BR112020019464A2 - Eletroquímico para detecção de um agente biológico, e, método de fabricação de um eletrodo de trabalho - Google Patents
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Abstract
a presente invenção baseia-se no pressuposto de que os inventores da presente invenção observaram surpreendentemente que um eletrodo ligado com nanocompostos à base de grafeno-polipirrol pode melhorar significativamente a condutividade do eletrodo, o que, por sua vez, pode melhorar muito o limite de detecção (lod) do dispositivo eletroquímico que permite a detecção quantitativa do alvo biológico em uma amostra na faixa de 0,5 fg/ml. por conseguinte, um aspecto da presente invenção se refere a um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico, sendo o dispositivo eletroquímico capaz de detectar um alvo biológico em uma amostra, em que pelo menos parte da superfície do eletrodo é ligada com um composto à base de grafeno-polipirrol, e sendo que o composto à base de grafeno-polipirrol é ligado com pelo menos uma porção de alvejamento biológica. os aspectos da presente invenção também proveem um método de fabricação do eletrodo vantajoso da presente invenção, um dispositivo eletroquímico que inclui o eletrodo vantajoso e o método de detecção de um alvo biológico.
Description
1 / 26 ELETRODO PARA UM DISPOSITIVO ELETROQUÍMICO, DISPOSITIVO ELETROQUÍMICO PARA DETECÇÃO DE UM AGENTE BIOLÓGICO, E,
[001] A presente invenção diz respeito a um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico. Particularmente, a presente invenção provê um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico que permite a detecção de um alvo biológico em uma amostra. Um aspecto da invenção também provê um dispositivo eletroquímico para a detecção de um alvo biológico em uma amostra.
[002] A descrição dos fundamentos da invenção inclui informações que podem ser úteis na compreensão da presente invenção. Não é uma admissão de que quaisquer informações aqui providas pertencem à técnica anterior ou são relevantes à invenção aqui reivindicada, ou de que qualquer publicação especificamente ou implicitamente referenciada é técnica anterior.
[003] Os instrumentos diagnósticos evoluíram ao longo das últimas cinco décadas com ensaios individuais indiretos disponíveis até a década de 1950 para uma infinidade de instrumentos/técnicas, como radioimunoensaio (RIA), ensaio de imunossorvência ligado à enzima (ELISA), baseado em fluorescência (FIA), baseado em quimiluminescência (CLIA) e ensaios de imunossorvência à base de bioluminescência. Os níveis de hormônios da tireoide em indivíduos saudáveis variam entre 2,3 e 4,2 pg/mL (T3 livre), 0,8 e 2,0 ng/mL (T3 total), 0,008 a 0,018 ng/mL (T4 livre), 0,045 a 0,125 μg/mL (T4 total) e 0,3 a 3,04 μUI/mL (TSH). De acordo com as recomendações da Academia Nacional de Bioquímica Clínica (NACB), a concentração mínima detectável (LOD) do ensaio de TSH deve ser menor ou igual a 0,02 mUI/L. Isso permite que pacientes com doenças não relacionadas à tireoide sejam distinguidos daqueles com hipertireoidismo primário.
2 / 26
[004] Os ensaios à base de RIA têm alta sensibilidade e faixa de detecção (T3: 0,08 a 8 ng/mL, T4: 0,11 a 2,49 ng/mL, TSH: 0,1 a 90 μUI/mL). No entanto, os riscos de radiação associados ao radioisótopo limitam seu uso. Por outro lado, o ELISA, por ser seguro e econômico, captou mais de 90% do mercado de diagnóstico, apesar de ter uma faixa de detecção relativamente mais pobre (T3: 0,2 a 10 ng/mL, T4: 0,044 a 0,108 ug/mL, TSH: 0,2 a 40 μUI/mL). Atualmente, a maioria dos laboratórios mede concentrações de T4 e T3 por ensaios imunométricos competitivos realizados em plataformas automatizadas usando enzimas, moléculas fluorescência ou quimiluminescentes como sinais. A sensibilidade e a faixa de detecção do CLIA é comparável à do RIA (T3: 0,02 a 7,5 ng/mL, T4: 0,001 a 0,25 ug/mL, TSH: 0,2 a 100 μUI/mL) ao mesmo tempo que nenhum risco de radiação e procedimento de ensaio automatizado é a causa de sua ampla popularidade. Ainda assim, o CLIA não poderia dominar o mercado de ensaios baseados em ELISA devido ao alto custo de capital do instrumento de CLIA.
[005] Apesar desses métodos serem altamente sensíveis, eles exigem o transporte de amostras para laboratórios, mão de obra treinada e são demorados. Os problemas de custo e portabilidade foram bem abordados pelo dispositivo de local de prestação de cuidados (POC) que utiliza ensaios imunocromatográficos de fluxo lateral (LFA) desenvolvidos para estimativa semiquantitativa de TSH para amostras de soro de hipotireoidismo (acima de 5 μUI/mL). No entanto, para a faixa normal ou amostras de soro de hipertireoidismo, os LFA não poderiam ser aplicados. Nos últimos cinco anos, testemunhamos uma grande mudança no desempenho em dispositivos de LFA com sistema de leitura de interface celular, melhorando os limites de detecção para TSH tão baixos quanto 0,31 μUI/mL (You et al; Biosensors & Bioelectronics; vol 40, 180-185). A reprodutibilidade do teste LFIA é comprometida devido a variações de lotes de membrana, temperatura, umidade, calor, ar e luz solar. Além disso, em muitos formatos, o pré-tratamento das
3 / 26 amostras torna-se obrigatório, onde interferentes significativos estão presentes. Acima de tudo, as restrições no limite de detecção dessas plataformas restringem seu uso à determinação de analitos que são altamente abundantes na amostra testada (TSH) enquanto nenhum LFA está disponível para T3 e T4, provavelmente devido a concentrações mais baixas clinicamente relevantes.
[006] Essas deficiências de POCs à base de LFA podem ser resolvidas por biossensores eletroquímicos que mantêm grande promessa como uma plataforma para POC devido às suas vantagens, como sensibilidade, rapidez, simplicidade, custo barato e portabilidade. Os imunossensores eletroquímicos que empregam eletrodos interdigitados e o formato de imunoensaio sanduíche apresentaram um LOD de 0,012 μUI/mL para TSH ao invés de 0,1 μUI/mL e 0,2 μUI/mL, para os kits à base de RIA e CLIA. O ensaio de eletroquimiluminescência de terceira geração (ECLIA) Elecsys 2010 poderia alcançar LOD de 0,005 μUI/mL (Kazerouniet al; Caspian J Intern Med., 2012 Spring; 3(2): 400–104).
