The potential of molecular imprinting as a biosensing devices for monitoring the CEA cancer biomarker

6th Graduate Student Symposium on Molecular Imprinting

Carnitine tailored Sensors on Surface Molecular Imprinting based on Graphene layers

III Jornadas de Electroquímica e Inovação (Electroquímica e Nanomateriais), na Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Vila Real, 16 a 17 de Setembro de 2013

Vibrio spp. and Salmonella spp., presence and susceptibility in crabs Ucides cordatus

The presence of Vibrio spp. and Salmonella spp. in crabs marketed at the Bezerra de Menezes Ave., Fortaleza, State of Ceará, Brazil, was assessed between February and May, 2003. The number of individuals sampled in each one of the fifteen weekly samplings ranged between four and eight. Seven strains of Salmonella, from four different samplings, were identified, being five of them identified as serotype S. Senftenberg and two as S. Poona. All strains of Salmonella were sensitive to the tested anti-microbial drugs, with the exception of tetracycline and nalidixic acid, for which an intermediary sensibility was found. The MPN's for Vibrio ranged between 110/g and 110,000/g. Of the forty five Vibrio strains isolated from the crab samples, only 10 were identified up to the species level: two V. alginolyticus and eight V. parahaemolyticus. Bacteria belonging to the Enterobacteriaceae and Pseudomonaceae families were also identified, namely Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter cloacae, Pantoea agglomerans and Pseudomonas aeruginosa. The proper cooking of the animals is recommended in order to avoid problems for the consumers of this crustacean.

Serpentine bacteria influence metal translocation and bioconcentration of Brassica juncea and Ricinus communis grown in multi-metal polluted soils

The aim of this study was to assess the effects of inoculation of rhizosphere or endophytic bacteria (Psychrobacter sp. SRS8 and Pseudomonas sp. A3R3, respectively) isolated from a serpentine environment on the plant growth and the translocation and accumulation of Ni, Zn, and Fe by Brassica juncea and Ricinus communis on a multi-metal polluted serpentine soil (SS). Field collected SS was diluted to 0, 25, 50, and 75% with pristine soil in order to obtain a range of heavy metal concentrations and used in microcosm experiments. Regardless of inoculation with bacteria, the biomass of both plant species decreased with increase of the proportion of SS. Inoculation of plants with bacteria significantly increased the plant biomass and the heavy metal accumulation compared with non-inoculated control in the presence of different proportion of SS, which was attributed to the production of plant growth promoting and/or metal mobilizing metabolites by bacteria. However, SRS8 showed a maximum increase in the biomass of the test plants grown even in the treatment of 75% SS. In turn, A3R3 showed maximum effects on the accumulation of heavy metals in both plants. Regardless of inoculation of bacteria and proportion of SS, both plant species exhibited low values of bioconcentration factor (<1) for Ni and Fe. The inoculation of both bacterial strains significantly increased the translocation factor (TF) of Ni while decreasing the TF of Zn in both plant species. Besides this contrasting effect, the TFs of all metals were <1, indicating that all studied bacteria–plant combinations are suitable for phytostabilization. This study demonstrates that the bacterial isolates A3R3 and SRS8 improved the growth of B. juncea and R. communis in SS soils and have a great potential to be used as inoculants in phytostabilization scenarios of multi-metal contaminated soils.

Fluoroquinolonas

As fluoroquinolonas são compostos sintéticos quimicamente relacionados com o ácido nalidíxico. Embora não estando ainda bem esclarecido o mecanismo de acção, pensa-se que actuam inibindo a DNA-girase. São agentes antimicrobianos de largo espectro, possuindo elevada actividade contra Enterobacteriáceas. São activas contra algumas estirpes de Pseudomonas aeruginosa e Estafilococus sp., contudo bibliografia recente refere aumento de resistências. Tem actividade reduzida contra Streptococcus e anaeróbios. São bem absorvidas por via oral, apresentando uma boa distribuição tecidular, excretando-se preferencialmente por via renal. São fármacos seguros com poucos efeitos secundários, sendo os mais frequentes os gastrointestinais, algumas alterações a nível do S.N.C. e mais raramente reacções de hipersensibilidade. As interacções com alguns medicamentos nomeadamente antiácidos, teofilina e varfarina podem ter algum significado clínico. A biodisponibilidade das fluoroquinolonas permite a sua administração por via oral sem perda de eficácia terapêutica, quando comparadas com administração IV, reduzindo assim substancialmente os custos de tratamento.

