948 resultados para Molecularly-imprinted polymers
Resumo:
Bacterial infections are an increasing problem for human health. In fact, an increasing number of infections are caused by bacteria that are resistant to most antibiotics and their combinations. Therefore, the scientific community is currently searching for new solutions to fight bacteria and infectious diseases, without promoting antimicrobial resistance. One of the most promising strategies is the disruption or attenuation of bacterial Quorum Sensing (QS), a refined system that bacteria use to communicate. In a QS event, bacteria produce and release specific small chemicals, signal molecules - autoinducers (AIs) - into the environment. At the same time that bacterial population grows, the concentration of AIs in the bacterial environment increases. When a threshold concentration of AIs is reached, bacterial cells respond to it by altering their gene expression profile. AIs regulate gene expression as a function of cell population density. Phenotypes mediated by QS (QSphenotypes) include virulence factors, toxin production, antibiotic resistance and biofilm formation. In this work, two polymeric materials (linear polymers and molecularly imprinted nanoparticles) were developed and their ability to attenuate QS was evaluated. Both types of polymers should to be able to adsorb bacterial signal molecules, limiting their availability in the extracellular environment, with expected disruption of QS. Linear polymers were composed by one of two monomers (itaconic acid and methacrylic acid), which are known to possess strong interactions with the bacterial signal molecules. Molecularly imprinted polymer nanoparticles (MIP NPs) are particles with recognition capabilities for the analyte of interest. This ability is attained by including the target analyte at the synthesis stage. Vibrio fischeri and Aeromonas hydrophila were used as model species for the study. Both the linear polymers and MIP NPs, tested free in solutions and coated to surfaces, showed ability to disrupt QS by decreasing bioluminescence of V. fischeri and biofilm formation of A. hydrophila. No significant effect on bacterial growth was detected. The cytotoxicity of the two types of polymers to a fibroblast-like cell line (Vero cells) was also tested in order to evaluate their safety. The results showed that both the linear polymers and MIP NPs were not cytotoxic in the testing conditions. In conclusion, the results reported in this thesis, show that the polymers developed are a promising strategy to disrupt QS and reduce bacterial infection and resistance. In addition, due to their low toxicity, solubility and easy integration by surface coating, the polymers have potential for applications in scenarios where bacterial infection is a problem: medicine, pharmaceutical, food industry and in agriculture or aquaculture.
Resumo:
A norfloxacina e o trimetoprim são dois antibióticos antibacterianos usados para o tratamento de infeções urinárias, intestinais e respiratórias. A maioria dos fármacos exige uma dosagem que garanta os níveis de segurança e eficácia de atuação. A necessidade de dosear os medicamentos e os seus metabolitos é assim um controlo imperioso e em muitos casos regular no tratamento de um paciente. Neste trabalho desenvolveram-se dois sensores eletroquímicos para a deteção da norfloxacina (NFX) e do trimetoprim (TMP), usando como superfície de suporte o carbono vítreo. A busca de novos materiais que conferiram maior seletividade e sensibilidade aos sistemas de deteção e por outro lado apresentem menores riscos para o paciente quando usados em dispositivos que permitam uma análise point-of-care, é especialmente importante e pode ser uma parte crucial do processo de decisão clínica. Assim, os polímeros molecularmente impresos enquadram-se nesse perfil e o seu uso tem vindo a ser cada vez mais avaliado. A impressão molecular é uma tecnologia capaz de produzir polímeros que incorporam as moléculas do analito e que após remoção por solventes específicos, permitem dotá-los de locais específicos de reconhecimento estereoquímico. A seleção do pirrol como polímero molecularmente impresso (MIP) permitiu construir com sucesso os sensores para doseamento dos antibióticos. A fim de aumentar a sensibilidade do método incorporou-se grafeno na superfície do elétrodo. Este material tem vindo a ser largamente utilizado devido às suas propriedades: estrutura molecular, condutividade elétrica e aumento da superfície são algumas das características que mais despertam o interesse para a sua aplicação neste projeto. Os sensores desenvolvidos foram incorporados em sistemas eletroquímicos. Os métodos voltamétricos aplicados