[007] O documento de patente norte-americana publicado (US20150247816) descreve um biossensor eletroquímico que compreende: a) um eletrodo de sensoriamento que possui, ligado À sua superfície, um agente ligante capaz de se ligar especificamente ao analito para formar um complexo de agente ligante-analito, e em que a ligação do analito ao agente ligante altera as propriedades de transferência de elétrons na superfície do eletrodo de sensoriamento, proporcionando assim uma alteração na resposta eletroquímica na superfície do eletrodo de sensoriamento proporcional ao número de complexos de agente ligante-analito, e b) um equipamento de teste capaz de medir a resposta eletroquímica na superfície do eletrodo de sensoriamento. No entanto, o biossensor divulgado exibe o limite de detecção (LOD) de 10 pg/mL.
[008] Por conseguinte, ainda há a necessidade de um eletrodo aprimorado que possa melhorar a sensibilidade e a especificidade do dispositivo eletroquímico. Particularmente, há necessidade de um eletrodo que
4 / 26 pode permitir que um dispositivo eletroquímico detecte a biomolécula (alvo biológico) presente em uma escala de femtograma na amostra. A presente invenção atende às necessidades existentes, entre outros, outras e provê um eletrodo aprimorado e um dispositivo eletroquímico, incluindo o eletrodo aprimorado.
[009] Todas as publicações na presente invenção são incorporadas por referência, na mesma medida como se cada publicação ou pedido de patente individual fosse individualmente e especificamente indicado para ser incorporado por referência. Quando uma definição ou uso de um termo em uma referência incorporada é inconsistente ou contrária à definição desse termo aqui previsto, a definição desse termo aqui prevista se aplica e a definição desse termo na referência não se aplica.
[0010] É um objetivo da presente invenção prover um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico.
[0011] É outro objetivo da presente invenção prover um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico capaz de detectar um alvo biológico em uma amostra.
[0012] É outro objetivo da presente invenção prover um dispositivo eletroquímico que pode detectar a biomolécula (alvo biológico) presente em uma escala de femtograma na amostra.
[0013] É outro objetivo da presente invenção prover um dispositivo eletroquímico para detecção de hormônio(s) da tireoide.
[0014] É outro objetivo da presente invenção prover um dispositivo eletroquímico para detecção quantitativa de hormônio(s) da tireoide.
[0015] É ainda outro objetivo da presente invenção prover um método de fabricação de um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico.
[0016] É ainda outro objetivo da presente invenção prover um método de fabricação de um dispositivo eletroquímico para detecção de uma
5 / 26 biomolécula (alvo biológico) na amostra.
[0017] É ainda outro objetivo da presente invenção prover um método de detecção quantitativa de uma biomolécula (alvo biológico) na amostra.
[0018] É ainda outro objetivo da presente invenção prover um método de detecção quantitativa de qualquer um ou de uma combinação de tiroxina (T4), tri-iodotironina (T3) e hormônio estimulante da tireoide (TSH) em uma amostra.
[0019] A presente invenção diz respeito a um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico. Particularmente, a presente invenção provê um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico que permite a detecção de um alvo biológico em uma amostra. Um aspecto da invenção também provê um dispositivo eletroquímico para a detecção de um alvo biológico em uma amostra.
[0020] Um aspecto da presente invenção provê um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico, sendo o dispositivo eletroquímico capaz de detectar um alvo biológico em uma amostra, onde pelo menos parte de uma superfície do eletrodo é ligada com um composto à base de grafeno-polipirrol, e em que o composto à base de grafeno-polipirrol é ligado com pelo menos uma porção de alvo biológico. Em uma modalidade, o alvo biológico é selecionado a partir de qualquer ou de uma combinação de um anticorpo, um derivado de anticorpo, um hapteno e um antígeno. Em uma modalidade, o alvo biológico é selecionado a partir de qualquer ou de uma combinação de um hormônio, uma proteína, um polissacarídeo, um lipídio, um polinucleotídeo e um metabólito. Em uma modalidade, o alvo biológico é selecionado a partir de qualquer ou de uma combinação de tiroxina (T4), tri- iodotironina (T3) e hormônio estimulante da tireoide (TSH). Em uma modalidade, o composto à base de grafeno-polipirrol compreende nanocomposto à base de grafeno-polipirrol. Em uma modalidade, a pelo menos
6 / 26 parte da superfície do eletrodo é revestida com o composto à base de grafeno- polipirrol. Em uma modalidade, a pelo menos parte da superfície do eletrodo é funcionalizada com um ou mais grupos amino capazes de formar ligação covalente com o composto à base de grafeno-polipirrol. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica compreende um ou uma pluralidade de agentes capazes de capturar seletivamente o alvo biológico. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica compreende um ou uma pluralidade de agentes capazes de capturar não seletivamente o alvo biológico. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica é selecionada a partir de qualquer ou de uma combinação de um anticorpo anti-T3, um anticorpo anti-T4 e um anticorpo anti-TSH. Em uma modalidade, o composto à base de grafeno-polipirrol é ligado com a pelo menos uma porção de alvejamento biológica através de uma ligação amida. Em uma modalidade, o composto à base de grafeno-polipirrol é funcionalizado com um ou mais grupos de amino capazes de formar a ligação amida com a região Fc de qualquer um dentre o anticorpo anti-T3, anticorpo anti-T4 e anticorpo anti-TSH.
[0021] Outro aspecto da presente invenção provê um dispositivo eletroquímico para detecção de um alvo biológico em uma amostra, onde o dispositivo eletroquímico compreende pelo menos um eletrodo definindo uma superfície, onde pelo menos uma parte da superfície do eletrodo é ligada com um composto à base de grafeno-polipirrol, e sendo que o composto à base de grafeno-polipirrol é ligado com pelo menos uma porção de alvejamento biológica. Em uma modalidade, o alvo biológico é selecionado a partir de qualquer ou de uma combinação de um anticorpo, um derivado de anticorpo, um hapteno e um antígeno. Em uma modalidade, o alvo biológico é selecionado a partir de qualquer ou de uma combinação de um hormônio, uma proteína, um polissacarídeo, um lipídio, um polinucleotídeo e um metabólito. Em uma modalidade, o alvo biológico é selecionado a partir de qualquer ou de uma
7 / 26 combinação de tiroxina (T4), tri-iodotironina (T3) e hormônio estimulante da tireoide (TSH). Em uma modalidade, o composto à base de grafeno-polipirrol compreende nanocomposto à base de grafeno-polipirrol. Em uma modalidade, a pelo menos parte da superfície do eletrodo é revestida com o composto à base de grafeno-polipirrol. Em uma modalidade, a pelo menos parte da superfície do eletrodo é funcionalizada com um ou mais grupos amino capazes de formar ligação covalente com o composto à base de grafeno-polipirrol. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica compreende um ou uma pluralidade de agentes capazes de capturar seletivamente o alvo biológico. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica compreende um ou uma pluralidade de agentes capazes de capturar não seletivamente o alvo biológico. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica é selecionada a partir de qualquer ou de uma combinação de um anticorpo anti-T3, um anticorpo anti-T4 e um anticorpo anti-TSH. Em uma modalidade, o composto à base de grafeno-polipirrol é ligado com a pelo menos uma porção de alvejamento biológica através de uma ligação amida. Em uma modalidade, o composto à base de grafeno-polipirrol é funcionalizado com um ou mais grupos de amino capazes de formar a ligação amida com a região Fc de qualquer um dentre o anticorpo anti-T3, anticorpo anti-T4 e anticorpo anti-TSH. Em uma modalidade, o pelo menos um eletrodo é um eletrodo de sensoriamento. Em uma modalidade, o dispositivo eletroquímico exibe o limite de detecção (LOD) de 0,001 μUI/mL, 0,5 fg/mL e 0,5 fM para o hormônio estimulante da tireoide (TSH), tireoxina (T4) e tri- iodotronina (T3), respectivamente. Em uma modalidade, o dispositivo eletroquímico afeta a detecção quantitativa de qualquer de uma combinação do hormônio estimulante da tireoide (TSH), da tiroxina (T4) e da tri-iodotironina (T3) dentro de 20 minutos.
