Nanossensor estocástico para detecção de compostos organoestânicos: estudo experimental e teórico-computacional

Abstract

Os compostos organoestânicos (OTs) são caracterizados pela presença de uma ou mais ligações entre estanho e carbono. A produção e a utilização de produtos industriais, contendo OTs, geram grande preocupação mundial por oferecerem risco ao meio ambiente e à saúde humana. A aplicação de produtos à base de OTs abrange comumente a produção de biocidas, utilizados na agricultura e anti-incrustante naval; e na indústria de fabricação do cloreto de polivinila. A liberação do hidróxido de triciclohexilestanho (Cyhexatin) e Dicloreto difenilestanho (DPhT) em níveis elevados no meio ambiente está relacionada a graves problemas toxicológicos, pois, eles atuam como disruptores endócrinos. A cromatografia gasosa e a cromatografia líquida de alto desempenho têm uso limitado na identificação de OTs no meio ambiente, devido principalmente ao alto custo operacional e muitas etapas de pré-processamento da amostra. Nesse contexto, foi proposto o uso do nanoporo individual formado pela alfatoxina de Staphylococcus aureus (αHL) como plataforma alternativa para detecção e diferenciação dos organoestânicos (Cyhexatin e DPhT). Análises in silico, por meio do método de ancoramento molecular, também foram realizadas para esclarecer o mecanismo de interação OTs-nanoporo da αHL. As bicamadas lipídicas planas livres de solvente foram confeccionadas com o lipídeo diftanoil fosfatidilcolina conforme as técnicas convencionais de construção de membranas artificiais. Os experimentos foram realizados em condições de fixação de voltagem (±200 mV, Δ=20 mV), com solução banhante composta por KCl 4 M, Tris 5 mM, pH 7,5 e temperatura de 25 °C. A análise dos dados experimentais mostrou que tanto o DPhT quanto o CyHexatin induziram alterações na condutância do nanoporo de maneira dose-dependente, reduzindo-a em aproximadamente 20% e 10%, respectivamente, quando aplicadas voltagens acima de 140 mV. A passagem das moléculas de DPhT e o CyHexatin pelo lúmen do nanoporo induziram três perfis característicos de redução na corrente iônica do nanoporo distintos entre si, permitindo a identificação dos compostos. Os valores dos tempos característicos de ausência (τₒₙ) e permanência (τₒff) para cada composto foram diferentes e dependentes do potencial transmembrana aplicado. Para o DPhT e o Cyhexatin foram identificados três valores de τₒff (curto, médio e longo), apresentando correlação com os três perfis de corrente iônica. Observou-se ainda que os limites de detecção de ambos os OTs, pelo nanoporo-sensor, foram da ordem de nanomolar. Os dados computacionais sugerem até três confôrmeros para o DPhT e dois para o Cyhexatin na região de constrição do nanoporo, predominando interações cátion-Pi (DPhT) e ligações de hidrogênio (Cyhexatin). O nanoporo da αHL foi capaz de detectar organotins, podendo ser utilizado como método alternativo para detecção destes disruptores endócrinos em tempo real no meio ambiente.