foram a voltametria cíclica, a voltametria de onda quadrada e ainda a impedância. As condições de análise foram otimizadas no que respeita à polimerização do pirrol (concentração do polímero, número de ciclos de eletropolimerização e respetivos potenciais aplicados, tempo de incubação, solvente de remoção do analito), ao pH da solução do fármaco, à gama de concentrações dos antibióticos e aos parâmetros voltamétricos dos métodos de análise. Para cada um dos antibióticos um elétrodo não-impresso foi também preparado, usando o procedimento de polimerização mas sem a presença da molécula do analito, e foi usado como controlo. O sensor desenvolvido para o trimetoprim foi usado no doseamento do fármaco em amostras de urina. As amostras foram analisadas sem qualquer diluição, apenas foram centrifugadas para remoção de proteínas e algum interferente. Os sensores construídos apresentaram comportamento linear na gama de concentrações entre 102 e 107 mol/L. Os resultados mostram boa precisão (desvios padrão inferiores a 11%) e os limites de deteção foram de 8,317 e 1,307 mol/L para a norfloxacina e o trimetoprim, respetivamente. Para validação do método foram ainda efetuados ensaios de recuperação tendo obtido valores superiores a 94%.
Resumo:
This work proposes different kind of solid-contact graphite-based electrodes for the selective determination of sulphonamides (SPHs) in pharmaceuticals, biological fluids and aquaculture waters. Sulfadiazine (SDZ) and sulfamethoxazole (SMX) were selected for this purpose for being the most representative compounds of this group. The template molecules were imprinted in sol–gel (ISG) and the resulting material was used as detecting element. This was made by employing it as either a sensing layer or an ionophore of PVC-based membranes and subsequent potentiometric transduction, a strategy never reported before. The corresponding non-imprinted sol–gel (NISG) membranes were used as blank. The effect of plasticizer and kind/charge of ionic lipophilic additive was also studied. The best performance in terms of slope, linearity ranges and signal reproducibility and repeatability was achieved by PVC membranes including a high dielectric constant plasticizer and 15 mg of ISG particles. The corresponding average slope was −51.4 and −52.4 mV/decade, linear responses were 9.0 × 10−6 and 1.7 × 10−5 M, and limits of detection were 0.74 and 1.3 μg/mL for SDZ and for SMX, respectively. Good selectivity with log Kpot < −0.3 was observed for carbonate, chloride, fluoride, hydrogenocarbonate, nitrate, nitrite, phosphate, cyanide, sulfate, borate, persulphate, citrate, tartrate, salicylate, tetracycline, ciprofloxacin, sulphamerazine, sulphatiazole, dopamine, glucose, galactose, cysteine and creatinine. The best sensors were successfully applied to the analysis of real samples with relative errors ranging from −6.8 to + 3.7%.
Resumo:
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.
Resumo:
O Cancro da mama é uma doença cuja incidência tem vindo a aumentar de ano para ano e além disso é responsável por um grande número de mortes em todo mundo. De modo a combater esta doença têm sido propostos e utilizados biomarcadores tumorais que permitem o diagnóstico precoce, o acompanhamento do tratamento e/ou a orientação do tipo tratamento a adotar. Atualmente, os biomarcadores circulantes no sangue periférico recomendados pela Associação Americana de Oncologia Clinica (ASCO) para monitorizar os pacientes durante o tratamento são o cancer antigen 15-3 (CA 15-3), o cancer antigen 27.29 (CA 27.29) e o cancer embryobic antigen (CEA). Neste trabalho foi desenvolvido um sensor eletroquímico (voltamétrico) para monitorizar o cancro da mama através da análise do biomarcador CA 15-3. Inicialmente realizou-se o estudo da adsorção da proteína na superfície do elétrodo para compreender o comportamento do sensor para diferentes concentrações. De seguida, estudaram-se três polímeros (poliaminofenol, polifenol e polifenilenodiamina) e selecionou-se o poliaminofenol como o polímero a utilizar, pois possuía a melhor percentagem de alteração de sinal. Após a seleção do polímero, este foi depositado na superfície do elétrodo por eletropolimerização, formando um filme polimérico molecularmente impresso (MIP) à volta da proteína (molde). Posteriormente, foram analisados cinco solventes (água, mistura de dodecil sulfato de sódio e ácido acético, ácido oxálico, guanidina e proteinase K) e o ácido oxálico revelou ser mais eficaz na extração da proteína. Por último, procedeu-se à caraterização do sensor e analisou-se a resposta analítica para diferentes concentrações de CA 15-3 revelando diferenças claras entre o NIP (polímero não impresso) e o MIP.