[0022] Ainda outro aspecto da presente invenção diz respeito a um método de fabricação de um eletrodo de trabalho para um dispositivo
8 / 26 eletroquímico, o método compreendendo as etapas de: pegar um eletrodo de trabalho; tratar o eletrodo de trabalho com um agente capaz de funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do eletrodo de trabalho para formar um eletrodo de trabalho funcionalizado; incubar o eletrodo de trabalho funcionalizado com nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol para formar um eletrodo de trabalho com superfície modificada; tratar o eletrodo de trabalho com superfície modificada com um agente capaz de funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do composto de grafeno-polipirrol; e ligar pelo menos uma porção de alvejamento biológica com o composto de grafeno- polipirrol para obter o eletrodo de trabalho para o dispositivo eletroquímico.
[0023] Vários objetivos, recursos, aspectos e vantagens do assunto da invenção se tornarão mais evidentes a partir da descrição detalhada a seguir das modalidades preferenciais.
[0024] A figura 1 ilustra um diagrama exemplificador representando um eletrodo aprimorado obtido de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0025] A figura 2 ilustra um diagrama exemplar representando um dispositivo eletroquímico para detecção de um alvo biológico em uma amostra, de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0026] A figura 3 ilustra um diagrama exemplar representando um dispositivo eletroquímico para detecção de um alvo biológico em uma amostra, incluindo um eletrodo aprimorado, obtido de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0027] As figuras 4A e 4B ilustram a curva de quantificação de TSH exemplificadora e o gráfico de calibração correspondente utilizando espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0028] As figuras 5A e 5B ilustram a curva de quantificação de TSH
9 / 26 exemplificadora e o gráfico de calibração correspondente utilizando cronoamperometria, de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0029] As figuras 6A a 6E ilustram as curvas de quantificação de TSH exemplificadoras e os gráficos de calibração correspondentes utilizando cronocoulumetria, de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0030] As figuras 7A e 7B ilustram a quantificação de T3 exemplar utilizando cronoamperometria, de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0031] As figuras 8A e 8B ilustram a quantificação de T3 exemplar utilizando cronocoulumetria, de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0032] As figuras 9A e 9B ilustram a quantificação de T4 exemplar utilizando cronoamperometria, de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0033] As figuras 10A e 10B ilustram a quantificação de T4 exemplar utilizando espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0034] A seguir se encontra uma descrição detalhada das modalidades da presente invenção. As modalidades estão detalhadas de modo a divulgar com clareza a invenção. No entanto, a quantidade de detalhes oferecidos não se destina a limitar as variações previstas das modalidades; pelo contrário, a intenção é englobar todas as modificações, equivalentes e alternativas que se enquadram no espírito e no escopo da presente invenção, conforme é definido pelas reivindicações em anexo.
[0035] A menos que o contexto exija o contrário, ao longo do relatório descritivo a seguir, a palavra “compreender” e suas variações, como “compreende” e “compreendendo” devem ser interpretadas em um sentido aberto e inclusivo, como “incluindo, mas sem se limitar a”.
10 / 26
[0036] Referência ao longo deste relatório descritivo a “uma modalidade” significa que um aspecto, estrutura ou característica particular descrito juntamente com a modalidade é incluída em pelo menos uma modalidade. Assim, as ocorrências das frases de “em uma modalidade”, em várias partes ao longo deste relatório descritivo, não estão necessariamente se referindo à mesma modalidade. Além disso, os recursos, estruturas ou características particulares podem ser combinados de qualquer modo adequado em uma ou mais modalidades.
[0037] Como usado na descrição na presente invenção e ao longo das reivindicações a seguir, o significado de “um”, “uma” e “o/a” inclui as referências no plural, a menos que o contexto dite claramente o contrário. Além disso, como usado na descrição na presente invenção, o significado de “dentro” inclui “dentro” e “sobre”, a menos que o contexto claramente afirme de outra forma.
[0038] Em algumas modalidades, os números que expressam quantidades de ingredientes, propriedades como concentração, e assim por diante, usados para descrever e reivindicar certas modalidades da invenção, devem ser entendidos como sendo modificados em alguns casos pelo termo “cerca de”. Conformemente, em algumas modalidades, os parâmetros numéricos estabelecidos na descrição escrita são aproximações que podem variar dependendo das propriedades desejadas que buscam ser obtidas por uma modalidade particular. Em algumas modalidades, os parâmetros numéricos devem ser interpretados à luz do número de dígitos significativos relatados e aplicando técnicas ordinárias de arredondamento. Não obstante que as faixas numéricas e os parâmetros estabelecendo o amplo escopo de algumas modalidades da invenção sejam aproximações, os valores numéricos definidos nos exemplos específicos são relatados o mais precisamente possível.
[0039] A citação de faixas de valores na presente invenção destina-se meramente a servir como um método de abreviação de referência individual a
11 / 26 cada valor separado dentro da faixa. A menos que seja indicado de outra forma, cada valor individual é incorporado no relatório descritivo como se ele fosse individualmente citado na presente invenção.
[0040] Todos os métodos aqui descritos podem ser realizados em qualquer ordem apropriada, a menos que seja indicado de outra forma neste documento ou seja claramente contradito pelo contexto. O uso de qualquer e todo exemplo, ou linguagem exemplar (por exemplo, “tal como”) provido em relação a certas modalidades na presente invenção, destina-se apenas a melhor esclarecer a invenção e não representa uma limitação ao escopo da invenção estabelecido de outra forma. Nenhuma linguagem no relatório descritivo deve ser interpretada como indicando qualquer elemento não reivindicado essencial à prática da invenção.
