BR102016019574A2 - INTEGRATED SYSTEM, ANTIGEN OR TUMOR DETECTION METHOD AND DISEASE DIAGNOSTIC METHOD - Google Patents

INTEGRATED SYSTEM, ANTIGEN OR TUMOR DETECTION METHOD AND DISEASE DIAGNOSTIC METHOD Download PDF

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Abstract

sistema integrado, método de detecção de antígeno ou marcador tumoral e método de diagnóstico de doenças. a presente invenção descreve uma solução para a detecção de antígenos e/ou marcadores tumorais e/ou o diagnóstico rápido de doenças compreendendo a utilização de um sistema integrado. especificamente, a presente invenção compreende um sistema de biossensores utilizando tecnologia saw e moléculas de aptâmero integrados à microeletrônica necessária, um método de detecção de antígeno ou marcador tumoral e um método de diagnóstico rápido de doenças. a presente invenção se situa nos campos da nanoeletrônica, microeletrônica, microfluídica, nanofluídica e biomedicina.integrated system, antigen or tumor marker detection method and disease diagnosis method. The present invention describes a solution for the detection of antigens and / or tumor markers and / or the rapid diagnosis of diseases comprising the use of an integrated system. Specifically, the present invention comprises a biosensor system utilizing saw technology and necessary microelectronics integrated aptamer molecules, a tumor antigen or marker detection method and a rapid disease diagnosis method. The present invention is in the fields of nanoelectronics, microelectronics, microfluidics, nanofluids and biomedicine.

Description

(54) Título: SISTEMA INTEGRADO, MÉTODO DE DETECÇÃO DE ANTÍGENO OU MARCADOR TUMORAL E MÉTODO DE DIAGNÓSTICO DE DOENÇAS (51) Int. Cl.: G01N 29/02; G01N 33/53; G01N 33/543 (52) CPC: G01N 29/022,G01N 33/5302,G01N 33/54373 (73) Titular(es): TAQUION(54) Title: INTEGRATED SYSTEM, METHOD OF DETECTION OF ANTIGEN OR TUMOR MARKER AND METHOD OF DISEASE DIAGNOSIS (51) Int. Cl .: G01N 29/02; G01N 33/53; G01N 33/543 (52) CPC: G01N 29/022, G01N 33/5302, G01N 33/54373 (73) Holder (s): TAQUION

DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS E SERVIÇOS INOVADORES LTDA (72) Inventor(es): LUIZ EDUARDO DOS SANTOS TAVARES (74) Procurador(es): REMER VILLAÇA & NOGUEIRA ASSESSORIA E CONSULTORIA DE PROP. INTELECTUAL S/S LTDA.DEVELOPMENT OF INNOVATIVE PRODUCTS AND SERVICES LTDA (72) Inventor (s): LUIZ EDUARDO DOS SANTOS TAVARES (74) Attorney (s): REMER VILLAÇA & NOGUEIRA ASSESSORIA E CONSULTORIA DE PROP. INTELECTUAL S / S LTDA.

(57) Resumo: SISTEMA INTEGRADO,(57) Summary: INTEGRATED SYSTEM,

MÉTODO DE DETECÇÃO DE ANTÍGENO OU MARCADOR TUMORAL E MÉTODO DE DIAGNÓSTICO DE DOENÇAS. A presente invenção descreve uma solução para a detecção de antígenos e/ou marcadores tumorais e/ou o diagnóstico rápido de doenças compreendendo a utilização de um sistema integrado. Especificamente, a presente invenção compreende um sistema de biossensores utilizando tecnologia SAW e moléculas de aptâmero integrados à microeletrônica necessária, um método de detecção de antígeno ou marcador tumoral e um método de diagnóstico rápido de doenças. A presente invenção se situa nos campos da nanoeletrônica, microeletrônica, microfluídica, nanofluídica e Biomedicina.METHOD OF DETECTION OF ANTIGEN OR TUMOR MARKER AND METHOD OF DIAGNOSIS OF DISEASES. The present invention describes a solution for the detection of tumor antigens and / or markers and / or the rapid diagnosis of diseases comprising the use of an integrated system. Specifically, the present invention comprises a system of biosensors using SAW technology and aptamer molecules integrated with the required microelectronics, a method of antigen or tumor marker detection and a method of rapid disease diagnosis. The present invention is located in the fields of nanoelectronics, microelectronics, microfluidics, nanofluids and Biomedicine.

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1/221/22

Relatório Descritivo de Patente de InvençãoInvention Patent Descriptive Report

Sistema Integrado, Método de detecção de antígeno ou Marcador Tumoral e Método de diagnóstico de doençasIntegrated System, Antigen detection method or Tumor Marker and Disease diagnosis method

Campo da Invenção [0001] A presente invenção descreve um sistema de biossensores utilizando tecnologia sAW e aptâmeros integrados à microeletrônica necessária, um método de detecção de antígeno ou marcador tumoral e um método de diagnóstico rápido de doenças. A presente invenção se situa no campo da nanoeletrônica, microeletrônica, microfluidica, nanofluidica e Biomedicina.Field of the Invention [0001] The present invention describes a system of biosensors using sAW technology and aptamers integrated with the required microelectronics, a method of detecting antigen or tumor marker and a method of rapid diagnosis of diseases. The present invention is located in the field of nanoelectronics, microelectronics, microfluidics, nanofluids and Biomedicine.

Antecedentes da Invenção [0002] Hoje a vasta disseminação de doenças infecto contagiosas, doenças tropicais como Dengue e Zika, e vários tipos de câncer, tornaram-se um problema internacional; e um dos grandes pontos falhos é a capacidade e a autonomia do país para produzir testes rápidos que permitam diagnósticos de baixo custo, precisos e rápidos. Hoje os planos de saúde já são obrigados a cobrir testes rápido para dengue, mas mesmo assim esses são escassos no mercado seja pelo custo, demora do tempo de análise, ou ainda a baixa eficácia.Background of the Invention [0002] Today the vast spread of infectious diseases, tropical diseases like Dengue and Zika, and various types of cancer, have become an international problem; and one of the major flaws is the country's capacity and autonomy to produce rapid tests that allow low-cost, accurate and rapid diagnostics. Today, health plans are already obliged to cover rapid tests for dengue, but even so these are scarce in the market, either due to the cost, delay in the analysis time, or even the low effectiveness.

[0003] Os exames Point Of Care (POC), exames feitos inicialmente à beira do leito do paciente e que fornecem resultados rápidos qualitativos ou semi-quantitativos, ganharam novos espaços no mundo laboratorial, permitindo que as respostas fossem dadas minutos após a realização de exames, onde quer que o paciente esteja, ou seja, longe dos limites dos laboratórios tradicionais, entretanto ainda não existem soluções tecnológicas difundidas no dia-a-dia das consultas realizadas pelos profissionais de saúde que não sejam de alto custo, ou altamente proprietárias como as oferecidas pela GE, SIEMENS, ROCHE e outros grandes players do mercado internacional.[0003] Point Of Care (POC) tests, tests done initially at the patient's bedside and which provide rapid qualitative or semi-quantitative results, have gained new space in the laboratory world, allowing answers to be given minutes after the performance of exams, wherever the patient is, that is, far from the limits of traditional laboratories, however there are still no technological solutions widespread in the day-to-day consultations carried out by health professionals that are not expensive, or highly proprietary as those offered by GE, SIEMENS, ROCHE and other major players in the international market.

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2/22 [0004] Dentro da literatura relacionada a sistemas de diagnóstico de doenças utilizando aparelhos point of care, o método mais rápido e confiável para se obter resultados de testes para doenças infecto contagiosas utilizando biossensores é através da tecnologia SAW (Surface Acoustic Wave). A exemplo de experimentos realizados utilizando esta técnica, estão os descritos em Baca et al. (2015), Yang et al. (2015), que relatam a precisão de mais de 90% de acerto em diagnósticos de ebola, com testes que variam entre 5 a 10 minutos de duração somente.2/22 [0004] Within the literature related to disease diagnosis systems using point of care devices, the fastest and most reliable method to obtain test results for contagious infectious diseases using biosensors is through SAW (Surface Acoustic Wave) technology . Like experiments carried out using this technique, are those described in Baca et al. (2015), Yang et al. (2015), who report the accuracy of more than 90% of correct answers in diagnoses of Ebola, with tests ranging from 5 to 10 minutes in duration only.

[0005] Os sensores SAWs são uma classe de sistemas microeletrônicos baseados em modulação de ondas acústicas para detectar algum fenômeno físico. Estes sensores têm uma ampla utilização em equipamentos eletrônicos, como aparelhos celulares, e podem assumir funções de filtro, conversor corrente contínua para corrente contínua (DC/DC) e delay lines.[0005] SAW sensors are a class of microelectronic systems based on modulation of acoustic waves to detect any physical phenomenon. These sensors are widely used in electronic equipment, such as cell phones, and can assume the functions of a filter, direct current to direct current converter (DC / DC) and delay lines.

[0006] Existem milhares de patentes no mundo em relação a SAWs voltados principalmente para aplicações em telecomunicações, sendo uma tecnologia muito promissora e com aplicações em diversos seguimentos.[0006] There are thousands of patents in the world in relation to SAWs aimed mainly at applications in telecommunications, being a very promising technology and with applications in different segments.

[0007] Por se tratar de um material piezoelétrico, o sensor trabalha através de ondas ressonantes que viajam pela sua superfície. Para utilização em biossensores, torna-se necessário que haja mudança no padrão de ressonância na superfície do sensor por algum elemento ligado a doença que se deseja diagnosticar, este elemento pode ser um anticorpo ou antígeno. Essa identificação pode ser altamente sensível, a nível molecular, e em pequenas concentrações do antígeno na amostra biológica.[0007] Because it is a piezoelectric material, the sensor works through resonant waves that travel across its surface. For use in biosensors, it is necessary to change the pattern of resonance on the sensor surface by any element linked to the disease that is to be diagnosed, this element can be an antibody or antigen. This identification can be highly sensitive, at the molecular level, and in small concentrations of the antigen in the biological sample.

[0008] Depois de funcionalizado, o elemento sensor precisa de um aparato eletrônico para o seu funcionamento, sendo que o circuito mais crítico para a construção do biossensor é o circuito oscilador, pois ele que vai ditar a que frequência vai oscilar o SAW.[0008] After being functionalized, the sensor element needs an electronic apparatus for its operation, and the most critical circuit for the construction of the biosensor is the oscillator circuit, since it will dictate how often the SAW will oscillate.