BIiossensor Enzimático para avaliação da Capacidade Antioxidente

Os radicais livres formam-se naturalmente nos organismos vivos, pois a sua produção/geração está interligada com o processo de produção de energia (respiração), processos inflamatórios (fagocitose), regulação do crescimento celular, sinalização intercelular e síntese de substâncias biológicas relevantes. Estes também podem ser introduzidos por vias exógenas (poluição, radiação, tabaco, alimentação, etc). Os radicais livres têm capacidade de reagir com o material nucleico (ADN e ARN), proteínas e substâncias oxidáveis, causando danos oxidativos responsáveis pelo envelhecimento e originar doenças degenerativas, tais como, o cancro, arteriosclerose, artrite reumatoide, entre outras. De forma a combater os efeitos pejorativos provocados pelos radicais, os organismos vivos desenvolveram complexos sistemas de defesa antioxidante. Estes sistemas são constituídos por antioxidantes endógenos, produzidos pelos seres vivos, tais como enzimas ou por antioxidantes exógenos obtidos por via da alimentação (por exemplo o ácido ascórbico). Neste sentido, um antioxidante tem capacidade de eliminar ou reduzir a propagação da cadeia de geração de radicais livres. Neste trabalho foi desenvolvido um biossensor enzimático para a quantificação da capacidade antioxidante total de matrizes alimentares. A construção deste biossensor consistiu na eletroimobilização da adenina no elétrodo de pasta de carbono (EPC) ou na adsorção física da dA20 na superfície do EPC. O dano oxidativo foi induzido pelo radical hidroxilo gerado pela reação de Fenton. Nesta dissertação, foi estudada a capacidade de alguns antioxidantes em eliminar o efeito pejorativo dos radicais livres e combater a integridade das bases de adenina ou do dA20.Os antioxidantes estudados foram o ácido ascórbico e alguns ácidos fenólicos como o ácido hidroxibenzoico (ácido gálico) e ácidos hidroxicinâmicos (ácido cafeico e ácido cumárico). Estes antioxidantes têm a capacidade de neutralizar o radical hidroxilo e proteger a adenina/dA20 imobilizado na superfície do EPC. O comportamento da Lacase foi estudado na presença do ácido gálico e do ácido ascórbico. Os estudos eletroquímicos foram realizados através da voltametria de onda quadrada (VOQ), sendo que a interação entre a adenina/ou o dA20 imobilizada na superfície do EPC e os radicais livres na ausência e presença de antioxidantes foi avaliada por meio de mudanças no pico anódico produzido pela oxidação da adenina /dA20. Os resultados demonstraram que estes biossensores permitem a avaliação da capacidade antioxidante total em águas aromatizadas.

Detection of Arah1 (a major peanut allergen) in food using an electrochemical gold nanoparticle-coated screen-printed immunosensor

A gold nanoparticle-coated screen-printed carbon electrode was used as the transducer in the development of an electrochemical immunosensor for Ara h 1 (a major peanut allergen) detection in food samples. Gold nanoparticles (average diameter=32 nm) were electrochemically generated on the surface of screen-printed carbon electrodes. Two monoclonal antibodies were used in a sandwich-type immunoassay and the antibody–antigen interaction was electrochemically detected through stripping analysis of enzymatically (using alkaline phosphatase) deposited silver. The total time of the optimized immunoassay was 3 h 50 min. The developed immunosensor allowed the quantification of Ara h 1 between 12.6 and 2000 ng/ml, with a limit of detection of 3.8 ng/ml, and provided precise (RSD <8.7%) and accurate (recovery >96.6%) results. The immunosensor was successfully applied to the analysis of complex food matrices (cookies and chocolate), being able to detect Ara h 1 in samples containing 0.1% of peanut.

Brazilian fruit pulps as functional foods and additives: Evaluation of bioactive compounds

Eight tropical fruit pulps from Brazil were simultaneously characterised in terms of their antioxidant and antimicrobial properties. Antioxidant activity was screened by DPPH radical scavenging activity (126–3987 mg TE/100 g DW) and ferric reduction activity power (368–20819 mg AAE/100 g DW), and complemented with total phenolic content (329–12466 mg GAE/100 g DW) and total flavonoid content measurements (46–672 mg EE /100 g DW), whereas antimicrobial activity was tested against the most frequently found food pathogens. Acerola and açaí presented the highest values for the antioxidant-related measurements. Direct correlations between these measurements could be observed for some of the fruits. Tamarind exhibited the broadest antimicrobial potential, having revealed growth inhibition of Pseudomonas aeruginosa. Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Salmonella sp. and Staphylococcus aureus. Açaí and tamarind extracts presented an inverse relationship between antibacterial and antioxidant activities, and therefore, the antibacterial activity cannot be attributed (only) to phenolic compounds.

