosoma cruzi, em caso de doença de Chagas congênita. Os resultados mostram que o encontro de ninhos de amastigotas é muito facilitado pelo método, mesmo em tecidos autolisados, onde a morfologia dos parasitas geralmente se mostra muito alterada; o método é recomendável, também nestes casos, para a avaliação mais precisa da intensidade do parasitismo.

Características das células parasitadas pelo Trypanosoma cruzi na parede da veia central das supra-renais de Chagásicos crônicos

Foram analisados os aspectos das células musculares parasitadas pelo Trypanosoma cruzi, na veia da supra-renal de chagásicos crônicos, através de exame ao microscópio óptico de lâminas coradas pela hematoxilina-eosina (HE), PAS, Feulgen e peroxidase-antiperoxidase (PAP) para antigenos do T. cruzi. Além das modificações nucleares descritas anteriormente, os leiomiócitos parasitados exibem alterações citoplasmáticas que podem ser vistas mesmo em células que albergam poucos parasitas. As formas amastigotas geralmente estão envoltas por halo claro e o citoplasma restante adquire aspecto granuloso ou reticular, basófilopelo HE, sendo sempre PAS e Feulgen negativos. Estes dados sugerem que o material basófilo no citoplasma deve ser RNA ribossômico. A periferia dos ninhos que mostram uma "membrana" com reação do PAP para antigenos do T. cruzi fortemente positiva, poderia ser devida a reação cruzada de material celular rechaçado para a periferia ou a difusão de antigenos do T. cruzi e sua adsorção à periferia celular. O material citoplasmático PAP positivo poderia resultar de artefato, de reação imunocitoquimica cruzada, de antigenos tripanossomóticos difundidos ou de antigenos tripanossoma-simile resultantes de interações entre o leiomiócito e o parasita.

Nanobiophotonics for biomolecular diagnostics

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Biotecnologia

Immunocytochemical identification of leishmania and Trypanosoma cruzi amastigotes in situ with homologous and heterologous polyclonal antibodies

The unlabelled antibody peroxidase-antiperoxidase method was used to study the immunocytochemical properties of Leishmania and Trypanosoma cruzi amastigotes in situ after tissues had been submitted to different fixation procedures. Antisera were obtained from rabbits chronically infected with different strains of T. cruzi or immunized with L. mexicana amazonensis and L. braziliensis guyanensis, and were applied on 5 µm thick sections. T. cruzi antigens were well stained by the three anti-T. cruzi sera and the two anti-heis.hmama.sera at optimum dilution between 1:1,000 and 1:2,000, regardless the parasite strain. Differently, the leishmanial antigens were revealed by Leishmania sera only at low dilutions (between 1:60 -1:160), whereas the anti-T. cruzi sera, at these low dilutions, gave rather weak stainings. Although there is no clear explanation for this immunocytochemical "reverse-monodirectional" cross-reactivity between Leishmania and T. cruzi, the present results show that polyclonal antibodies agains Leishmania species, when used for immunocytochemical detection of these parasites in situ, react more strongly with T. cruzi amastigotes than with the homologous amastigotes.

Development of oxidoreductase based electrochemical biosensors

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Imunobiossensores capacitivos interdigitais com camadas sensíveis micro e nano-estruturadas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Prevalência de paracoccidioidomicose-infecção determinada através de teste sorológico em doadores de sangue na região Noroeste do Paraná, Brasil

No presente trabalho, empregamos uma metodologia de alta sensibilidade, o teste de ELISA clássico, com o objetivo de avaliar os níveis de anticorpos anti Paracoccidioides brasiliensis em indivíduos saudáveis, residentes na região Noroeste do Paraná. Foram analisados 680 soros de doadores de sangue aprovados pela triagem sorológica clássica de Bancos de Sangue. Os doadores eram residentes em quatro municípios. O exo-antígeno empregado foi o Ag7dias, soros diluídos 1/400, conjugado anti-IgG humana marcada com peroxidase e revelada com orto-fenilenodiamina. Foi possível detectar 181 (27%) soros com níveis de anticorpos acima do valor de corte. Essa porcentagem variou entre os municípios amostrados: Campo Mourão, Maringá, Cianorte e Umuarama. Nossos resultados, aliados às condições climáticas e geográficas favoráveis, além de relatos anteriores de casos de PCM autóctones da região, permitem sugerir que a região Noroeste do Paraná seja região endêmica para PCM.