[0009] Aptâmeros são pequenas moléculas de ácido nucleíco fita simples que adotam um vasto número de estruturas tridimensionais complexas virtualmente capazes de se ligar forte e especificamente a qualquer molécula[0009] Aptamers are small, single-stranded nucleic acid molecules that adopt a vast number of complex three-dimensional structures virtually capable of binding strongly and specifically to any molecule

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3/22 alvo, desde íons até grandes proteínas (Li et al, 2013). Os aptâmeros podem ser considerados análogos aos anticorpos monoclonais, porém não possuem atividade imunogênica, são obtidos utilizando-se métodos convencionais de síntese de ácido nucléico e apresentam alta estabilidade.3/22 target, from ions to large proteins (Li et al, 2013). Aptamers can be considered analogous to monoclonal antibodies, however they do not have immunogenic activity, they are obtained using conventional methods of nucleic acid synthesis and have high stability.

[0010] Embora apresentem um mecanismo de ação semelhante ao dos anticorpos, apresentam certas vantagens sobre os métodos convencionais de desenvolvimento de moléculas com potencial farmacológico (Tan et al, 2011). Principalmente relacionadas a custo e tempo de desenvolvimento.[0010] Although they have a mechanism of action similar to that of antibodies, they have certain advantages over conventional methods of developing molecules with pharmacological potential (Tan et al, 2011). Mainly related to cost and development time.

[0011] Sobre os aptâmeros, devido a sua alta especificidade e relativa simplicidade da molécula (sequência de nucleotídeos), podem ser associadas a moléculas mais complexas, como drogas quimioterápicas, e dirigir o tratamento especificamente às células que super expressam o alvo escolhido (Li et al., 2013). Nesse sentido, a literatura recente descreve diversas formas de conjugação de moléculas aos aptâmeros como por conjugação não covalente, conjugação química covalente assim como à diferentes nanoparticulas (NP) entre elas as de ouro, lipossomos, nanotubos de carbono, quitosanas e polietilenoglicol. A geração de aptâmeros funcionalizados às nanoparticulas como carreadoras de drogas, RNAs de interferência, radioisótopos entre outros, apresentam grande interesse farmacológico e tem sido explorado em uma grande variedade de aplicações biomédicas (Dhar, et al, 2008; Maureen et al 2012, Li et al, 2013).[0011] About aptamers, due to their high specificity and relative simplicity of the molecule (nucleotide sequence), they can be associated with more complex molecules, such as chemotherapeutic drugs, and direct treatment specifically to cells that overexpress the chosen target (Li et al., 2013). In this sense, recent literature describes various forms of conjugation of molecules to aptamers such as non-covalent conjugation, chemical covalent conjugation as well as different nanoparticles (NP) including gold, liposomes, carbon nanotubes, chitosans and polyethylene glycol. The generation of functionalized aptamers to nanoparticles as drug carriers, interfering RNAs, radioisotopes, among others, are of great pharmacological interest and have been explored in a wide variety of biomedical applications (Dhar, et al, 2008; Maureen et al 2012, Li et al, 2013).

[0012] Além disso, a alta especificidade e a força de ligação dessas moléculas podem alterar estruturalmente a proteína alvo modificando a conformação de seus sítios funcionais e, consequentemente, inativar sua função molecular, interferindo dessa forma em vias metabólicas essenciais para o desenvolvimento e progressão de doenças. Assim, o desenvolvimento de aptâmeros representam uma poderosa ferramenta molecular para o tratamento de doenças e tem sido amplamente estudada nos últimos anos. Muitos aptâmeros apresentam afinidade superior aos anticorpos monoclonais podendo fazer a distinção entre moléculas quirais e são capazes de reconhecer[0012] In addition, the high specificity and binding strength of these molecules can structurally alter the target protein by modifying the conformation of their functional sites and, consequently, inactivate their molecular function, thereby interfering with metabolic pathways essential for development and progression of diseases. Thus, the development of aptamers represents a powerful molecular tool for the treatment of diseases and has been widely studied in recent years. Many aptamers have superior affinity to monoclonal antibodies and can distinguish between chiral molecules and are able to recognize

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4/22 um epítopo distinto de uma molécula-alvo (Vant-Hull et al 1998; Michaud et al, 2003). Tal afinidade, cuja constante de dissociação varia entre poucos picomoles /L até poucos nanomoles/L, proporciona aos aptâmeros a capacidade de diferenciar alvos moleculares intimamente relacionados como, por exemplo, teofilina e cafeína (Michaud et al, 2003). Portanto, a afinidade e especificidade dos aptâmeros os capacitam como potenciais substitutos para os anticorpos monoclonais, uma vez que a relação custo/benefício de produção dessas moléculas é muito superior a da produção dos anticorpos monoclonais. Vale a pena ressaltar que, por serem ácidos nucleicos podem reassumir sua conformação original após desnaturação, o mesmo não ocorre com os anticorpos que necessitam de condições específicas ideais para sua produção e armazenamento o que encarece o processo de obtenção e a vida útil dos biossensores.4/22 an epitope distinct from a target molecule (Vant-Hull et al 1998; Michaud et al, 2003). Such affinity, whose dissociation constant varies from a few picomoles / L to a few nanomoles / L, provides aptamers with the ability to differentiate closely related molecular targets such as, for example, theophylline and caffeine (Michaud et al, 2003). Therefore, the affinity and specificity of aptamers qualify them as potential substitutes for monoclonal antibodies, since the cost / benefit ratio of producing these molecules is much higher than that of monoclonal antibodies. It is worth mentioning that, because they are nucleic acids, they can resume their original conformation after denaturation, the same does not happen with antibodies that need specific ideal conditions for their production and storage, which makes the process of obtaining and the useful life of biosensors more expensive.

[0013] Conforme descrito em Almeida et al. (2007), Os marcadores tumorais (ou marcadores biológicos) são macromoléculas presentes no tumor, no sangue ou em outros líquidos biológicos, cujo aparecimento e ou alterações em suas concentrações estão relacionados com a gênese e o crescimento de células neoplásicas. Tais substâncias funcionam como indicadores da presença de câncer, e podem ser produzidas diretamente pelo tumor ou pelo organismo, em resposta à presença do tumor. Os marcadores tumorais, em sua maioria, são proteínas ou pedaços de proteínas, incluindo antígenos de superfície celular, proteínas citoplasmáticas, enzimas e hormônios.[0013] As described in Almeida et al. (2007), Tumor markers (or biological markers) are macromolecules present in the tumor, blood or other biological fluids, whose appearance and / or changes in their concentrations are related to the genesis and growth of neoplastic cells. Such substances act as indicators of the presence of cancer, and can be produced directly by the tumor or by the body, in response to the presence of the tumor. Most tumor markers are proteins or pieces of protein, including cell surface antigens, cytoplasmic proteins, enzymes and hormones.

[0014] Esses marcadores podem ser úteis no manejo clínico dos pacientes com câncer, auxiliando nos processos de diagnóstico, estadiamento, avaliação de resposta terapêutica, detecção de recidivas e prognóstico, além de auxiliar no desenvolvimento de novas modalidades de tratamento. Podem ser caracterizados ou quantificados por meios bioquímicos ou imunoistoquímicos nos tecidos ou no sangue, e por testes genéticos para pesquisas de oncogenes, genes supressores de tumores e alterações genéticas. Cada marcador tumoral tem um valor de referência determinado;[0014] These markers can be useful in the clinical management of cancer patients, assisting in the processes of diagnosis, staging, assessment of therapeutic response, detection of relapses and prognosis, in addition to assisting in the development of new treatment modalities. They can be characterized or quantified by biochemical or immunohistochemical means in tissues or blood, and by genetic tests to search for oncogenes, tumor suppressor genes and genetic alterations. Each tumor marker has a specific reference value;

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5/22 taxas acima do valor de referência, apresentadas por pacientes, devem ser investigadas.5/22 rates above the reference value, presented by patients, should be investigated.

[0015] O marcador ideal reúne as características de diagnóstico precoce de neoplasias e de sua origem, estabelecimento da extensão da doença, monitorização da resposta terapêutica e detecção precoce de recidiva, além de ser órgão-sítio específico e ter meia-vida curta, permitindo acompanhar temporariamente as mudanças do tumor.[0015] The ideal marker combines the characteristics of early diagnosis of neoplasms and their origin, establishment of the extent of the disease, monitoring of the therapeutic response and early detection of recurrence, in addition to being specific organ-site and having a short half-life, allowing temporarily monitor changes in the tumor.

[0016] Na busca pelo estado da técnica em literaturas científica e patentária, foram encontrados os seguintes documentos que tratam sobre o tema:[0016] In the search for the state of the art in scientific and patent literature, the following documents dealing with the topic were found:

[0017] O documento PI1106312 revela aptâmeros que apresentam considerável afinidade e especificidade de ligação ao receptor purinérgico, sendo relevante em processo de diagnóstico. No entanto, esse documento não revela um diagnóstico feito de forma rápida e acessível e não utiliza tecnologia Surface Acoustic Wave [0018] O documento BR102013024319 revela um microdispositivo detector do vírus da dengue em uma amostra biológica diferente do proposto pela invenção, não utiliza o princípio de SAW. Esse documento não utiliza um método rápido de diagnóstico e não resolve o problema técnico em miniaturizar essa solução e torna-la comercialmente funcional regulando a relação sensibilidade x especificidade necessária a um bom biossensor.[0017] The document PI1106312 reveals aptamers that have considerable affinity and specificity of binding to the purinergic receptor, being relevant in the diagnostic process. However, this document does not reveal a diagnosis made quickly and accessible and does not use Surface Acoustic Wave technology [0018] The document BR102013024319 reveals a micro device for detecting the dengue virus in a biological sample different from the one proposed by the invention, it does not use the principle of SAW. This document does not use a quick diagnostic method and does not solve the technical problem of miniaturizing this solution and making it commercially functional by regulating the sensitivity x specificity ratio required for a good biosensor.

[0019] O documento WO02/095398A1 revela um método de detecção analítica por biossensores, sensibilizados por aptâmeros, através da tecnologia de Surface Acoustic Wave. No entanto, esse documento não revela um método de diagnóstico para o dito biossensor, apenas para detecção de componentes do cigarro presentes no ar atmosférico.[0019] WO02 / 095398A1 discloses a method of analytical detection by biosensors, sensitized by aptamers, using Surface Acoustic Wave technology. However, this document does not reveal a diagnostic method for said biosensor, only for detecting cigarette components present in atmospheric air.