[0041] Os títulos e o resumo da invenção aqui provida são apenas dados por conveniência e não interpretam o escopo ou o significado das modalidades.
[0042] Vários termos são usados na presente invenção. Na medida em que um termo usado em uma reivindicação não é definido abaixo, a ele deve ser atribuída a definição mais ampla que as pessoas na técnica pertinente o atribuem, como refletido nas publicações impressas e nas patentes emitidas na ocasião do depósito.
[0043] A presente invenção diz respeito a um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico. Particularmente, a presente invenção provê um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico que permite a detecção de um alvo biológico em uma amostra. Um aspecto da invenção também provê um dispositivo eletroquímico para a detecção de um alvo biológico em uma amostra.
[0044] A presente invenção baseia-se no pressuposto de que os inventores da presente invenção observaram surpreendentemente que um eletrodo ligado com (preferencialmente, revestido com) composto à base de grafeno-polipirrol pode melhorar significativamente a condutividade do
12 / 26 eletrodo, o que, por sua vez, pode melhorar muito o limite de detecção (LOD) do dispositivo eletroquímico que permite a detecção quantitativa do alvo biológico em uma amostra na faixa de 0,5 fg/mL.
[0045] Por conseguinte, um aspecto da presente invenção ase refere a um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico, sendo o dispositivo eletroquímico capaz de detectar um alvo biológico em uma amostra, em que pelo menos parte da superfície do eletrodo é ligada com um composto à base de grafeno-polipirrol, e sendo que o composto à base de grafeno-polipirrol é ligado com pelo menos uma porção de alvejamento biológica. A figura 1 ilustra um diagrama exemplificador representando um eletrodo aprimorado obtido de acordo com as modalidades da presente invenção. Como pode ser observado a partir da figura, o eletrodo 100 é ligado com um composto à base de grafeno- polipirrol 102, e o composto à base de grafeno-polipirrol 102 é ligado com pelo menos uma porção de alvejamento biológica 104.
[0046] Outro aspecto da presente invenção provê um dispositivo eletroquímico para detecção de um alvo biológico em uma amostra, onde o dispositivo eletroquímico compreende pelo menos um eletrodo definindo uma superfície, onde pelo menos uma parte da superfície do eletrodo é ligada com um composto à base de grafeno-polipirrol, e sendo que o composto à base de grafeno-polipirrol é ligado com pelo menos uma porção de alvejamento biológica. A figura 2 ilustra um diagrama exemplar representando um dispositivo eletroquímico para detecção de um alvo biológico em uma amostra, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Como pode ser notado a partir da figura, o dispositivo eletroquímico 200 inclui um eletrodo de referência 202, um eletrodo contador 204 e um eletrodo de trabalho 206. A figura 3 ilustra um diagrama exemplar representando um dispositivo eletroquímico para detecção de um alvo biológico em uma amostra, incluindo um eletrodo aprimorado, obtido de acordo com uma modalidade da presente invenção. Como se pode observar, o dispositivo eletroquímico 200 inclui um
13 / 26 eletrodo de trabalho 302 onde pelo menos uma parte de sua superfície é ligada com um composto à base de grafeno-polipirrol 304, e o composto à base de grafeno-polipirrol 304 é ligado com pelo menos uma porção de alvejamento biológica 306.
[0047] O composto à base de grafeno-polipirrol, particularmente, o nanocomposto à base de grafeno-polipirrol utilizado na presente invenção, pode ser formado usando o seguinte método: misturar monômero de pirrol com um solvente adequado em um recipiente reacional agitando a uma velocidade moderada a uma temperatura ambiente (cerca de 30 °C) para preparar uma primeira solução; e adicionar óxido de grafeno, persulfato de amônio (APS) e tetrametiletilenodiamina (TEMED) à primeira solução, enquanto agita continuamente a mistura reacional resultante para efetuar a formação do nanocomposto à base de grafeno-polipirrol. No entanto, deve-se estimar que qualquer outro método, como conhecido ou estimado por uma pessoa versada na técnica pertinente, pode ser utilizado para obter o nanocomposto à base de grafeno-polipirrol sem se afastar do escopo e do espírito da presente invenção. Em uma modalidade, o óxido de grafeno aqui utilizado pode ser preparado por qualquer método conhecido ou estimado por uma pessoa versada na técnica pertinente, e de preferência, o óxido de grafeno é preparado pelo método de Hummers modificado.
[0048] Em uma modalidade, o alvo biológico é selecionado a partir de qualquer ou de uma combinação de um anticorpo, um derivado de anticorpo, um hapteno e um antígeno. Em uma modalidade, o alvo biológico é selecionado a partir de qualquer ou de uma combinação de um hormônio, uma proteína, um polissacarídeo, um lipídio, um polinucleotídeo e um metabólito. Em uma modalidade, o alvo biológico é selecionado a partir de qualquer ou de uma combinação de tiroxina (T4), tri-iodotironina (T3) e hormônio estimulante da tireoide (TSH). No entanto, qualquer outro alvo biológico, como conhecido ou estimado por uma pessoa versada na técnica, pode ser detectado sem se afastar
14 / 26 do escopo e do espírito da presente invenção.
[0049] Em uma modalidade, o eletrodo é feito a partir de qualquer material condutor. Uma pessoa versada na técnica pertinente é bem versada com os materiais que podem ser úteis para a fabricação do eletrodo (particularmente, o eletrodo de trabalho ou de sensoriamento) para um dispositivo eletroquímico e, portanto, o mesmo não é provido em maiores detalhes por uma questão de simplicidade. Em uma modalidade preferencial, o eletrodo é feito de carbono ou material carbonáceo. No entanto, o uso de qualquer outro material para fabricação do eletrodo está completamente dentro do escopo da presente invenção.
[0050] Em uma modalidade, o composto à base de grafeno-polipirrol compreende nanocomposto à base de grafeno-polipirrol. Em uma modalidade, a pelo menos parte da superfície do eletrodo é revestida com o composto à base de grafeno-polipirrol. De preferência, toda a superfície do eletrodo é revestida com o composto à base de grafeno-polipirrol.
[0051] Em uma modalidade, a pelo menos parte da superfície do eletrodo é funcionalizada com um ou mais grupos amino capazes de formar uma ligação iônica com o composto à base de grafeno-polipirrol. Uma pessoa versada na técnica pertinente é bem versada com os materiais que podem ser úteis para a funcionalização da superfície do eletrodo com o um ou mais grupos amino ligados e, dessa forma, os mesmos não são providos em maiores detalhes, por uma questão de simplicidade. O composto exemplar que pode ser usado para tal funcionalidade inclui 3-aminopropiltrietoxissilano (APTES), mas não se limita a isso. A superfície de eletrodo funcionalizada com os grupos amino pendentes pode formar ligação covalente com os compostos à base de grafeno-polipirrol que facilitam a ligação entre eles.