Resumo:
In this paper, for the first time, we have reported the novel synthesis of reduced graphene oxide (r-GO) dendrite kind of nanomaterial. The proposed r-GO dendrite possesses multifunctional properties in various fields of sensing and separation. The dendrite was synthesized by chemical reaction in different steps. Initially, the r-GO sheet was conjugated with silane group modified magnetic nanoparticle, resulting in nanoparticle decorated r-GO. The above r-GO sheet was further reacted with a new r-GO sheet, resulting in the formation of r-GO dendrite type of structure. Multifunctional behavior of this r-GO dendrite structure was studied by different methods. First, magnetic properties were studied by vibrating sample magnetometer (VSM) and it was found that dendrite structure shows good magnetic susceptibility (180.2 emu/g). The proposed r-GO dendrite also shows a very good antibacterial behavior for Escherichia coli and excellent electrochemical behavior towards ferrocyanide probe molecule. Along with these, it also acts as a substrate for the synthesis of molecularly imprinted polymer for europium metal ion, a lanthanide. The proposed imprinted sensor shows a very high selectivity and sensitivity for europium metal ion (limit of detection= 0.019 mu g L-1) in aqueous as well as real samples. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.
Resumo:
Three nitrophenol isomer-imprinted polymers were prepared under the same conditions using 4-vinylpyridine as a functional monomer. Different recognition capacities for template molecules were observed for the three polymers. Another imprinting system with stronger acidity than nitrophenol isomers, 2-hydroxybenzoic acid (salicylic acid) and 4-hydroxybenzoic acid, was imprinted using 4-vinylpyridine or acrylamide as functional monomer respectively. Both 4-hydroxybenzoic acid-imprinted polymers using the two monomers showed recognition ability for the template molecule. However, when acrylamide was chosen as functional monomer, the salicylic acid-imprinted polymer showed very weak recognition for the template molecule, whereas strong recognition ability of the resultant polymer for salicylic acid was observed with 4-vinylpyridine as functional monomer. It seems that the structure and acidity of template molecules is responsible for the difference in recognition, by influencing the formation and strength of interaction between template molecule and functional monomer during the imprinting process. An understanding of the mechanism of molecular imprinting and molecular recognition of MIPs will help to predict the selectivity of MIPs on the basis of template molecule properties. Copyright (C) 2003 John Wiley Sons, Ltd.
Nanoparticle-amplified Surface Plasmon Resonance Study of Protein Conformational Change at Interface
Resumo:
This paper reports the study of protein conformational change by Au nanoparticles (AUNPs)-amplified surface plasmon resonance (SPR) spectroscopy. Taking cytochrome c (Cyt c) as an example, this paper gives a detailed description of the construction of metal-protein-metal sandwich nanostructure consisting of an Au film underlayer, a cytochrome c intermediate layer and an AuNPs upper layer. The incorporation of AuNPs into SPR biosensing results in increased SPR sensitivity to protein conformational change as demonstrated by acid denaturation of Cyt c. It suggests the conformational change of surface-confined Cyt c leads to the distance and electromagnetic coupling variations of Au film-AuNPs.