[0020] O documento WO2015088446 revela um sensor com tecnologia Surface Acoustic Wave para detectar o vírus Influenza A, sendo de custo baixo, fácil uso em Point of Care. No entanto, esse biossensor é sensibilizado por anticorpos, o que difere da proposta invenção, pois anticorpos quando[0020] The document WO2015088446 reveals a sensor with Surface Acoustic Wave technology to detect the Influenza A virus, being of low cost, easy to use in Point of Care. However, this biosensor is sensitized by antibodies, which differs from the proposed invention, since antibodies when

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6/22 aplicados em biossensores apresentam problemas de especificidade gerando grandes problemas de reações cruzadas em diagnóstico, principalmente com outras doenças produtoras de anticorpos monoclonais, como descrito em (Arantes, 2008).6/22 applied to biosensors have specificity problems generating major problems of cross-reactions in diagnosis, mainly with other diseases producing monoclonal antibodies, as described in (Arantes, 2008).

[0021] Assim, do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.[0021] Thus, from what can be inferred from the researched literature, no documents were found anticipating or suggesting the teachings of the present invention, so that the solution proposed here has novelty and inventive activity in view of the state of the art.

[0022] Dessa forma, fica clara a necessidade de novas tecnologias que possibilitem um diagnóstico de antígenos ou marcadores tumorais de forma mais rápida, precisa e acessível.[0022] Thus, it is clear the need for new technologies that enable a diagnosis of antigens or tumor markers in a faster, more accurate and accessible way.

Sumário da Invenção [0023] Dessa forma, a presente invenção tem por objetivo resolver os problemas constantes no estado da técnica a partir da utilização de um sistema integrado de biossensor de SAW, altamente sensíveis, funcionalizados com aptâmeros, podendo o circuito oscilador estar embarcado no leitor ou ainda no próprio dispositivo biossensor, para fins de diagnóstico rápido de detecção de antígeno ou marcador tumoral ou mais especificamente diagnóstico de doenças infecto contagiosas através de um sistema que efetivamente resolva o problema sensibilidade x especifidade necessária.Summary of the Invention [0023] Thus, the present invention aims to solve the constant problems in the state of the art from the use of an integrated SAW biosensor system, highly sensitive, functionalized with aptamers, and the oscillator circuit can be embedded in the reader or even on the biosensor device itself, for the purpose of rapid diagnosis of antigen or tumor marker detection or more specifically diagnosis of infectious diseases through a system that effectively solves the sensitivity x specificity problem required.

[0024] A principal vantagem dessa invenção é a utilização de aptâmeros nos biossensores, os quais estão dotados de características que superam o uso dos anticorpos, principalmente sua característica de especificidade, e estão sendo utilizados tanto para terapia como para o diagnóstico e desenvolvimento de fármacos.[0024] The main advantage of this invention is the use of aptamers in biosensors, which are endowed with characteristics that surpass the use of antibodies, mainly its specificity characteristic, and are being used both for therapy and for the diagnosis and development of drugs .

[0025] Uma outra vantagem na utilização dessa tecnologia é a questão do custo, pois, devido ao seu encapsulamento reduzido, necessita de menos matéria prima para ser fabricado. Isso auxilia bastante no fato do biossensor ser descartável, pois mantem as características de baixo custo do aparelho,[0025] Another advantage in the use of this technology is the question of cost, because, due to its reduced encapsulation, it needs less raw material to be manufactured. This helps a lot in the fact that the biosensor is disposable, as it maintains the low cost characteristics of the device,

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7/22 assim reduzindo as despesas para realização de exames médicos. E, ainda, caso todo a eletrônica esteja embarcada no sistema biossensor, traz como vantagem adicional a confiabilidade dos resultados pelo fato de que cada SAW está ligado ao seu próprio circuito oscilador.7/22 thereby reducing expenses for medical examinations. And, even if all the electronics are embedded in the biosensor system, it has as an additional advantage the reliability of the results due to the fact that each SAW is connected to its own oscillator circuit.

[0026] A forma com que acontecerá essa integração do circuito oscilador e o circuito do SAW dentro de um único encapsulamento, no caso o biossensor, será através da utilização de componentes com tecnologia SMD (Surface-Mount Devices).[0026] The way in which this integration of the oscillator circuit and the SAW circuit will take place within a single encapsulation, in this case the biosensor, will be through the use of components with SMD technology (Surface-Mount Devices).

[0027] Em um primeiro objeto, a presente invenção revela um sistema integrado compreendendo:[0027] In a first object, the present invention reveals an integrated system comprising:

- pelo menos um biossensor de Surface Acoustic Wave compreendendo:- at least one Surface Acoustic Wave biosensor comprising:

- pelo menos uma película de metal;- at least one metal film;

- pelo menos um substrato de material piezoelétrico; e- at least one substrate of piezoelectric material; and

- pelo menos um elemento ligante;- at least one binding element;

- pelo menos um circuito oscilador, e- at least one oscillator circuit, and

- pelo menos uma placa da célula microfluídica volumétrica ou funcional; em que o dito elemento ligante compreende pelo menos um aptâmero.- at least one volumetric or functional microfluidic cell plate; wherein said linking element comprises at least one aptamer.

[0028] Em um segundo objeto, a presente invenção revela um método para detectar a presença de antígeno ou marcador tumoral compreendendo as seguintes etapas:[0028] In a second object, the present invention discloses a method for detecting the presence of antigen or tumor marker comprising the following steps:

- contato de uma amostra contendo o antígeno ou o marcador tumoral com o biossensor de Surface Acoustic Wave do sistema integrado;- contact of a sample containing the antigen or tumor marker with the Surface Acoustic Wave biosensor of the integrated system;

- interação do dito antígeno ou o marcador tumoral com aptâmero do sistema integrado;- interaction of said antigen or tumor marker with aptamer of the integrated system;

- coleta de dados da dita amostra por um sistema integrado incorporado ao circuito de leitura com ou sem circuito de transmissão de dados sem fio;- collection of data from said sample by an integrated system incorporated into the reading circuit with or without a wireless data transmission circuit;

- transmissão dos dados para uma interface pelo meio de firmware específico e embarcado no dispositivo leitor.- data transmission to an interface by means of specific firmware and embedded in the reader device.

[0029] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta um método de diagnóstico de doenças compreendendo as seguintes etapas:[0029] In a third object, the present invention presents a method of diagnosing diseases comprising the following steps:

Petição 870160046322, de 24/08/2016, pág. 10/41Petition 870160046322, of 08/24/2016, p. 10/41

8/228/22

- contato de uma amostra de fluido biológico com o biossensor de Surface Acoustic Wave do dito sistema integrado;- contact of a biological fluid sample with the Surface Acoustic Wave biosensor of said integrated system;

- coleta de dados da dita amostra pelo sistema integrado incorporado ao circuito de leitura;- collection of data from said sample by the integrated system incorporated into the reading circuit;

- transmissão dos dados para uma interface pelo meio de firmware específico e embarcado no dispositivo leitor; e- data transmission to an interface by means of specific firmware and embedded in the reader device; and

- análise dos dados para determinar a presença dos componentes relacionados à doença e, deste modo, determinando a doença.- data analysis to determine the presence of components related to the disease and, thus, determining the disease.

- registro dos dados em banco de dados local ou remoto.- recording of data in a local or remote database.

[0030] Ainda, o conceito inventivo comum a todos os contextos de proteção reivindicados é a associação de biossensor de SAW aos aptâmeros para detecção de antígeno ou marcador tumoral resolvendo problemas relacionados à sensibilidade x especificidade vastamente descritos no estado da técnica.[0030] Still, the inventive concept common to all the protection contexts claimed is the association of SAW biosensor with aptamers for detecting antigen or tumor marker solving problems related to sensitivity x specificity widely described in the prior art.

[0031] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no segmento, e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução na descrição a seguir.[0031] These and other objects of the invention will be immediately valued by those skilled in the art and by companies with interests in the segment, and will be described in sufficient detail for their reproduction in the description below.

Breve Descrição das Figuras [0032] Com o intuito de melhor definir e esclarecer o conteúdo do presente pedido de patente, são apresentadas as presente figuras:Brief Description of the Figures [0032] In order to better define and clarify the content of the present patent application, the following figures are presented:

[0033] A figura 1 mostra o sensor SAW com canal de referência em que 1 é a linha de atraso SAW; 2 é o filme sensível depositado na superfície do canal de medida; A é o amplificador de banda larga; M é o misturador; V é a fonte de alimentação.[0033] Figure 1 shows the SAW sensor with reference channel where 1 is the SAW delay line; 2 is the sensitive film deposited on the surface of the measurement channel; A is the broadband amplifier; M is the mixer; V is the power supply.

[0034] A figura 2 mostra a máscara fotolitográfica utilizada na fabricação de microdispositivos.[0034] Figure 2 shows the photolithographic mask used in the manufacture of microdevices.

[0035] A figura 3 mostra a placa de testes do sensor com o sensor montado com as cavidades microfluídicas.[0035] Figure 3 shows the sensor test plate with the sensor mounted with microfluidic cavities.

Petição 870160046322, de 24/08/2016, pág. 11/41Petition 870160046322, of 08/24/2016, p. 11/41

9/22 [0036] A figura 4 mostra o deslocamento de fase pelo carregamento da superfície do sensor pelo aptâmero.9/22 [0036] Figure 4 shows the phase shift by loading the sensor surface by the aptamer.

[0037] A figura 5 mostra o deslocamento de fase do sensor causado pela captura da proteína anti-NS1.[0037] Figure 5 shows the phase shift of the sensor caused by the capture of the anti-NS1 protein.

[0038] A figura 6 mostra o protótipo funcional do estágio de desenvolvimento atual da solução.[0038] Figure 6 shows the functional prototype of the current development stage of the solution.

[0039] A figura 7 mostra o biossensor com eletrônica embarcada.[0039] Figure 7 shows the biosensor with embedded electronics.

[0040] A figura 8 mostra o circuito de leitura e transmissão de dados de sensor originais.[0040] Figure 8 shows the circuit for reading and transmitting original sensor data.

[0041] A figura 9 mostra a solução integrada.[0041] Figure 9 shows the integrated solution.