[0052] Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica compreende um ou uma pluralidade de agentes capazes de capturar seletivamente o alvo biológico. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção
15 / 26 de alvejamento biológica compreende um ou uma pluralidade de agentes capazes de capturar não seletivamente o alvo biológico. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica compreende um ou uma pluralidade de agentes capazes de capturar seletivamente qualquer ou uma combinação do anticorpo, do derivado do anticorpo, o hapteno e o antígeno. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica compreende um ou uma pluralidade de agentes capazes de capturar de forma não seletiva qualquer um ou uma combinação do anticorpo, derivado do anticorpo, hapteno e antígeno. No entanto, é preferível que a porção de alvejamento biológica inclua um ou uma pluralidade de agentes que possam capturar seletivamente o alvo biológico para melhorar a especificidade e a confiabilidade do dispositivo.
[0053] Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica é selecionada a partir de qualquer ou de uma combinação de um anticorpo anti-T3, um anticorpo anti-T4 e um anticorpo anti-TSH. O eletrodo da presente invenção pode particularmente encontrar utilidade como um eletrodo de sensoriamento em um dispositivo eletroquímico que pode permitir a detecção quantitativa de qualquer ou de uma combinação dos hormônios da tireoide (T3, T4 e TSH) presentes em uma amostra.
[0054] Em uma modalidade, o composto à base de grafeno-polipirrol é ligado com a pelo menos uma porção de alvejamento biológica através de uma ligação amida. Em uma modalidade, o composto à base de grafeno-polipirrol é funcionalizado com um ou mais grupos amino capazes de formar a ligação amida com a região Fc de qualquer um dos anticorpos anti-T3, do anticorpo anti-T4 e do anticorpo anti-TSH. Uma pessoa versada na técnica pertinente é bem versada com os materiais que podem ser úteis para a funcionalização dos compostos à base de grafeno-polipirrol com os um ou mais grupos amino ligados, e portanto, não são descritos em maiores detalhes por uma questão de simplicidade. O composto exemplificador que pode ser usado para tal
16 / 26 funcionalização inclui o dicloridrato de cistamina. No entanto, o uso de qualquer outro material está completamente dentro do escopo da presente invenção.
[0055] Em uma modalidade, o dispositivo eletroquímico exibe o limite de detecção (LOD) de 0,001 μUI/mL, 0,5 fg/mL e 0,5 fM para o hormônio estimulante da tireoide (TSH), tireoxina (T4) e tri-iodotronina (T3), respectivamente. Em uma modalidade, o dispositivo eletroquímico permite a detecção quantitativa de qualquer de uma combinação do hormônio estimulante da tireoide (TSH), da tiroxina (T4) e da tri-iodotironina (T3) dentro de 20 minutos e, mais preferencialmente, dentro de 10 minutos.
[0056] Outro aspecto da presente invenção diz respeito a um método de fabricação de um eletrodo de trabalho para um dispositivo eletroquímico, o método compreendendo as etapas de: pegar um eletrodo de trabalho; tratar o eletrodo de trabalho com um agente capaz de funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do eletrodo de trabalho para formar um eletrodo de trabalho funcionalizado; incubar o eletrodo de trabalho funcionalizado com nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol para formar um eletrodo de trabalho com superfície modificada; tratar o eletrodo de trabalho com superfície modificada com um agente capaz de funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do composto de grafeno-polipirrol; e ligar pelo menos uma porção de alvejamento biológica com o nanocomposto ou composto de grafeno- polipirrol para obter o eletrodo de trabalho para o dispositivo eletroquímico.
[0057] Em uma modalidade, o método de fabricação de um eletrodo de trabalho para um dispositivo eletroquímico compreende as etapas de: pegar um eletrodo de trabalho; tratar o eletrodo de trabalho com um agente capaz de funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do eletrodo de trabalho com um ou mais grupos amino pendentes para formar um eletrodo de trabalho funcionalizado; incubar o eletrodo de trabalho funcionalizado com nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol para formar um eletrodo de
17 / 26 trabalho com superfície modificada; tratar o eletrodo de trabalho com superfície modificada com um agente capaz de funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol com um ou mais grupos amino pendentes; e ligar pelo menos uma porção de alvejamento biológica com o nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol para obter o eletrodo de trabalho para o dispositivo eletroquímico.
[0058] Em uma modalidade, um método de fabricação de um eletrodo de trabalho para um dispositivo eletroquímico inclui as seguintes etapas: pegar um eletrodo de trabalho; opcionalmente, lavar o eletrodo de trabalho com água deionizada (DI); tratar o eletrodo de trabalho com 3-aminopropiltrietoxissilano (APTES) para funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do eletrodo de trabalho com um ou mais grupos amino pendentes; opcionalmente, lavar o eletrodo de trabalho funcionalizado com água deionizada (DI); incubar o eletrodo de trabalho funcionalizado com o nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol; tratar o eletrodo de trabalho com superfície modificada com dicloridrato de cistamina para funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol com um ou mais grupos amino pendentes; e ligar pelo menos uma porção de alvejamento biológica com o nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol para obter o eletrodo de trabalho para o dispositivo eletroquímico.
[0059] Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica é convertida em seu homólogo aniônico antes de efetuar a sua ligação com o nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica inclui um ou uma pluralidade de anticorpos. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica é selecionada a partir de qualquer ou de uma combinação de um anticorpo anti-T3, um anticorpo anti-T4 e um anticorpo anti-TSH. Em uma modalidade, a uma ou uma pluralidade de anticorpos é tratada com um ou uma combinação de tampões com um pH alcalino, suficiente para conferir uma
18 / 26 mudança negativa ao mesmo. Em uma modalidade, o tampão inclui tampão à base de bicarbonato e/ou carbonato. No entanto, o uso de qualquer outro tampão para servir à sua finalidade pretendida, conforme estabelecido na presente invenção, está completamente dentro do escopo da presente invenção.
[0060] Em uma modalidade, o método de fabricação de um eletrodo para um dispositivo eletroquímico inclui as seguintes etapas: fabricar um eletrodo usando impressão em tela; opcionalmente, lavar o eletrodo com um fluido inerte; tratar o eletrodo com um agente capaz de funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do eletrodo com um ou mais grupos aminos pendentes para formar um eletrodo funcionalizado; opcionalmente, lavar o eletrodo funcionalizado com um fluido inerte; incubar o eletrodo funcionalizado com o nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol para formar um eletrodo de superfície modificada; tratar o eletrodo de superfície modificada com um agente capaz de funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol com um ou mais grupos amino pendentes; e ligar pelo menos uma porção de alvejamento biológica com o nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol para obter o eletrodo vantajoso da presente invenção.