Resumo:
We determine the mobility of positive and negative charge carriers in a soluble green-emitting alternating block copolymer with, a methoxy bi-subsbituted conjugated segment. The negative charge carrier mobility of 6 x 10(-11) cm(2)/V.s is directly determined using space-charge-limited current analytical expressions. Positive charge carrier transport is also space-charge-limited, with a mobility of I x 10(-8) cm(2)/V.s. The electron trap distribution is exponential, with a characteristic energy of similar to 0.12 eV. A hole trap with energy similar to 0.4 eV was observed. This copolymer is used as emissive material in organic light-emitting diodes that present brightness of similar to 900 cd/m(2) at 12.5 V.
Resumo:
We analyze current versus voltage data obtained using single carrier injection in several metal/polymer/metal sandwich structures. The polymer used in each case is a soluble blue-emitting alternating block copolymer. Our experimental results demonstrate that the electron transport is space-charge limited by the high density of traps having an exponential energy distribution (temperature dependent characteristic energy) in the copolymer. The electron mobility of 8x10(-10) cm(2)/V s is directly determined using space-charge-limited current analytical expressions. Hole transport is also space-charge limited, with a mobility of 2x10(-6) cm(2)/V s. A hole trap with energy 0.17 eV is observed. We compare these results with those obtained for related block copolymers with different spacer and conjugated segment lengths and discuss the influence of spacer length and conjugated segment length on the charge transport properties. (C) 2000 American Institute of Physics. [S0021-8979(00)04501-1].
Resumo:
A phenylurea herbicides-selective molecularly imprinted polymer (MIP) was prepared using N-(4-isopropylphenyl)-N'-butyleneurea as a dummy template and toluene as a porogen. The experimental results showed that the optimum molar ratio of template, functional monomer (MAA) and cross-linker (EDMA) was 1:8:20. Scatchard analysis showed that two classes of binding sites were formed in the imprinted polymer with dissociation constants of 26.81 mu L mol l(-1) and 1.428 mmol l(-1). The affinity and selectivity of MIP for phenylurea herbicides were studied. Among the 14 phenylurea herbicides tested, the MIP prepared showed obviously high affinity and selectivity for 10 chemicals (monuron, diuron, isoproturon, fenuron, chlortoluron, difenoxuron, metoxuron, neburon, buturon and fluometuron) with dichloromethane containing 10% hexane as mobile phase while non-imprinted polymer showed very low affinity for all the phenylurea herbicides tested. The experimental and calculated results also indicated that the size and property of the group at the N' position of phenylurea molecules have great influence on the affinity of MIP for them and the recognition site is mainly located at the N' position of phenylurea herbicides. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.
Resumo:
A molecularly imprinted polymer (MIP) was prepared with caffeine as the template molecule. Thermal polymerisation (60°C) was optimised, varying ratios of monomer, cross linker and template. The polymer was used as a solid-phase extraction (SPE) sorbent, for selective trapping and pre-concentration of caffeine. Caffeine was loaded on the MIP-SPE cartridge using different loading conditions (solvents, pH value). Washing and elution of the caffeine bound to the MIP was studied utilising different protocols. The extraction protocol was successfully applied to the direct extraction of caffeine from beverages and spiked human plasma.
Resumo:
A series of imprinted polymers targeting nucleoside metabolites, prepared using a template analogue approach, are presented. These were prepared following selection of the optimum functional monomer by solution association studies using 1H-NMR titrations whereby methacrylic acid was shown to be the strongest receptor with and affinity constant of 621 ± 51 L mol-1 vs. 110 ± 16 L mol-1 for acrylamide. The best performing polymers were prepared using methanol as porogenic co-solvent and although average binding site affinities were marginally reduced, 2.3×104 L mol-1 vs. 2.7×104 L mol-1 measured for a polymer prepared in acetonitrile, these polymers contained the highest number of binding sites, 5.27 μmol g-1¬¬ vs. 1.64 μmol g-1, while they also exhibited enhanced selectivity for methylated guanosine derivatives. When applied as sorbents in the extraction of nucleoside derivative cancer biomarkers from synthetic urine samples, significant sample clean-up and recoveries of up to 90% for 7-methylguanosine were achieved.