[0042] A figura 10 mostra os testes de ligação à proteína NS-1 pela metodologia experimental de ELONA (Enzime-Linked oligonucleotide Assay). [0043] A figura 11 mostra a imobilização do aptâmero D106 no biossensor através de todos os procedimentos experimentais: a- lâmina de vidro para microscopia fluorescente com fita dupla face para imobilização do chip; b-fixação do biossensor à lâmina; c e d- adição da solução do aptâmero ao biossensor; e- incubação do biossensor no escuro.[0042] Figure 10 shows the NS-1 protein binding tests by the experimental ELONA methodology (Enzime-Linked oligonucleotide Assay). [0043] Figure 11 shows the immobilization of aptamer D106 in the biosensor through all experimental procedures: a- glass slide for fluorescent microscopy with double-sided tape for immobilizing the chip; b-fixation of the biosensor to the blade; c and d- adding the aptamer solution to the biosensor; e- incubation of the biosensor in the dark.

[0044] A figura 12 mostra os resultados obtidos pela observação das lâminas em microscópio de fluorescência invertida Leica BS 400. A- Imagem em campo claro; B- Imagem adquirida com o filtro para fluorescência FAM do chip controle. C- Imagem adquirida com o filtro FAM no chip com os aptâmeros. [0045] A figura 13 mostra as imagens da imobilização do aptâmero D106 FAM de alta resolução obtidas em Microscopia multifóton. A- Controle, BAptâmero D106 FAM imobilizado no biossensor (pontos verdes em detalhe).[0044] Figure 12 shows the results obtained by observing the slides under a Leica BS 400 inverted fluorescence microscope. A- Bright field image; B- Image acquired with the FAM fluorescence filter on the control chip. C- Image acquired with the FAM filter on the chip with the aptamers. [0045] Figure 13 shows the images of the immobilization of the high-resolution aptamer D106 FAM obtained in Multiphoton Microscopy. A- Control, BAptamer D106 FAM immobilized on the biosensor (green dots in detail).

Descrição Detalhada da Invenção [0046] A presente invenção descreve um sistema integrado descartável do biossensor com microeletrônica embarcada ou não, no lado sensor, um método de detecção de antígeno ou marcador tumoral e um método de diagnóstico rápido de doenças. A presente invenção se utiliza de biossensoresDetailed Description of the Invention [0046] The present invention describes an integrated disposable system of the biosensor with embedded or not microelectronics, on the sensor side, a method of antigen or tumor marker detection and a method of rapid diagnosis of diseases. The present invention uses biosensors

Petição 870160046322, de 24/08/2016, pág. 12/41Petition 870160046322, of 08/24/2016, p. 12/41

10/22 de SAW (Surface Acoustic Wave) com aptâmeros.10/22 SAW (Surface Acoustic Wave) with aptamers.

[0047] A presente invenção descreve um sistema integrado de biossensor de SAW sensibilizado com aptâmeros, podendo o circuito oscilador estar embarcado no leitor ou ainda no próprio dispositivo biossensor, para fins de diagnóstico rápido de detecção de antígeno ou mais especificamente diagnóstico de doenças infecto contagiosas ou ainda a identificação de marcadores tumorais para diagnóstico de tumores.[0047] The present invention describes an integrated SAW biosensor system sensitized with aptamers, and the oscillator circuit may be embedded in the reader or even in the biosensor device itself, for purposes of rapid diagnosis of antigen detection or more specifically diagnosis of infectious diseases or the identification of tumor markers for the diagnosis of tumors.

[0048] A forma com que acontecerá essa integração do circuito oscilador e o circuito do SAW dentro de um único encapsulamento, no caso o biossensor, será através da utilização de componentes com tecnologia SMD (Surface-Mount Devices).[0048] The way in which this integration of the oscillator circuit and the SAW circuit will take place within a single package, in the case of the biosensor, will be through the use of components with SMD technology (Surface-Mount Devices).

[0049] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta um sistema integrado compreendendo:[0049] In a first object, the present invention presents an integrated system comprising:

- pelo menos um biossensor de Surface Acoustic Wave compreendendo:- at least one Surface Acoustic Wave biosensor comprising:

- pelo menos uma película de metal;- at least one metal film;

- pelo menos um substrato de material piezoelétrico; e- at least one substrate of piezoelectric material; and

- pelo menos um elemento ligante;- at least one binding element;

- pelo menos uma placa de circuito oscilador, e- at least one oscillator circuit board, and

- pelo menos uma placa da célula microfluidica, volumétrica (apenas para contenção de volumes líquidos) ou funcional (com canais ou não, e/ou combinada com outros materiais com funções para manuseio/deslocamento/separação de componentes da amostra biológica análisada);- at least one microfluidic cell plate, volumetric (only for containing liquid volumes) or functional (with channels or not, and / or combined with other materials with functions for handling / displacement / separation of components from the analyzed biological sample);

em que o dito elemento ligante compreende pelo menos um aptâmero. [0050] Em uma concretização do sistema integrado, o elemento ligante consiste de moléculas de aptâmeros.wherein said linking element comprises at least one aptamer. [0050] In one embodiment of the integrated system, the linker consists of molecules of aptamers.

[0051] Em uma concretização do sistema integrado, a película de metal compreende metal nobre.[0051] In one embodiment of the integrated system, the metal film comprises noble metal.

[0052] Em uma concretização do sistema integrado, o metal nobre é ouro.[0052] In one embodiment of the integrated system, the noble metal is gold.

Petição 870160046322, de 24/08/2016, pág. 13/41Petition 870160046322, of 08/24/2016, p. 13/41

11/22 [0053] Em uma concretização do sistema integrado, o biossensor de Surface Acoustic Wave tem frequência de trabalho na faixa de 30 MHz a 3GHz. [0054] Em uma concretização do sistema integrado, a placa do circuito oscilador tem frequência de trabalho na faixa de 70 a 160 MHz.11/22 [0053] In an embodiment of the integrated system, the Surface Acoustic Wave biosensor has a working frequency in the range of 30 MHz to 3GHz. [0054] In an embodiment of the integrated system, the oscillator circuit board has a working frequency in the range of 70 to 160 MHz.

[0055] Em uma concretização do sistema integrado, a placa de circuito oscilador tem osciladores estabilizados com pelo menos uma linha de atraso de Surface Acoustic Wave.[0055] In one embodiment of the integrated system, the oscillator circuit board has stabilized oscillators with at least one Surface Acoustic Wave delay line.

[0056] Em um segundo objeto, a presente invenção revela um método para detectar a presença de antígeno ou marcador tumoral, compreendendo as seguintes etapas:[0056] In a second object, the present invention discloses a method for detecting the presence of antigen or tumor marker, comprising the following steps:

- contato de uma amostra contendo o antígeno ou o marcador tumoral com o biossensor de Surface Acoustic Wave do sistema integrado- contact of a sample containing the antigen or tumor marker with the Surface Acoustic Wave biosensor of the integrated system

- interação do dito antígeno ou marcador tumoral com aptâmero do sistema integrado- interaction of said antigen or tumor marker with aptamer of the integrated system

- coleta de dados da dita amostra por um sistema integrado incorporado ao circuito de leitura.- collection of data from said sample by an integrated system incorporated into the reading circuit.

- transmissão dos dados para uma interface.- data transmission to an interface.

[0057] Em uma concretização do método, o antígeno é selecionado do grupo consistindo de DEN-1, DEN-2, DEN-3, DEN-4 ou combinações dos mesmos.[0057] In one embodiment of the method, the antigen is selected from the group consisting of DEN-1, DEN-2, DEN-3, DEN-4 or combinations thereof.

[0058] Em uma concretização do método, o circuito de leitura tem conversores analógico/digital.[0058] In one embodiment of the method, the reading circuit has analog / digital converters.

[0059] Em uma concretização do método, o circuito de leitura tem conversores analógico/digital de alta resolução.[0059] In one embodiment of the method, the reading circuit has high-resolution analog / digital converters.

[0060] Em uma concretização do método, o circuito de leitura obtém os sinais do dito sistema integrado.[0060] In one embodiment of the method, the reading circuit obtains the signals from said integrated system.

[0061] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta um método de diagnóstico de doenças compreendendo as seguintes etapas:[0061] In a third object, the present invention presents a method of diagnosing diseases comprising the following steps:

- contato de uma amostra de fluido biológico com o biossensor de Surface Acoustic Wave do dito sistema integrado- contact of a biological fluid sample with the Surface Acoustic Wave biosensor of said integrated system

Petição 870160046322, de 24/08/2016, pág. 14/41Petition 870160046322, of 08/24/2016, p. 14/41

12/2212/22

- coleta de dados da dita amostra pelo sistema integrado incorporado ao circuito de leitura.- collection of data from said sample by the integrated system incorporated into the reading circuit.

- transmissão dos dados para uma interface, e- transmission of data to an interface, and

- análise dos dados para determinar a presença dos componentes relacionados à doença e, deste modo, determinando a doença.- data analysis to determine the presence of components related to the disease and, thus, determining the disease.

- Registro de dados em um banco de dados local ou remoto [0062] Em uma concretização do método, a doença é dengue.- Data recording in a local or remote database [0062] In one embodiment of the method, the disease is dengue.

[0063] Em uma concretização do método, o circuito de leitura tem conversores analógico/digital.[0063] In one embodiment of the method, the reading circuit has analog / digital converters.

[0064] Em uma concretização do método, o circuito de leitura tem conversores analógico/digital de alta resolução.[0064] In one embodiment of the method, the reading circuit has high-resolution analog / digital converters.

[0065] Em uma concretização do método, o circuito de leitura obtém os sinais do dito sistema integrado.[0065] In one embodiment of the method, the reading circuit obtains the signals from said integrated system.

[0066] Em um concretização do método, a transmissão de dados ocorre através de um circuito microcontrolado de comunicação sem fio.[0066] In one embodiment of the method, data transmission occurs through a microcontrolled wireless communication circuit.

[0067] A principal vantagem dessa invenção é a utilização de aptâmeros nos biossensores, os quais estão dotados de características que superam o uso dos anticorpos, principalmente relacionadas à sua especificidade, e estão sendo utilizados tanto para terapia como para o diagnóstico e desenvolvimento de fármacos.[0067] The main advantage of this invention is the use of aptamers in biosensors, which are endowed with characteristics that surpass the use of antibodies, mainly related to their specificity, and are being used both for therapy and for the diagnosis and development of drugs .

