Desenvolvimento de biossensores eletroquímicos de DNA baseados em tecnologia de eletrodos flexíveis e plataformas poliméricas nanoestruturadas para o diagnóstico de Papilomavírus humano

Abstract

O Papilomavírus humano (HPV) é considerado um dos principais fatores etiológicos do câncer cervical. Considerando a baixa sensibilidade dos exames citológicos e os elevados custos dos métodos moleculares, o desenvolvimento de testes efetivos para o diagnóstico de HPV é uma prioridade. Objetivando-se desenvolver e aprimorar a performance analítica de biodispositivos utilizáveis na identificação de genótipos de HPV, biossensores eletroquímicos inter-relacionados foram fabricados. Primariamente, duas plataformas nanoestruturadas foram construídas sobre um transdutor de ouro, constituídas por: i) compósito híbrido de nanopartículas de ouro e polianilina (AuNP/PANI) e ii) polipirrol (PPy), nanopartículas de ouro (AuNPs) e cisteamina (Cys). Posteriormente, para otimização do estudo, tiras flexíveis de óxido de índio dopado com estanho (ITO) foram utilizadas no desenvolvimento de eletrodos de trabalho miniaturizados. Através destas estratégias nanotecnológicas, biossensores ultrassensíveis foram elaborados para avaliação da presença de HPV e identificação de famílias genotípicas, mediante ancoragem química de sequências específicas de DNA funcionalizadas com o grupo amino na terminação 3’ (NH₂-DNA) (sondas MY11, BSH6, BHS16, BSH18, BSH26, BSH53 e BSH61). As técnicas de voltametria cíclica (VC) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) foram usadas para análise das modificações eletródicas e monitoramento da hibridização molecular. A microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica de varredura (SEM) possibilitaram a caracterização topográfica e morfológica dos sistemas nanoestruturados de DNA. Alterações nas correntes amperométricas e nos valores de resistência à transferência de carga (RCT) foram observadas após exposição dos biossensores a amostras plasmidiais e espécimes cervicais contendo o genoma viral. As ferramentas propostas foram capazes de identificar a presença de HPV em concentrações mínimas, na ordem de fentograma por microlitro. Além disso, através do emprego da sonda MY11 foi possível verificar diferentes perfis de resposta eletroquímica para os genótipos de alto (HPV16, 18, 31, 33, 45 e 58) e baixo risco oncogênico (HPV6, 11, 53 e 54), sugerindo assim, um diagnóstico diferencial de HPV. Em pacientes com diagnóstico positivo para HPV, ensaios de triagem permitiram a determinação da família viral responsável pela infecção e o monitoramento do biomarcador para tumorigênese, gene p53. As respostas analíticas foram obtidas rapidamente, em um intervalo de 15 minutos, sem marcadores adicionais e com elevada reprodutibilidade, sensibilidade, especificidade e seletividade. Destarte, verifica-se que os biodispositivos eletroquímicos de DNA apresentam vantagens apreciáveis para o diagnóstico de papilomavírus em estágios iniciais da infecção, contribuindo para a prevenção do câncer e implementação de estratégias terapêuticas eficazes.