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.

Influenza virus and proteolytic bacteria co-infection in respiratory tract from individuals presenting respiratory manifestations

A role for proteolytic bacteria in the exacerbation of influenza virus has been shown in natural hosts such as pigs and humans. Four hundred seven samples were collected from the respiratory tract of individuals presenting clinical manifestations, during influenza season (2003-2005) in São Paulo City. The aim of this study was to evaluate the incidence of determined bacteria co-infecting virus in human respiratory tract. Tests, such as bacteriological, immunofluorescence (IF), RT/PCR and hemagglutination (HA) were used for bacterial and viral investigation. Thirty seven (9.09%) positive for influenza virus were screened by IF. The RT/PCR confirmed the presence of influenza virus in these samples. Bacterial and agar casein tests demonstrated that 18 (48.64%) individuals were infected with proteolytic bacteria such as Staphylococcus spp., Streptococcus spp. and Pseudomonas spp. Among these samples, 13 (35.13%) were co-infected with influenza A virus. Influenza type B, co-infecting bacteria were found in five (13.51%) samples. In vitro the S. aureus protease increased the influenza HA titer after contact for 30 min at 25 ºC. Results revealed the occurrence of co-infection with proteolytic bacteria and influenza in the evaluated individuals. This finding corroborates that virus versus bacteria synergism could be able to potentiate respiratory infection, increasing damage to hosts.

Isolamento e caracterização de enzimas multihémicas de origem microbiana e sua aplicação no desenvolvimento de biossensores

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Química Sustentável

Hemangiomas. Novas Terapêuticas!

Introdução: Os hemangiomas constituem a neoplasia mais frequente na criança, ocorrendo em 10-12%, na maioria dos casos com evolução favorável. A fase proliferativa, ocorre nos primeiros 4-6 meses e depois involuem em 50% dos casos, até aos 5 anos. Em hemangiomas de grandes dimensões e que interferem na função de outros órgãos, associam-se frequentemente complicações, nomeadamente a ulceração (10-15%), sobre-infecção bacteriana ou hemorragia. Descrição de Caso Clínico: Criança do sexo feminino, de 6 meses, com hemangioma de grandes dimensões, que ocupava todo o ombro, que nos dois meses prévios realizava regularmente tratamento com laser, internada por ulceração e infecção cutânea. Leucócitos 12.300/μL, neutrófilos 38,9%, plaquetas 616.000/μL e PCR 6,7 mg/dL. Foi medicada empiricamente com ceftazidima, flucloxacilina e gentamicina e ficando em curso cultura do exsudado em que posteiormente se isolou Staphylococcus aureus meticilino-sensível e Pseudomonas aeruginosa. A referir ainda anemia ferropenica grave com hemoglobina 5,2 g/dL, hematócrito 15,8% e siderémia (20 μg/dL) com necessidade de transfusão de concentrado eritrocitário e posteriormente terapêutica marcial. A ecografia abdominal revelou pequeno hemangioma hepático e a ecografia trans-fontanelar não tinha alterações. Após realização de electrocardiograma, iniciou terapêutica com propanolol na dose inicial de 0,15 mg/kg/dia com aumento gradual ate 1,5 mg/kg/dia com melhoria clínica e diminuição das dimensões e coloração do hemangioma e sem efeitos secundários a registar. Actualmente mantém terapêutica com propanolol e ferro oral, com o último valor de hemoglobina de 10,6 g/dL Conclusão: A terapêutica do hemamgioma inclui a utilização de laser, a embolização ou a excisão cirúrgica. Neste caso o tratamento convencional não resultou. O propanolol como uma nova alternativa terapêutica tem vindo a assumir uma importância crescente, na melhoria clínica destas situações. A realização de exames complementares para vigiar eventuais efeitos secundários é mandatória e a utilização de doses crescentes aumenta o perfil de segurança desta terapêutica.

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).

Electrochemical characterization of Dps, a DNA-protecting protein

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

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.