[0068] Uma outra vantagem na utilização dessa tecnologia é a questão do custo, pois, devido ao seu encapsulamento reduzido, necessita de menos matéria prima para ser fabricado. Isso auxilia bastante no fato do biossensor ser descartável, pois mantem as características de baixo custo do aparelho, assim reduzindo as despesas para realização de exames médicos. E, ainda, caso todo a eletrônica esteja embarcada no sistema biossensor, traz como vantagem adicional a confiabilidade dos resultados pelo fato de que cada SAW está ligado ao seu próprio circuito oscilador, o que evita problemas de acoplamento devido à utilização de conectores, e no futuro abre espaço até mesmo para que esse novo encapsulamento venha se tornar um único circuito[0068] Another advantage in the use of this technology is the question of cost, because, due to its reduced encapsulation, it needs less raw material to be manufactured. This helps a lot in the fact that the biosensor is disposable, as it maintains the low cost characteristics of the device, thus reducing expenses for medical examinations. And, even if all the electronics are embedded in the biosensor system, it has as an additional advantage the reliability of the results due to the fact that each SAW is connected to its own oscillator circuit, which avoids coupling problems due to the use of connectors, and in future makes room even for this new package to become a single circuit

Petição 870160046322, de 24/08/2016, pág. 15/41Petition 870160046322, of 08/24/2016, p. 15/41

13/22 integrado, diminuindo ainda mais seus custos.13/22 integrated, further reducing your costs.

[0069] No presente documento entende-se o termo SAW como a tecnologia Surface Acoustic Wave.[0069] In this document the term SAW is understood as the Surface Acoustic Wave technology.

Exemplos - Concretizações [0070] Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, o escopo da mesma.Examples - Embodiments [0070] The examples shown here are intended only to exemplify one of the countless ways of carrying out the invention, however without limiting its scope.

Exemplo 1 - Produção do dispositivo biossensor baseado em tecnologia SAW para utilização com aptâmeros.Example 1 - Production of the biosensor device based on SAW technology for use with aptamers.

1. Sensor de SAW [0071] O sensor projetado consiste de dois osciladores, cada um deles é composto por uma linha de atraso SAW (figura 1) fabricada para operar em uma frequência de 70MHz, as linhas de atraso foram fabricadas em LiNb3 corte xxxx. A linha de atraso superior é recoberta com um filme sensível que faz com que a frequência deste dispositivo seja dependente da concentração do analito. A mudança no carregamento de massa total da superfície do cristal é monitorada através da mudança na frequência de oscilação.1. SAW sensor [0071] The designed sensor consists of two oscillators, each of which is composed of a SAW delay line (figure 1) manufactured to operate at a frequency of 70MHz, the delay lines were manufactured in LiNb3 cut xxxx . The upper delay line is covered with a sensitive film that makes the frequency of this device dependent on the concentration of the analyte. The change in the total mass loading of the crystal surface is monitored by changing the oscillation frequency.

- Fabricação de máscaras para sensores [0072] Para permitir a fabricação dos dispositivos sensores foi fabricada uma máscara fotolitográfica utilizando-se litografia a laser.- Manufacture of masks for sensors [0072] To allow the manufacture of sensor devices, a photolithographic mask was manufactured using laser lithography.

[0073] Para a fabricação desta máscara será utilizado um substrato de vidro borossilicato de 5 x 5 polegadas recoberto com um filme de 500 nm de cromo oxidado e com resiste AZ 1518, apropriado para o comprimento de onda do laser .[0073] For the manufacture of this mask, a 5 x 5 inch borosilicate glass substrate covered with a 500 nm film of oxidized chromium and with AZ 1518 resists, suitable for the laser wavelength, will be used.

[0074] O equipamento utilizado na geração da máscara é um Gerador de configurações à laser DWL 66FS da Heidelbergh. Este equipamento permite a fabricação de máscaras com menor dimensão fabricada de 0.6 um. Para a fabricação da máscara do sensor foi escolhida a cabeça de escrita com distância de foco de 4 mm que permite a fabricação com resolução de 400 nm.[0074] The equipment used in the generation of the mask is a DWL 66FS laser configurations generator from Heidelbergh. This equipment allows the manufacture of masks with a smaller fabricated size of 0.6 um. For the manufacture of the sensor mask, the writing head with a focus distance of 4 mm was chosen, which allows manufacturing with a resolution of 400 nm.

Petição 870160046322, de 24/08/2016, pág. 16/41Petition 870160046322, of 08/24/2016, p. 16/41

14/22 [0075] O processo de fabricação de máscaras consiste inicialmente da preparação de dados, onde um arquivo de desenho do dispositivo, que foi gerado na fase de projeto, é convertido do formato original, neste caso DXF, para o formato de escrita do gerador de padrões à laser.14/22 [0075] The mask manufacturing process initially consists of data preparation, where a device drawing file, which was generated in the design phase, is converted from the original format, in this case DXF, to the writing format of the laser pattern generator.

[0076] Após a escrita da máscara no equipamento DWL 66FS o substrato é processado utilizando o processo de fabricação de máscaras fotolitográficas á laser que consiste da revelação do resiste AZ1518 , corrosão do cromo, limpeza e inspeção do substrato. Todo este processo é realizado no ambiente de salas limpas da Divisão de Micro Sistemas - DMS do CTI.[0076] After writing the mask on the DWL 66FS equipment, the substrate is processed using the photolithographic laser mask manufacturing process that consists of developing the AZ1518 resistor, chrome corrosion, cleaning and substrate inspection. This whole process is carried out in the clean room environment of the Micro Systems Division - DMS of CTI.

[0077] A máscara fotolitográfica pode ser vista na figura 2.[0077] The photolithographic mask can be seen in figure 2.

3-Fabricação de sensores em substrato piezoelétrico [0078] Foram fabricados e montados um conjunto de sensores para possibilitar o teste de aptâmeros. Os sensores foram fabricados em substrato piezoelétrico seguindo o processo desenvolvido para fabricação de dispositivos SAW.3-Manufacturing of sensors on piezoelectric substrate [0078] A set of sensors were manufactured and assembled to enable aptamer testing. The sensors were manufactured on a piezoelectric substrate following the process developed for the manufacture of SAW devices.

[0079] Neste processo de fabricação um substrato piezoelétrico é recoberto com alumínio com espessura de 300 nm por um processo de deposição por sputtering.[0079] In this manufacturing process, a piezoelectric substrate is covered with aluminum with a thickness of 300 nm by a sputtering deposition process.

[0080] Após a deposição de alumínio é feito o processo litográfico para a gravação das estruturas do dispositivo no substrato.[0080] After the deposition of aluminum, the lithographic process is done to record the device's structures on the substrate.

[0081] Neste processo a estrutura do dispositivo é transferido da máscara para o substrato por um processo litográfico.[0081] In this process the structure of the device is transferred from the mask to the substrate by a lithographic process.

[0082] Para esta transferência foi utilizado o equipamento de cópia litográfica Tamarack 155 [0083] Para a realização da etapa de litografia da camada de alumínio, é utilizado o resiste AZ5214 que é depositado sobre a lâmina após a um processo de desumidificação e deposição de promotor de adesão HMDS. Tanto a etapa de deposição de resiste como deposição de HMDS realizadas pela técnica de deposição de resiste via spin coating.[0082] Tamarack 155 lithographic copying equipment was used for this transfer [0083] For the lithography stage of the aluminum layer, the resistor AZ5214 is used, which is deposited on the slide after a dehumidification and deposition process. HMDS adhesion promoter. Both the resist deposition stage and the HMDS deposition performed by the resist deposition technique via spin coating.

[0084] A etapa de revelação e ataque de alumínio é executado no[0084] The aluminum attack and reveal step is performed in the

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15/22 equipamento de processamento químico CPP-8 Convac.15/22 chemical processing equipment CPP-8 Convac.

4- Deposição de Filme de Ouro [0085] Este processo de deposição é precedido por uma etapa litográfica para definir a região sensora onde será depositado o filme. Este processo litográfico é conhecido com lift-off. Neste processo a lâmina é totalmente recoberta com resite negativo, neste caso utiliza-se o resiste AZ5214 com processo de reversão de imagem. Após a revelação do resiste, é feita a deposição de ouro por processo de evaporação por canhão de elétrons.4- Gold Film Deposition [0085] This deposition process is preceded by a lithographic step to define the sensing region where the film will be deposited. This lithographic process is known as a lift-off. In this process the blade is completely covered with negative resite, in this case the AZ5214 resist is used with an image reversal process. After the resist is developed, gold is deposited by an electron gun evaporation process.

[0086] Neste processo uma amostra de ouro é aquecida pela incidência de um feixe de elétrons de alta potência o que faz com que o ouro evapore e se deposite sobre o substrato.[0086] In this process a gold sample is heated by the incidence of a high-power electron beam, which causes the gold to evaporate and deposit on the substrate.

[0087] Neste processo, o ouro irá depositar sobre as áreas protegidas pelo resiste e sobre o substrato nas áreas onde o resiste foi removido após revelação. Após a deposição de ouro por evaporação o substrato é imerso em um banho de acetona que remove o resiste restante deixando somente o ouro nas áreas sensoras.[0087] In this process, the gold will deposit on the areas protected by the resist and on the substrate in the areas where the resist was removed after development. After the deposition of gold by evaporation, the substrate is immersed in an acetone bath that removes the remaining resist, leaving only the gold in the sensing areas.

[0088] O processo de lift-off exige a fabricação de um segundo nível de máscara para a região sensora que é alinhada às estruturas do sensor já definidas pela etapa de litografia do alumínio. Este processo de alinhamento é executado no equipamento Alinhadora de Máscaras MJB3.[0088] The lift-off process requires the manufacture of a second level of mask for the sensing region that is aligned with the sensor structures already defined by the aluminum lithography stage. This alignment process is performed on the MJB3 Mask Aligner equipment.

5- Desenvolvimento de processo de deposição de aptâmeros [0089] Após o processo de fabricação os dispositivos sensores foram montados em uma placa PCI. A linha de atraso do sensor foi colada em uma placa metalizada com ouro e o barramento dos transdutores foram microssoldados nessa placa. A placa em que se encontra os componentes eletrônicos, é separada da placa em que está a linha de atraso. A conexão entre as placas foi feita através de pinos retráteis e a fixação foi feita com parafusos e porcas.5- Development of aptamer deposition process [0089] After the manufacturing process, the sensor devices were mounted on a PCI card. The sensor delay line was glued to a gold-plated plate and the transducer bus was micro-welded to that plate. The board on which the electronic components are located is separate from the board on which the delay line is located. The connection between the plates was made using retractable pins and the fixation was made with screws and nuts.