Resumo:
O trabalho descrito compreende o desenvolvimento de um anticorpo plástico (MIP, do inglês Molecularly Imprinted Polymer) para o antigénio carcinoembrionário (CEA, do inglês Carcinoembriogenic Antigen) e a sua aplicação na construção de dispositivos portáteis, de tamanho reduzido e de baixo custo, tendo em vista a monitorização deste biomarcador do cancro do colo-retal em contexto Point-of-Care (POC). O anticorpo plástico foi obtido por tecnologia de impressão molecular orientada, baseada em eletropolimerização sobre uma superfície condutora de vidro recoberto por FTO. De uma forma geral, o processo foi iniciado pela electropolimerização de anilina sobre o vidro, seguindo-se a ligação por adsorção do biomarcador (CEA) ao filme de polianilina, com ou sem monómeros carregados positivamente (Cloreto de vinilbenziltrimetilamónio, VB). A última fase consistiu na electropolimerização de o-fenilenodiamina (oPD) sobre a superfície, seguindo-se a remoção da proteína por clivagem de ligações peptídicas, com o auxílio de tripsina. A eficiência da impressão do biomarcador CEA no material polimérico foi controlada pela preparação de um material análogo, NIP (do inglês, Non-Imprinted Polymer), no qual nem a proteína nem o monómero VB estavam presentes. Os materiais obtidos foram caracterizados quimicamente por técnicas de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR, do inglês, Fourier Transform Infrared Spectroscopy) e microscopia confocal de Raman. Os materiais sensores preparados foram entretanto incluídos em membranas poliméricas de Poli(cloreto de vinilo) (PVC) plastificado, para construção de sensores (biomiméticos) seletivos a CEA, tendo-se avaliado a resposta analítica em diferentes meios. Obteve-se uma boa resposta potenciométrica em solução tampão de Ácido 4-(2-hidroxietil)piperazina-1-etanosulfónico (HEPES), a pH 4,4, com uma membrana seletiva baseada em MIP preparada com o monómero carregado VB. O limite de deteção foi menor do que 42 pg/mL, observando-se um comportamento linear (versus o logaritmo da concentração) até 625 pg/mL, com um declive aniónico igual a -61,9 mV/década e r2>0,9974. O comportamento analítico dos sensores biomiméticos foi ainda avaliado em urina, tendo em vista a sua aplicação na análise de CEA em urina. Neste caso, o limite de deteção foi menor do que 38 pg/mL, para uma resposta linear até 625 pg/mL, com um declive de -38,4 mV/década e r2> 0,991. De uma forma geral, a aplicação experimental dos sensores biomiméticos evidenciou respostas exatas, sugerindo que os biossensores desenvolvidos prossigam estudos adicionais tendo em vista a sua aplicação em amostras de indivíduos doentes.
Resumo:
A novel reusable molecularly imprinted polymer (MIP) assembled on a polymeric layer of carboxylated poly(vinyl chloride) (PVCsingle bondCOOH) for myoglobin (Myo) detection was developed. This polymer was casted on the gold working area of a screen printed electrode (Au-SPE), creating a novel disposable device relying on plastic antibodies. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry (CV) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) studies confirmed the surface modification. The MIP/Au-SPE devices displayed a linear behaviour in EIS from 0.852 to 4.26 μg mL−1, of positive slope 6.50 ± 1.48 (kΩ mL μg−1). The limit of detection was 2.25 μg mL−1. Square wave voltammetric (SWV) assays were made in parallel and showed linear responses between 1.1 and 2.98 μg mL−1. A current decrease was observed against Myo concentration, producing average slopes of −0.28 ± 0.038 μA mL μg−1. MIP/Au-SPE also showed good results in terms of selectivity. The error% found for each interfering species were 7% for troponin T (TnT), 11% for bovine serum albumin (BSA) and 2% for creatine kinase MB (CKMB), respectively. Overall, the technical modification over the Au-SPE was found a suitable approach for screening Myo in biological fluids.