[0061] Em uma modalidade, o método de fabricação de um eletrodo para um dispositivo eletroquímico inclui as seguintes etapas: fabricar um eletrodo à base de carbono usando impressão em tela; opcionalmente, lavar o eletrodo com água deionizada (DI); tratar o eletrodo com 3- aminopropiltrietoxissilano (APTES) para funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do eletrodo com um ou mais grupos amino pendentes; opcionalmente, lavar o eletrodo funcionalizado com água deionizada (DI); incubar o eletrodo funcionalizado com nanocomposto ou composto de grafeno- polipirrol; tratar o eletrodo de superfície modificada com dicloridrato de cistamina para funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol com um ou mais grupos
19 / 26 amino pendentes; e ligar pelo menos uma porção de alvejamento biológica com o nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol para obter o eletrodo vantajoso da presente invenção.
[0062] Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica é convertida em seu homólogo aniônico antes de efetuar a sua ligação com o nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica inclui um ou uma pluralidade de anticorpos. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica é selecionada a partir de qualquer ou de uma combinação de um anticorpo anti-T3, um anticorpo anti-T4 e um anticorpo anti-TSH. Em uma modalidade, a uma ou uma pluralidade de anticorpos é tratada com um ou com uma combinação de tampões com pH alcalino, suficiente para conferir uma carga negativa aos mesmos. Em uma modalidade, o tampão inclui tampão à base de bicarbonato e/ou carbonato. No entanto, o uso de qualquer outro tampão para servir à sua finalidade pretendida, conforme estabelecido na presente invenção, está completamente dentro do escopo da presente invenção.
[0063] Ainda outro aspecto da presente invenção se refere a um método de fabricação de um dispositivo eletroquímico para detecção de um alvo biológico em uma amostra, o método incluindo as etapas de: fabricar um sistema multieletrodo impresso em tela do qual pelo menos um eletrodo funciona como um eletrodo de sensoriamento (ou de trabalho); opcionalmente, lavar o eletrodo de trabalho com um fluido inerte; tratar o eletrodo de trabalho com um agente capaz de funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do eletrodo de trabalho para formar um eletrodo de trabalho funcionalizado; opcionalmente, lavar o eletrodo de trabalho funcionalizado com um fluido inerte; incubar o eletrodo de trabalho funcionalizado com nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol para formar um eletrodo de trabalho com superfície modificada; tratar o eletrodo de trabalho com superfície modificada com um agente capaz de funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do
20 / 26 composto de grafeno-polipirrol; e ligar pelo menos uma porção de alvejamento biológica com o nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol para obter o dispositivo eletroquímico vantajoso da presente invenção.
[0064] Em uma modalidade, o método de fabricação de um dispositivo eletroquímico para detecção de um alvo biológico em uma amostra inclui as etapas de: fabricar um sistema com três eletrodos impresso em tela do qual pelo menos um eletrodo funciona como um eletrodo de sensoriamento (ou de trabalho); opcionalmente, lavar o eletrodo de trabalho com um fluido inerte; tratar o eletrodo de trabalho com um agente capaz de funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do eletrodo de trabalho com um ou mais grupos amino pendentes para formar um eletrodo de trabalho funcionalizado; opcionalmente, lavar o eletrodo de trabalho funcionalizado com um fluido inerte; incubar o eletrodo de trabalho funcionalizado com nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol para formar um eletrodo de trabalho com superfície modificada; tratar o eletrodo de trabalho com superfície modificada com um agente capaz de funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol com um ou mais grupos amino pendentes; e ligar pelo menos uma porção de alvejamento biológica com o nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol para obter o dispositivo eletroquímico vantajoso da presente invenção.
[0065] Em uma modalidade de um método de fabricação de um dispositivo eletroquímico para detecção de um alvo biológico em uma amostra, o método inclui as etapas de: fabricar um sistema com três eletrodos impresso em tela do qual pelo menos um eletrodo funciona como um eletrodo de sensoriamento (ou de trabalho); opcionalmente, lavar o eletrodo de trabalho com água deionizada (DI); tratar o eletrodo de trabalho com 3- aminopropiltrietoxissilano (APTES) para funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do eletrodo de trabalho com um ou mais grupos amino pendentes; opcionalmente, lavar o eletrodo de trabalho funcionalizado com água
21 / 26 deionizada (DI); incubar o eletrodo de trabalho funcionalizado com nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol; tratar o eletrodo de trabalho com superfície modificada com dicloridrato de cistamina para funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do nanocomposto ou composto de grafeno- polipirrol com um ou mais grupos amino pendentes; e ligar pelo menos uma porção de alvejamento biológica com o nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol para obter o dispositivo eletroquímico vantajoso da presente invenção.
[0066] Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica é convertida em seu homólogo aniônico antes de efetuar a sua ligação com o nanocomposto ou composto de grafeno-polipirrol. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica inclui um ou uma pluralidade de anticorpos. Em uma modalidade, a pelo menos uma porção de alvejamento biológica é selecionada a partir de qualquer ou de uma combinação de um anticorpo anti-T3, um anticorpo anti-T4 e um anticorpo anti-TSH. Em uma modalidade, a uma ou uma pluralidade de anticorpos é tratada com um ou uma combinação de tampões com um pH alcalino, suficiente para conferir uma mudança negativas ao mesmo. Em uma modalidade, o tampão inclui tampão à base de bicarbonato e/ou carbonato. No entanto, o uso de qualquer outro tampão para servir à sua finalidade pretendida, conforme estabelecido na presente invenção, está completamente dentro do escopo da presente invenção.
[0067] Enquanto a descrição anterior descreve várias modalidades da invenção, outras e adicionais modalidades da invenção podem ser concebidas sem se afastar do escopo básico da invenção. A invenção não se limita às modalidades, versões ou exemplos descritos, que são incluídos para permitir que uma pessoa normalmente versada na técnica faça e use a invenção quando combinada com informações e conhecimentos disponíveis à pessoa normalmente versada na técnica.
22 / 26 Síntese do nanocomposto de grafeno-polipirrol (GO-PPy)
[0068] O nanocomposto de óxido de grafeno-polipirrol foi sintetizado usando um método de polimerização química usando nanoplacas de óxido de grafeno e monômero pirrol. As nanoplacas de óxido de grafeno foram sintetizadas pelo método de Hummers modificado dissolvendo pó de grafite (0,2 gm) e nitrato de sódio (0,1 gm) em ácido sulfúrico (4,2 mL) sob agitação contínua por 30 minutos à temperatura ambiente (cerca de 30 °C). A solução foi, em seguida, resfriada em um banho de gelo durante 15 minutos, seguido pela adição lenta de permanganato de potássio (0,6 gm). O frasco foi incubado por 30 minutos em banho de gelo sob constante agitação e, em seguida, transferido para uma atmosfera a 35 °C por 1 hora. Isso foi seguido pela diluição da suspensão adicionando 16 mL de água fervente. O excesso de permanganato foi removido pela adição de peróxido de hidrogênio (2 mL), o que leva à mudança de cor da solução do marrom chocolate para o amarelo, indicando o rompimento da estrutura em camadas do óxido de grafeno. Por fim, a lavagem da solução foi feita com ácido clorídrico concentrado e água destilada. Isso foi seguido por ultrassom durante 45 minutos para garantir a separação completa das nanoplacas de óxido de grafeno.