[0090] Para os testes de deposição foram construídas células microfluídicas que consistem de duas cavidades circulares de dimensões[0090] For deposition tests, microfluidic cells were constructed that consist of two circular cavities of dimensions

Petição 870160046322, de 24/08/2016, pág. 18/41Petition 870160046322, of 08/24/2016, p. 18/41

16/22 idênticas. As dimensões das cavidades foram calculadas para um volume interno de 3 microlitros. Estas cavidades foram depositadas com ouro.16/22 identical. The dimensions of the wells were calculated for an internal volume of 3 microliters. These cavities were deposited with gold.

[0091] Para os testes de caracterização dos aptâmeros, optou-se por depositar estes filmes por pipetação diretamente na cavidade. Na figura 3 mostramos a placa de testes do sensor com o sensor montado e a estrutura microfluídica já montada sobre o sensor.[0091] For the aptamer characterization tests, it was decided to deposit these films by pipetting directly into the cavity. In figure 3 we show the sensor test plate with the sensor mounted and the microfluidic structure already mounted on the sensor.

[0092] Nesta fase de testes, foi utilizado um processo de deposição dos aptâmeros por deposição direta na cavidade por pipetagem.[0092] In this testing phase, a process for depositing aptamers by direct deposition in the cavity by pipetting was used.

[0093] Neste processo foi colocado um volume de 3 microlitros de aptâmero na célula . Após quinze minutos a célula foi esvaziada e lavada.[0093] In this process a volume of 3 microliters of aptamer was placed in the cell. After fifteen minutes, the cell was emptied and washed.

[0094] Este processo apesar de simples, forneceu resultados satisfatórios uma vez que foi possível avaliar a presença do filme de aptâmeros no sensor após a deposição pela confirmação do funcionamento do sensor na presença da proteína anti-NS1.[0094] This process, although simple, provided satisfactory results since it was possible to evaluate the presence of the aptamer film in the sensor after deposition by confirming the functioning of the sensor in the presence of the anti-NS1 protein.

6-Caracterização dos filmes depositados [0095] Conforme já relatado os filmes de aptâmeros foram caracterizados de maneira indireta pela confirmação do funcionamento do sensor na presença de proteína anti-NS1 [0096] Para a realização deste teste foi utilizado uma estrutura do sensor composta por duas células uma de referência e uma sensora. A estrutura de referência é idêntica a estrutura sensora e trabalham de maneira diferencial, ou seja, qualquer perturbação que afete as duas estruturas ao mesmo tempo não são sentidas pelo sensor, pois tanto o sensor quanto a célula de referência terão a mesma resposta. As perturbações que atuarem de maneira diferencial entre o sensor e a célula de referência serão sentidas.6-Characterization of deposited films [0095] As previously reported, aptamer films were indirectly characterized by confirming the sensor's functioning in the presence of anti-NS1 protein [0096] For the purpose of this test, a sensor structure composed of two cells one reference and one sensor. The reference structure is identical to the sensor structure and works differently, that is, any disturbance that affects both structures at the same time is not felt by the sensor, as both the sensor and the reference cell will have the same response. Disturbances that act differently between the sensor and the reference cell will be felt.

[0097] Neste teste foi verificado somente o deslocamento de fase do sinal de saída do oscilador formado pela linha de atraso do sensor. Ao ocorrer um carregamento da superfície do sensor causado pela presença de um analito ocorrerá um deslocamento de fase proporcional ao carregamento do analito. Neste caso não é necessário a utilização do oscilador de referência pois[0097] In this test, only the phase shift of the oscillator output signal formed by the sensor delay line was verified. When there is a loading of the sensor surface caused by the presence of an analyte, a phase shift proportional to the loading of the analyte will occur. In this case, it is not necessary to use the reference oscillator because

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17/22 podemos gravar a imagem do teste antes e depois do carregamento.17/22 we can record the test image before and after loading.

[0098] Para a realização do teste foi feita uma preparação do aptâmero com o aquecimento em placa quente a 95 °C e o resfriamento em banho de gelo fundente. Este processo é realizado para desenovelar o aptâmero.[0098] For the test, the aptamer was prepared with heating on a hot plate at 95 ° C and cooling in a melting ice bath. This process is carried out to unfold the aptamer.

[0099] Em seguida foi realizado o teste com a célula sensora.[0099] Then the test was performed with the sensor cell.

[0100] O filme foi depositado na célula microfluídica por pipetagem e após 15 minutos foi lavado. Foi registrada a mudança de fase devido ao carregamento da superfície do sensor pelo aptâmero.[0100] The film was deposited in the microfluidic cell by pipetting and after 15 minutes it was washed. The phase change was recorded due to the loading of the sensor surface by the aptamer.

[0101] Em seguida a célula microfluídica foi preenchida com 1,5 microlitros com água deionizada e foi registrado o deslocamento de fase devido ao carregamento (figura 4).[0101] Then the microfluidic cell was filled with 1.5 microliters with deionized water and the phase shift due to loading was recorded (figure 4).

[0102] Após o preenchimento da célula, foi adicionado mais 1,5 microlitros de água para verificar qual o comportamento do sensor quando a amostra não possui anti NS1. Verificou-se que não houve alteração de fase no sensor.[0102] After filling the cell, an additional 1.5 microliters of water was added to check the behavior of the sensor when the sample does not have anti NS1. It was found that there was no phase change in the sensor.

[0103] Em seguida foi removido 1,5 microlitros de água da célula e ajustado e a fase foi registrada.[0103] Then 1.5 microliters of water was removed from the cell and adjusted and the phase was recorded.

[0104] Na sequência foi adicionado 1,5 microlitros de solução de Anti NS1. Observou-se o deslocamento de fase do sinal causado pela captura da proteína anti NS1 pelo aptâmero. (figura 5)[0104] In the sequence 1.5 microliters of Anti NS1 solution was added. The phase shift of the signal caused by the capture of the anti NS1 protein by the aptamer was observed. (figure 5)

Exemplo 2 - Desenvolvimento do Sistema Integrado com eletrônica embarcado no biossensor [0105] A empresa vem desenvolvendo uma solução apoiada em nanotecnologia e microeletrônica baseada em SAW (Surface Acoustic Wave) ou Ondas Acústicas Superficiais. No estágio de desenvolvimento atual existe um protótipo funcional (Figura 6) onde o circuito de RF está incorporado no dispositivo leitor, e no chip apenas os SAW, e os sinais são lidos preferencialmente através de tecnologias de comunicação sem fio, como grps, wifi, Bluetooth e outros em um dispositivo móvel, onde a execução da análise éExample 2 - Development of the Integrated System with electronics embedded in the biosensor [0105] The company has been developing a solution based on nanotechnology and microelectronics based on SAW (Surface Acoustic Wave) or Surface Acoustic Waves. In the current stage of development there is a functional prototype (Figure 6) where the RF circuit is incorporated in the reader device, and only the SAW on the chip, and the signals are preferably read through wireless communication technologies, such as grps, wifi, Bluetooth and others on a mobile device, where analysis is performed

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18/22 realizada.Held 18/22.

[0106] Uma caixa de sensor foi montada, o qual embarca a eletrônica a placa sensível de SAW (Figura 7).[0106] A sensor box was assembled, which the electronics ships the sensitive SAW board (Figure 7).

[0107] Circuito de Leitura e transmissão de dados do sensor: Foi desenvolvido um circuito microcontrolado com comunicação sem fio, como grps, wifi, Bluetooth e outros, e com conversores analógico/digital de alta resolução já dimensionados para receber os sinais do sensor SAW e transmitir via Bluetooth os dados (Figura 8).[0107] Reading circuit and sensor data transmission: A microcontrolled circuit was developed with wireless communication, such as grps, wifi, Bluetooth and others, and with high-resolution analog / digital converters already dimensioned to receive the signals from the SAW sensor. and transmit data via Bluetooth (Figure 8).

[0108] Foi desenvolvida uma plataforma formada por um dispositivo leitor de sensores SAW com comunicação com o aplicativo no dispositivo móvel, e do próprio sensor SAW sensibilizado com material biológico direcionado para doença que se deseja fazer o diagnóstico. Seu funcionamento consiste em conectar o sensor no equipamento leitor, colocar uma amostra de amostra biológica (por exemplo sangue) do paciente no biossensor, e assim um microcontrolador de 16 bits, que faz o gerenciamento de todo equipamento, também fará a leitura do sensor e transmitirá os dados via Bluetooth para o smartphone. Para o smartphone foi desenvolvido um aplicativo móvel o qual irá servir de interface com o usuário e realizará algum processamento com esses dados, que depois serão salvos na nuvem. (Figura 9).[0108] A platform was developed formed by a SAW sensor reader device with communication with the application on the mobile device, and the SAW sensor itself sensitized with biological material directed to the disease to be diagnosed. Its operation consists of connecting the sensor to the reader equipment, placing a sample of the patient's biological sample (for example blood) in the biosensor, and thus a 16-bit microcontroller, which manages all equipment, will also read the sensor and will transmit the data via Bluetooth to the smartphone. For the smartphone, a mobile application was developed which will serve as an interface with the user and will carry out some processing with this data, which will then be saved in the cloud. (Figure 9).

