Biossensor Impedimétrico para detecção de bactérias de interesse clínico baseado em nanotubos de carbono e peptídeo antimicrobiano

Abstract

As infecções relacionadas à assistência à saúde (IRAS) são um sério problema de saúde pública, resultando em milhares de mortes anualmente. O uso indiscriminado de antibióticos contribui para a disseminação de microrganismos resistentes. As abordagens convencionais para a identificação de microrganismos patogênicos, como o cultivo microbiológico, ELISA e técnicas moleculares, enfrentam desafios como reações laboriosas, falsos-positivos e custos elevados de equipamentos e reagentes. Nesse contexto, os biossensores eletroquímicos emergem como uma inovação rápida e econômica na detecção de infecções relacionadas à saúde, utilizando elementos biológicos, como enzimas, ácidos nucléicos e anticorpos para reconhecimento específico. Os peptídeos antimicrobianos (PAMs) destacam-se como biorreceptores altamente eficazes, estabelecendo interações específicas com a parede celular de microrganismos. A amplificação do sinal é alcançada por meio da integração de nanomateriais, como polímeros condutores, nanopartículas e derivados de grafeno, sendo os nanotubos de carbono multicamadas notáveis por suas capacidades únicas de grupamentos carboxílicos e propriedades condutoras. Este estudo apresenta uma plataforma sensora inovadora que utiliza nanotubos de carbono multicamadas eletrodepositados em conjunto com o peptídeo antimicrobiano temporina PTa (T-PTa) para a identificação de bactérias clinicamente relevantes. A eficácia do sistema sensor é evidenciada pela aplicação de técnicas eletroquímicas, como voltametria cíclica (VC) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). Foram registrados picos de corrente anódica (ipa) e catódica (ipc), além da resistência à transferência de carga (RCT), para investigar a velocidade de resposta dos elétrons diante das modificações na superfície do eletrodo de ouro. Análises morfológicas por meio de microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV), além da análise dos grupos funcionais através da espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), demonstraram a incorporação e atividade dos nanomateriais. A camada de nanotubos facilitou a imobilização do peptídeo, devido aos grupos em sua superfície, estabelecendo uma ligação amida-amina presente na estrutura do T-PTa. Além disso, as nanopartículas eletrodepositadas amplificaram a sensibilidade do biossensor, intensificando o sinal detectado. Os resultados da interação com suspensões bacterianas revelaram uma variação crescente no RCT por análise impedimétrica, seguindo concentrações de 101 a 106 UFC.mL-1 . O biossensor demonstrou alta sensibilidade, com um limite de detecção de 10 UFC.mL-1 , equivalente a técnicas padrão. Este biossensor representa uma promissora alternativa na identificação de microrganismos clínicos, podendo complementar as técnicas convencionais.