[0069] A solução de monômero pirrol foi preparada misturando 200 μL de monômero pirrol em 5 mL de água em um frasco e foi agitada moderadamente com um agitador magnético à temperatura ambiente (cerca de 30 °C). Em seguida, 500 μL de nanoplacas de óxido de grafeno, juntamente com 100 μL de persulfato de amônio 10% (APS) e 10 μL de tetrametiletilenodiamina (TEMED) foram adicionados à solução do monômero de pirrol sob agitação contínua, e a solução final foi avolumada até 10 mL no frasco, adicionando-se os 4,19 mL restantes de água. Isso foi seguido por ultrassom durante 10 minutos para a preparação do nanocomposto de óxido de grafeno-polipirrol. Fabricação do eletrodo
23 / 26
[0070] Um eletrodo impresso em tela com carbono como eletrodo de trabalho foi obtido e lavado com água deionizada. Em seguida, a superfície do eletrodo de trabalho foi funcionalizada pelo 3-aminopropiltrietoxissilano 5 mM (APTES) para obter grupos NH2 na superfície do eletrodo. Este eletrodo funcionalizado foi, em seguida, lavado com água deionizada e incubado com nanocomposto de grafeno-polipirrol. Esta etapa foi seguida pelo tratamento com dicloridrato de cistamina para obter grupos NH2 sobre a superfície do nanocomposto de grafeno-polipirrol. Uma vez que o eletrodo foi fabricado, 0,1 g de anticorpo anti-TSH foi imobilizado sobre ele. Antes da imobilização, o anticorpo foi diluído em tampão de revestimento de bicarbonato/carbonato 100 mM (pH 9,0). Neste pH alto, o anticorpo fica carregado negativamente e o grupo COO- na região Fc do anticorpo forma ligação amida com o grupo NH2 presente na superfície do eletrodo. Por gim, o eletrodo imobilizado de anticorpo foi bloqueado com BSA a 1% para evitar interações não específicas. Otimização do parâmetro
[0071] Antes da quantificação do TSH/T3/T4, vários parâmetros como temperatura de incubação, tempo e pH de tampão, que afetam a função de resposta do sensor, foram otimizados. Verificou-se que o tempo, temperatura e pH ideal do tampão para formação máxima de imunocomplexo eram 10 minutos, temperatura ambiente e 7,4, respectivamente. Quantificação dos hormônios da tireoide
[0072] A quantificação dos hormônios da tireoide foi realizada incubando diferentes concentrações de antígeno T3/T4/TSH sobre o eletrodo de trabalho em condições ideais de tempo, temperatura e pH. Quantificação de TSH/T3/T4 na amostra de PBS em pH 7,4
[0073] Diferentes concentrações de antígeno foram preparadas em solução salina tamponada com fosfato em pH 7,4. 2 μL da concentração de antígeno foram adicionados ao eletrodo de trabalho e incubados por 10 minutos à temperatura ambiente. Após 10 minutos, o eletrodo foi lavado com PBS em
24 / 26 pH 7,4 adicionando 100 μL na superfície do eletrodo usando pipeta 2 a 3 vezes. Por fim, 100 μL de ferri/ferrocianeto 5 mM em PBS 0,01 M (pH 7,4) foram adicionados na superfície do eletrodo cobrindo os três - eletrodos de trabalho, referência e auxiliar. Isso foi seguido pela análise cronoamperométrica. A corrente obtida dessa forma foi registrada e a curva de calibração da resposta de corrente em função da concentração de antígeno foi representada graficamente. O limite de detecção (LOD) observado para TSH foi de 0,001 μUI/mL com a faixa de detecção de 0,001 a 150 μUI/mL. Da mesma forma para o hormônio T3, verificou-se que o LOD é 0,5 fg/mL com faixa de detecção de 0,0005 a 100 pg/Ml, enquanto verificou-se que o LOD para T4 é 0,5 fM (0,388 fg/mL), com faixa de detecção de 0,0004 a 777 pg/mL. Quantificação de TSH/T3/T4 na amostra de soro
[0074] Todo o experimento realizado para quantificação de TSH/T3/T4 na amostra de PBS em pH 7,4 foi repetido após fazer a concentração de TSH/T3/T4 em soro comercialmente disponível. As condições ideais para a formação do imunocomplexo foram as mesmas das do PBS, ou seja, 10 minutos e temperatura ambiente. A curva de calibração representada graficamente após registrar as curvas de resposta de corrente no soro fortificado com diferentes concentrações de antígeno mostrou o mesmo LOD (TSH : 0,001 μUI/mL, T3: 0,5 fg/Ml, T4: 0,388 fg/mL) e faixa de detecção (TSH: 0,001 a 150 μUI/mL, T3: 0,0005 a 100 pg/mL, T4: 0,0004 a 777 pg/mL). Embora a sensibilidade das medições no soro fossem diferentes das do PBS.
[0075] As figuras 4A e 4B ilustram uma curva de quantificação de TSH exemplificadora e o gráfico de calibração correspondente utilizando espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), de acordo com uma modalidade da presente invenção. As figuras 5A e 5B ilustram uma curva de quantificação de TSH exemplificadora e o gráfico de calibração correspondente utilizando cronoamperometria, de acordo com uma modalidade da presente invenção. As figuras 6A a 6E ilustram as curvas de quantificação de TSH
25 / 26 exemplificadoras e os gráficos de calibração correspondentes utilizando cronocoulumetria, de acordo com uma modalidade da presente invenção. As figuras 7A e 7B ilustram a quantificação de T3 exemplar utilizando cronoamperometria, de acordo com as modalidades da presente invenção. As figuras 8A e 8B ilustram a quantificação de T3 exemplar utilizando cronocoulumetria, de acordo com uma modalidade da presente invenção. As figuras 9A e 9B ilustram a quantificação de T4 exemplar utilizando cronoamperometria, de acordo com uma modalidade da presente invenção. As figuras 10A e 10B ilustram a quantificação de T4 exemplar utilizando espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0076] O dispositivo eletroquímico, incluindo o eletrodo aprimorado da presente invenção, exibe o LOD de 0,001 μUI/mL para TSH em oposição ao LOD de 0,013 μUI/mL para kits baseados em CLIA e 0,005 μUI/mL para a eletroquimiluminescência (ECL). Da mesma forma, o dispositivo eletroquímico, incluindo o eletrodo aprimorado da presente invenção, exibe o LOD de 0,5 fg/mL para T3, enquanto o de CLIA é de 0,094 ng/mL. Da mesma forma, o dispositivo eletroquímico, incluindo o eletrodo aprimorado da presente invenção, exibe o LOD de 0,5 fg/mL para T3, enquanto o de CLIA é de 0,10 pg/mL. Com base nesses experimentos, pode-se concluir que o eletrodo vantajoso da presente invenção e seu uso para a fabricação de um dispositivo eletroquímico para detecção de um alvo biológico em uma amostra aumenta muito a sensibilidade e os valores de LOD.