Exemplo 3 - Teste de imobilização Aptâmeros no Biossensor SAWExample 3 - Aptamer immobilization test on SAW Biosensor

1. Síntese, clonagem, expressão e purificação da proteína recombinante1. Synthesis, cloning, expression and purification of recombinant protein

NS1 do vírus da Dengue [0109] A primeira etapa para a seleção de aptâmeros é a aquisição do alvo escolhido em quantidade e qualidade. A estratégia adotada para o projeto foi o desenvolvimento de proteínas recombinantes. Dessa forma, após estudos in silico das sequencias genômicas do vírus da Dengue, foi escolhida e sintetizada a sequência nucleotídica para a codificação da proteína NS1. Essa sequência foi amplificada em vetores de propagação e subclonadas em vetores de expressão contendo também a sequência codante de 6 aminoácidos histidina em bactérias E. Coli. Após superexpressão das proteínasNS1 of the Dengue virus [0109] The first step in the selection of aptamers is the acquisition of the chosen target in quantity and quality. The strategy adopted for the project was the development of recombinant proteins. Thus, after in silico studies of the genomic sequences of the Dengue virus, the nucleotide sequence for the NS1 protein coding was chosen and synthesized. This sequence was amplified in propagation vectors and subcloned into expression vectors also containing the 6 amino acid coding sequence histidine in E. Coli bacteria. After protein overexpression

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19/22 recombinantes em meio de cultura para crescimento bacteriano e indução da expressão por IPTG, as proteínas expressas em larga escala foram purificadas por cromatografia no aparelho AKTA Pure (GE Healthcare) em colunas de afinidade para Histidina. As proteínas purificadas foram dialisadas, concentradas e as amostras, correspondentes ao pico de purificação, verificadas em SDSPAGE, quantificadas e utilizadas como alvo proteico para a seleção dos aptâmeros.19/22 recombinants in culture medium for bacterial growth and expression induction by IPTG, the proteins expressed on a large scale were purified by chromatography on the AKTA Pure apparatus (GE Healthcare) in affinity columns for Histidine. The purified proteins were dialyzed, concentrated and the samples, corresponding to the peak of purification, verified in SDSPAGE, quantified and used as a protein target for the selection of aptamers.

2. Seleção dos aptâmeros anti-NS1 [0110] Após a purificação das proteínas e quantificação em espectofotômetro se iniciou os processos de seleção de aptâmeros baseandose na metodologia de SELEX Systematic Evolution of Ligands 2 by EXponential enrichment descrita por Teuerk e Gold (1990) com modificações implementadas pela DNAPTA biotecnologia. Após 10 rounds de seleção contra a proteína NS1 o produto do último round de seleção, referente aos aptâmeros que se ligam com alta afinidade e enriquecidos pela metodologia, foi amplificado e clonados em vetores plasmidiais. A ligação dos produtos foram realizadas no vetor pJET 1.2 (Kit CloneJet - Fermentas), seguindo as recomendações do fabricante. A transformação das bactérias foi realizada utilizado o Kit TransformAid Bacterial Transformation (Thermo Scientific) seguindo também as recomendações do fabricante e plaqueadas em meio de cultura sólido seletivo. Para a identificação das colônias que apresentavam o inserto de interesse (aptâmeros), foi realizada uma PCR (screening) utilizando o termociclador Bio-Rad MyCyler Thermal cycle e os primers do vetor pJET1.2 Reverse sequencing, da enzima polimerase (TrueStart Hot Sart Taq DNA polymerase - Fermentas, USA). As reações foram realizadas em e os amplicons positivos foram visualizados em gel de agarose 1%.2. Selection of anti-NS1 aptamers [0110] After protein purification and quantification in a spectrophotometer, aptamer selection processes were started based on the SELEX methodology Systematic Evolution of Ligands 2 by EXponential enrichment described by Teuerk and Gold (1990) with modifications implemented by DNAPTA biotechnology. After 10 rounds of selection against the NS1 protein, the product of the last round of selection, referring to aptamers that bind with high affinity and enriched by the methodology, was amplified and cloned into plasmid vectors. The products were linked in the vector pJET 1.2 (Kit CloneJet - Fermentas), following the manufacturer's recommendations. The transformation of the bacteria was performed using the TransformAid Bacterial Transformation Kit (Thermo Scientific) also following the manufacturer's recommendations and plated in a selective solid culture medium. For the identification of the colonies that presented the insert of interest (aptamers), a PCR (screening) was performed using the Bio-Rad MyCyler Thermal cycle thermocycler and the primers of the vector pJET1.2 Reverse sequencing, of the polymerase enzyme (TrueStart Hot Sart Taq DNA polymerase - Fermentas, USA). The reactions were performed on and positive amplicons were visualized on a 1% agarose gel.

[0111] Os produtos dos clones positivos foram submetidos ao sequenciamento automático realizado no equipamento ABI 3130 Genetic Analyzer (Applied Biossystems) utilizando o Big Dye Terminator Kit v3.1 (Applied Biosystems), segundo recomendações do fabricante.[0111] The products of the positive clones were subjected to automatic sequencing performed on the ABI 3130 Genetic Analyzer (Applied Biossystems) using the Big Dye Terminator Kit v3.1 (Applied Biosystems), according to the manufacturer's recommendations.

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20/22 [0112] As sequências aptaméricas obtidas foram analisadas com o auxilio do software MEME (Multiple Em for Motif Elicitation, http://meme.nbcr.net) para a identificação dos motifs de ligação. Da mesma forma a estrutura secundária dos aptâmeros selecionadas foram determinadas com o auxilio dos softwares secundária mfold (http://mfold.rna.albany.edu/?q=mfold) e Oligoanalyser 3.1 (http://www.idtdna.com/analyzer/applications/oligoanalyzer/).20/22 [0112] The aptameric sequences obtained were analyzed with the aid of the MEME software (Multiple Em for Motif Elicitation, http://meme.nbcr.net) for the identification of the binding motifs. Likewise, the secondary structure of the selected aptamers was determined with the aid of the secondary software mfold (http://mfold.rna.albany.edu/?q=mfold) and Oligoanalyser 3.1 (http://www.idtdna.com/ analyzer / applications / oligoanalyzer /).

3. Testes de Ligação [0113] Baseando-se nas análises das sequências e nas análises conformações das estruturas secundárias foram selecionados 18 aptâmeros paras os testes de ligação à proteína NS-1. Esses testes foram realizados pela metodologia experimental de ELONA (Enzime-Linked oligonucleotide Assay). Os testes revelaram que o aptâmero D106 foi um dos que apresentaram maior capacidade de ligação à proteína NS-1 (Figura 10) e foi o selecionado para os testes de imobilização no CHIP.3. Binding Tests [0113] Based on the analysis of the sequences and on the conformation analysis of the secondary structures, 18 aptamers were selected for the NS-1 protein binding tests. These tests were carried out using the ELONA experimental methodology (Enzime-Linked oligonucleotide Assay). The tests revealed that the aptamer D106 was one of those that showed the highest binding capacity to the NS-1 protein (Figure 10) and was the one selected for the CHIP immobilization tests.

[0114] O Aptâmero D106, selecionado contra a proteína recombinante NS1 do vírus da Dengue foi o utilizado para os testes de avaliação da imobilização dos aptâmeros à superfície de ouro (Au) do biossensor. Para isso foram adicionada uma molécula de biotina à extremidade 5'da fita funcional dos aptâmero. Além disso, com o intuito de possibilitar a visualização do aptâmero à superfície do biossensor por microscopia de fluorescência foi necessária alterações na estrutura aptamérica pela inserção de moléculas fluorescentes na região 3' em uma de suas fitas de DNA. Assim foram realizados testes com três distintas construções de marcação dos aptâmeros portanto os fluoróforos Cy5, FAM assim como a molécula intercalante de DNA GelRed (iodeto 5,5'(6,22-dioxo-11,14,17-trioxa-7,21-diazaheptacosane-1,27-diyl)bis(3,8-diamino-6phenylphenanthridin-5-ium) á cadeia dupla do DNA da sequência aptamérica. [0115] Os procedimentos experimentais foram iniciados pela fixação dos chips em uma lâmina de vidro para microscopia em uma fita dupla face (Figura 11 a e b). Foi adicionado 1ul da solução dos aptâmeros (1 ng/ul) diretamente[0114] Aptamer D106, selected against the recombinant protein NS1 of the dengue virus, was used for tests to assess the immobilization of aptamers to the gold (Au) surface of the biosensor. For this, a biotin molecule was added to the 5'end of the aptamer functional band. In addition, in order to enable the visualization of the aptamer on the surface of the biosensor by fluorescence microscopy, changes in the aptameric structure were necessary by inserting fluorescent molecules in the 3 'region on one of its DNA strands. Thus, tests were carried out with three different labeling constructs of aptamers, therefore the fluorophores Cy5, FAM as well as the intercalating DNA molecule GelRed (5.5 'iodide (6.22-dioxo-11,14,17-trioxa-7,21 -diazaheptacosane-1,27-diyl) bis (3,8-diamino-6phenylphenanthridin-5-ium) to the double stranded DNA of the aptameric sequence. [0115] The experimental procedures were initiated by fixing the chips on a glass slide for microscopy on a double-sided tape (Figure 11 a and b). 1 µl of the aptamer solution (1 ng / ul) was added directly

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21/22 na superfície do ouro do chip. (Figura 11c). O Chip foi então incubado no escuro durante 1h (Figuras 11d e 11e) e decorrido o período de incubação o chip foi lavado por 2 vezes com 2 ul de agua mili-Q e após a secagem em TA no escuro, submetidas a visualização em microscopia fluorescente.21/22 on the gold surface of the chip. (Figure 11c). The chip was then incubated in the dark for 1h (Figures 11d and 11e) and after the incubation period the chip was washed twice with 2 μl of milli-Q water and after drying in RT in the dark, subjected to microscopy viewing fluorescent.

[0116] As lâminas foram observadas em microscópio de fluorescência invertida Leica BS 400 dotado dos filtros LP425, BP 525 e BP 645 e do software de aquisição Leica Application Suite V3. Os resultados obtidos apresentados na Figura 12 demonstram os sinais fluorescentes com a marcação para o fluoróforo FAM (Figura 12C) nos chips com os aptâmeros imobilizados e não nos chips tratados com a solução controle 5 (sem os fluoróforos) Figura 12B, indicando a imobilização dos aptâmeros no chip.[0116] The slides were observed in a Leica BS 400 inverted fluorescence microscope with LP425, BP 525 and BP 645 filters and Leica Application Suite V3 acquisition software. The results obtained presented in Figure 12 demonstrate the fluorescent signals with the labeling for the fluorophore FAM (Figure 12C) on the chips with the immobilized aptamers and not on the chips treated with the control solution 5 (without the fluorophores) Figure 12B, indicating the immobilization of the aptamers on the chip.

