Desenvolvimento de protótipos genossensores nanoestruturados com polímeros condutores e quantum dots para detecção de oncogenes de interesse na leucemia infantil

Abstract

As leucemias são neoplasias hematológicas que constituem um grupo heterogêneo de doenças que afetam os progenitores hematopoiéticos. A determinação da alteração genética associada a leucemia é de extrema importância para o prognóstico dos pacientes. Neste contexto, a população infanto-juvenil merece considerável atenção pois nessa faixa etária a leucemia é o tipo de câncer mais recorrente e com elevada taxa de mortalidade. Para investigação desses oncomarcadores são utilizadas técnicas da biologia molecular como FISH, RT-PCR e sua variante RTq- PCR. Essas técnicas são eficientes no rastreio, no entanto, ainda apresentam protocolos extensos, complexos e de alto custo. Diante disso, os genossensores se destacam por serem biodispositivos que realizam quantificação de variantes genéticas de forma confiável, rápida e de baixo custo. Em adição, materiais como polímeros condutores e nanomateriais semicondutores são utilizados na estruturação de biossensores eletroquímicos garantindo o melhoramento de sua performance bioanalítica. Assim, dentre os polímeros condutores o polipirrol (PPy) e a polianilina (PANI) são amplamente utilizados na construção de sensores por proporcionar um filme com elevação das propriedades eletrocatalíticas da superfície além de fornecerem grupos funcionais para imobilização de biomoléculas e nanomateriais. Os pontos quânticos de grafeno (GQDs) são nanomateriais semicondutores que fornecem grupos funcionais que permitem automontagem de biomoléculas com elevada bioafinidade sobre a superfície de sensores. Diante disso, o presente estudo traz o desenvolvimento de protótipos genossensores nanoestruturados com polímeros condutores e pontos quânticos de grafeno para detecção de oncogenes de interesse na leucemia infantil. Duas categorias de nanodispositivos foram desenvolvidos um em formato de eletrodo de trabalho e outro contendo os três eletrodos de ouro sendo um eletrodo de trabalho, um referência e um auxiliar. Ambos dispositivos foram confeccionados em superfície de ITO flexível por meio de uma impressora de corte automatizado. PPy, PANI e GQDs foram utilizados para a nanoestruturação e imobilização de sequências de fita simples de DNA (ssDNA) sobre a superfície dos biossensores desenvolvidos. Os nanodispositivos desenvolvidos foram voltados a detecção das translocações 1;19, 4;11; 12;21, 15;17 e 17;19. Todas as etapas de construção e ensaios de bioatividade dos dispositivos bioanalíticos foram caracterizadas por voltametria cíclica (VC), voltametria de pulso diferencial (DPV), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e microscopia de força atômica (AFM). Com a construção da plataforma sensora se constatou alterações morfológicas e no pico máximo de altura das imagens de AFM para cada camada. Ao avaliar a performance analítica dos genossensores frente a amostras plasmideais e de pacientes com leucemia, alterações eletroquímicas características de biorreconhecimento foram detectadas com diminuição das correntes de picos voltamétricas e elevação da resistência a transferência de carga (RCT) do sistema. Por meio da extração dos valores de ΔI% dos ensaios de VC foi avaliada a linearidade de resposta de cada sistema genossensor em tira flexível para cada translocação resultando em um R2 de 0,97 para a t(1;19), 0,99 para t(4;11), 0,98 para t(15;17)APLB, 0,99 para t(15;17)M7 e 0,98 para t(17;19). Na avaliação de especificidade dos biossensores de DNA não foram detectadas alterações de bioreconhecimento. Desta forma, os nanodispositivos desenvolvidos apresentam sensibilidade analítica por meio do LOD 0,214 pM para ssDNA t(15;17)APLB e 0,677pM para ssDNA t(15;17)M7 com tempo de detecção de apenas 15 minutos. Diante disso, os genossensores produzidos possuem características promissoras para o diagnóstico de oncogenes de interesse na leucemia infantil.