[0077] A presente invenção provê um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico.
[0078] A presente invenção provê um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico capaz de detectar um alvo biológico em uma amostra.
[0079] A presente invenção provê um dispositivo eletroquímico que
26 / 26 pode detectar a biomolécula (alvo biológico) presente em uma escala de femtograma na amostra.
[0080] A presente invenção provê um dispositivo eletroquímico para detecção de hormônio(s) da tireoide.
[0081] A presente invenção provê um dispositivo eletroquímico para a detecção quantitativa do(s) hormônio(s) da tireoide.
[0082] A presente invenção provê um método de fabricação de um eletrodo aprimorado para um dispositivo eletroquímico.
[0083] A presente invenção provê um método de fabricação de um dispositivo eletroquímico para detecção de uma biomolécula (alvo biológico) na amostra.
[0084] A presente invenção provê um método de detecção quantitativa de uma biomolécula (alvo biológico) na amostra.
[0085] A presente invenção provê um método de detecção quantitativa de qualquer um ou de uma combinação de tiroxina (T4), tri-iodotironina (T3) e hormônio estimulante da tireoide (TSH) em uma amostra.
Claims (20)
1. Eletrodo para um dispositivo eletroquímico, caracterizado pelo fato de que o dispositivo eletroquímico é capaz de detectar um alvo biológico em uma amostra, em que pelo menos parte de uma superfície do eletrodo é ligada com um composto à base de grafeno-polipirrol, e sendo que o composto à base de grafeno-polipirrol é ligado com pelo menos uma porção de alvejamento biológica.
2. Eletrodo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alvo biológico é selecionado a partir de qualquer ou de uma combinação de um anticorpo, um derivado de anticorpo, um hapteno, um antígeno, um hormônio, uma proteína, um polissacarídeo, um lipídio, um polinucleotídeo, um metabólito, tiroxina (T4), tri-iodotironina (T3) e hormônio estimulante da tireoide (TSH).
3. Eletrodo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto à base de grafeno-polipirrol compreende nanocomposto à base de grafeno-polipirrol.
4. Eletrodo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte da superfície do eletrodo é revestida com o composto à base de grafeno-polipirrol.
5. Eletrodo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos parte da superfície do eletrodo é funcionalizada com um ou mais grupos amino capazes de formar ligação covalente com o composto à base de grafeno-polipirrol.
6. Eletrodo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma porção de alvejamento biológica compreende um ou uma pluralidade de agentes capazes de capturar seletivamente o alvo biológico.
7. Eletrodo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma porção de alvejamento biológica compreende um ou uma pluralidade de agentes capazes de capturar não seletivamente o alvo
2 /4 biológico.
8. Eletrodo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma porção de alvejamento biológica é selecionada a partir de qualquer ou de uma combinação de um anticorpo anti-T3, um anticorpo anti-T4 e um anticorpo anti-TSH.
9. Eletrodo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o composto à base de grafeno-polipirrol ser ligado com a pelo menos uma porção de alvejamento biológica através de uma ligação amida.
10. Eletrodo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto à base de grafeno-polipirrol é funcionalizado com um ou mais grupos amino capazes de formar a ligação amida com a região Fc de qualquer um dentre o anticorpo anti-T3, anticorpo anti-T4 e anticorpo anti- TSH.
11. Dispositivo eletroquímico para detecção de um agente biológico em uma amostra, sendo o dispositivo eletroquímico caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um eletrodo definindo uma superfície, sendo que ao menos uma parte da superfície do eletrodo é ligada com um composto à base de grafeno-polipirrol, e sendo que o composto à base de grafeno-polipirrol é ligado com pelo menos uma porção de alvejamento biológica.
12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o alvo biológico é selecionado a partir de qualquer ou de uma combinação de um anticorpo, um derivado de anticorpo, um hapteno, um antígeno, um hormônio, uma proteína, um polissacarídeo, um lipídio, um polinucleotídeo, um metabólito, tiroxina (T4), tri-iodotironina (T3) e hormônio estimulante da tireoide (TSH).
13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte da superfície do eletrodo é revestida com o composto à base de grafeno-polipirrol, e em que o composto à base de grafeno-
3 /4 polipirrol compreende nanocomposto à base de grafeno-polipirrol.
14. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que ao menos uma porção de alvejamento biológica é selecionada dentre qualquer ou de uma combinação de um anticorpo anti-T3, um anticorpo anti-T4 e um anticorpo anti-TSH.
15. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o composto à base de grafeno-polipirrol é ligado com a pelo menos uma porção de alvejamento biológica através de uma ligação amida.
16. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o composto à base de grafeno-polipirrol é funcionalizado com um ou mais grupos amino capazes de formar a ligação amida com a região Fc de qualquer um dentre o anticorpo anti-T3, anticorpo anti-T4 e anticorpo anti- TSH.
17. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o ao menos um eletrodo é um eletrodo de sensoriamento.
18. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o dispositivo eletroquímico exibe o limite de detecção (LOD) de 0,001 μUI/mL, 0,5 fg/mL e 0,5 fM para o hormônio estimulante da tireoide (TSH), tireoxina (T4) e tri-iodotronina (T3), respectivamente.
19. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o dispositivo eletroquímico efetua a detecção quantitativa de qualquer de uma combinação do hormônio estimulante da tireoide (TSH), da tiroxina (T4) e da tri-iodotironina (T3) dentro de 20 minutos.
20. Método de fabricação de um eletrodo de trabalho para um dispositivo eletroquímico, caracterizado pelo fato de que o método compreende as etapas de: pegar um eletrodo de trabalho; tratar o eletrodo de trabalho com um agente capaz de funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do eletrodo de trabalho para
4 /4 formar um eletrodo de trabalho funcionalizado; incubar o eletrodo de trabalho funcionalizado com composto de grafeno-polipirrol para formar um eletrodo de trabalho com superfície modificada; tratar o eletrodo de trabalho com superfície modificada com um agente capaz de funcionalizar pelo menos uma parte da superfície do composto de grafeno-polipirrol; e ligar pelo menos uma porção de alvejamento biológica com o composto de grafeno-polipirrol para obter o eletrodo de trabalho para o dispositivo eletroquímico.
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