[0117] Embora os resultados obtidos com a microscopia fluorescente tenha revelado o sucesso na imobilização dos aptâmeros ao biossenssor optamos por refinar a observação por microscopia multifotônica que confere maior acurácia na detecção. Dessa forma as lâminas foram analisadas com o auxilio do sistema de imagem LSM 7MP (Carl Zeiss) que é extremamente eficiente para excitações utilizando o laser multifoton (fentosegundos) no espectro infravermelho. As imagens foram obtidas no Microscopio AxioObserver com objetivas de W N-Achroplan 10X/0.3, W Plan-Apochromatica 20X/1.0, W Plan-Apochromatica 63X71.0. Detectores NDD, 1 BigGasp Detector na luz refletida, 3 canais de detectores externos na luz transmitida.[0117] Although the results obtained with fluorescent microscopy have revealed the success in the immobilization of aptamers to the biosensor, we have chosen to refine the observation by multiphotonic microscopy, which provides greater accuracy in detection. In this way the slides were analyzed with the aid of the LSM 7MP (Carl Zeiss) image system, which is extremely efficient for excitations using the multifoton laser (fentoseconds) in the infrared spectrum. The images were obtained at the AxioObserver Microscope with W N-Achroplan 10X / 0.3, W Plan-Apochromatica 20X / 1.0, W Plan-Apochromatica 63X71.0 objectives. NDD detectors, 1 BigGasp Detector in reflected light, 3 channels of external detectors in transmitted light.

[0118] As imagens de alta resolução obtidas estão apresentadas na Figura 13. A observação da imagem obtida na região do ouro no biossenssor controle, i.e, onde foi imobilizado apenas os inciadores (primers com o fluoróforo FAM, não apresenta sinal fluorescente (Fig 13A) . Em contrapartida, na imagem obtida com os aptâmeros modificados pela adição do FAM em sua estrutura, mostra claramente (Fig 13B e detalhe) a presença de sinais fluorescentes confirmando dessa maneira a imobilização dos aptâmeros ao Biossenssor.[0118] The high resolution images obtained are shown in Figure 13. Observation of the image obtained in the gold region in the control biosensor, ie, where only the initiators were immobilized (primers with the fluorophore FAM, do not show fluorescent signal (Fig 13A On the other hand, in the image obtained with the aptamers modified by the addition of FAM in its structure, it clearly shows (Fig 13B and detail) the presence of fluorescent signals thus confirming the immobilization of the aptamers to the Biosensor.

[0119] Adicionalmente, testes que comprovam a detecção dos[0119] Additionally, tests that prove the detection of

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22/22 marcadores tumorais também foram performados.22/22 tumor markers were also performed.

[0120] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes, abrangidas no escopo das reivindicações anexas.[0120] Those skilled in the art will value the knowledge presented here and will be able to reproduce the invention in the modalities presented and in other variants, covered by the scope of the attached claims.

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Claims (24)

ReivindicaçõesClaims 1. Sistema integrado caracterizado por compreender:1. Integrated system characterized by comprising: - pelo menos um biossensor de Surface Acoustic Wave compreendendo:- at least one Surface Acoustic Wave biosensor comprising: - pelo menos uma película de metal;- at least one metal film; - pelo menos um substrato de material piezoelétrico; e- at least one substrate of piezoelectric material; and - pelo menos um elemento ligante;- at least one binding element; - pelo menos um circuito oscilador, e- at least one oscillator circuit, and - pelo menos uma célula microfluídica, volumétrica ou funcional;- at least one microfluidic cell, volumetric or functional; em que o dito elemento ligante compreende pelo menos um aptâmero.wherein said linker comprises at least one aptamer. 2. Sistema integrado de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo elemento ligante consistir de aptâmeros.Integrated system according to claim 1, characterized in that the binding element consists of aptamers. 3. Sistema integrado de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 2 caracterizado pela película de metal compreender metal nobre.Integrated system according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the metal film comprises noble metal. 4. Sistema integrado de acordo com a reivindicação 3 caracterizado pelo metal nobre ser ouro.4. Integrated system according to claim 3, characterized by the noble metal being gold. 5. Sistema integrado de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4 caracterizado pelo biossensor de Surface Acoustic Wave compreender frequência de trabalho na faixa de 30 MHz a 3GHz.5. Integrated system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the Surface Acoustic Wave biosensor comprises a working frequency in the range of 30 MHz to 3GHz. 6. Sistema integrado de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5 caracterizado pela placa de circuito oscilador compreender Rádio Frequência.6. Integrated system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the oscillator circuit board comprises Radio Frequency. 7. Sistema integrado de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6 caracterizado pela placa de circuito oscilador compreender frequência de trabalho na faixa de 70 a 160 MHz.Integrated system according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the oscillator circuit board comprises a working frequency in the range of 70 to 160 MHz. 8. Sistema integrado de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7 caracterizado pela placa de circuito oscilador compreender osciladores estabilizados com pelo menos uma linha de atraso de Surface Acoustic Wave.Integrated system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the oscillator circuit board comprises oscillators stabilized with at least one Surface Acoustic Wave delay line. 9. Sistema integrado de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8 caracterizado pela placa de circuito oscilador estar embarcada adjacente ao circuito de leitura e/ou de transmissão de dados.Integrated system according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the oscillator circuit board is attached adjacent to the reading and / or data transmission circuit. Petição 870160046322, de 24/08/2016, pág. 26/41Petition 870160046322, of 08/24/2016, p. 26/41 2/32/3 10. Sistema integrado de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9 caracterizado pela placa de circuito oscilador estar embarcada adjacente ao biossensor.10. Integrated system according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the oscillator circuit board is shipped adjacent to the biosensor. 11. Sistema integrado de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10 caracterizado pela placa da célula microfluídica compreender duas linhas de atraso de Surface Acoustic Wave11. Integrated system according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the microfluidic cell plate comprises two Surface Acoustic Wave delay lines 12. Método para detectar a presença de antígeno ou marcador tumoral caracterizado por compreender as seguintes etapas:12. Method for detecting the presence of antigen or tumor marker characterized by comprising the following steps: - contato de uma amostra contendo o antígeno ou marcador tumoral com o biossensor de Surface Acoustic Wave do sistema integrado conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 11;- contact of a sample containing the tumor antigen or marker with the Surface Acoustic Wave biosensor of the integrated system as defined in any of claims 1 to 11; - interação do dito antígeno ou marcador tumoral com aptâmero do sistema integrado conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 11;- interaction of said antigen or tumor marker with aptamer of the integrated system as defined in any one of claims 1 to 11; - coleta de dados da dita amostra por um sistema integrado conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 11 incorporado ao circuito de leitura;- collection of data from said sample by an integrated system as defined in any one of claims 1 to 11 incorporated into the reading circuit; - transmissão dos dados para uma interface através ou não de um circuito microcontrolado de comunicação sem fio.- data transmission to an interface through or without a microcontrolled wireless communication circuit. 13. Método de acordo com reivindicação 12 caracterizado pelo antígeno ser selecionado do grupo consistindo de DEN-1, DEN-2, DEN-3, DEN-4 ou combinações dos mesmos.Method according to claim 12 characterized in that the antigen is selected from the group consisting of DEN-1, DEN-2, DEN-3, DEN-4 or combinations thereof. 14. Método de acordo com a reivindicação 12 ou 13 caracterizado pelo circuito de leitura compreender conversores analógico/digital.Method according to claim 12 or 13, characterized in that the reading circuit comprises analog / digital converters. 15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 12 a 14 caracterizado pelo circuito de leitura compreender conversores analógico/digital de alta resolução.Method according to any one of claims 12 to 14, characterized in that the reading circuit comprises high-resolution analog / digital converters. 16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 12 a 15 caracterizado pelo circuito de leitura compreender os sinais do sistema integrado conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 11.Method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that the reading circuit comprises the signals from the integrated system as defined in any one of claims 1 to 11. Petição 870160046322, de 24/08/2016, pág. 27/41Petition 870160046322, of 08/24/2016, p. 27/41 3/33/3 17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 12 a 16 caracterizado por compreender adicionalmente uma etapa de registro dos dados realizado em um banco de dados local ou remoto.17. Method according to any one of claims 12 to 16, characterized in that it additionally comprises a step of recording the data carried out in a local or remote database. 18. Método de diagnóstico de doenças caracterizado por compreender as seguintes etapas:18. Disease diagnosis method characterized by comprising the following steps: - contato de uma amostra de fluido biológico com o biossensor de Surface Acoustic Wave do sistema integrado conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 11;- contact of a biological fluid sample with the Surface Acoustic Wave biosensor of the integrated system as defined in any one of claims 1 to 11; - coleta de dados da dita amostra por um sistema integrado conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 11 incorporado ao circuito de leitura;- collection of data from said sample by an integrated system as defined in any of claims 1 to 11 incorporated into the reading circuit; - transmissão dos dados para uma interface;- transmission of data to an interface; - análise dos dados para determinar a presença dos componentes relacionados às doenças e, deste modo, determinando a doença.- analysis of data to determine the presence of components related to diseases and, thus, determining the disease. 19. Método de acordo com reivindicação 18 caracterizado pela doença ser dengue.19. Method according to claim 18, characterized in that the disease is dengue. 20. Método de acordo com a reivindicação 18 ou 19 caracterizado pelo circuito de leitura compreender conversores analógico/digital.20. Method according to claim 18 or 19, characterized in that the reading circuit comprises analog / digital converters. 21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 20 caracterizado pelo circuito de leitura compreender conversores analógico/digital de alta resolução.21. Method according to any one of claims 18 to 20, characterized in that the reading circuit comprises high-resolution analog / digital converters. 22. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 21 caracterizado pelo circuito de leitura compreender os sinais do sistema integrado conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 11.22. The method of any one of claims 18 to 21, characterized in that the reading circuit comprises the signals from the integrated system as defined in any one of claims 1 to 11. 23. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 22 caracterizado pela transmissão de dados ocorrer através de um circuito microcontrolado de comunicação sem fio.23. The method of any one of claims 18 to 22, characterized in that the data transmission takes place via a microcontrolled wireless communication circuit. 24. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 23 caracterizado por compreender adicionalmente uma etapa de registro dos dados realizado em um banco de dados local ou remoto.24. Method according to any of claims 18 to 23, characterized in that it additionally comprises a step of recording the data carried out in a local or remote database. Petição 870160046322, de 24/08/2016, pág. 28/41Petition 870160046322, of 08/24/2016, p. 28/41 1/91/9 FIGURASFIGURES
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CA2476873A1 (en) * 2002-02-20 2003-08-28 Liposonix, Inc. Ultrasonic treatment and imaging of adipose tissue
US20080241933A1 (en) * 2004-07-29 2008-10-02 Mnt Innovations Pty Ltd Biological Saw Sensor
US20110136262A1 (en) * 2009-05-29 2011-06-09 Aviana Molecular Technologies, Llc Integrated microchip sensor system for detection of infectious agents

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