ÁREA
Química de Materiais
Autores
Lima, E.F.G.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO(UFPE)) ; Silva, J.T. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO(UFPE)) ; Lima, J.V.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO(UFPE)) ; Oliveira, W.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO(UFPE)) ; Filho, P.E.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO(UFPE)) ; Fontes, A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO(UFPE)) ; Cabrera, M.P. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO(UFPE))
RESUMO
Os materiais em escala nanométrica, com tamanho entre 1 a 100 nm, vêm sendo empregados em diversas áreas, como nas ciências médicas para auxiliar no diagnóstico e terapia de doenças. A associação de mais de um nanomaterial e biomoléculas pode permitir preparar uma nanoestrutura com propriedades únicas e dimensões atraentes. Assim, a obtenção de uma nanoestrutura com uma rica química superficial, possibilita a interação com sistemas biológicos. Dessa maneira, o trabalho objetiva a preparação de um nanomaterial inteligente a partir da associação de nanopartículas magnéticas, pontos quânticos e a lectina Cramoll. Este nanomaterial inteligente apresenta potencial aplicação para reconhecimento de carboidratos, devido à presença da lectina Cramoll, a qual apresenta afinidade por glicose/manose.
Palavras Chaves
Óxido de ferro; Pontos quânticos; Biossensor
Introdução
Nos últimos tempos, a nanotecnologia tem sido vista por cientistas de diversas áreas como a ciência que estuda materiais, em escala de 1 a 100 nm, e investiga sua aplicabilidade desde biossensores, entrega de genes, agentes terapêuticos e engenharia de tecidos. Assim, de forma precisa e eficaz, a nanotecnologia permite desenhar materiais inteligentes, aqueles que respondem de forma reversível a estímulos externos, e empregar os mesmos para promover melhorias em métodos de diagnósticos e/ou terapia, por exemplo. Um nanomaterial que vem sendo bastante utilizado na biologia, é o ponto quântico (PQ), conhecido também por quantum dot (QD) (KEÇILI; BÜYÜKTIRYAKIA; HUSSAINB, 2019). Junto aos PQs têm-se as nanopartículas magnéticas (MNPs), as quais vêm sendo alvo nas aplicações biomédicas, biosensores e melhoria na qualidade de imagens obtidas por ressonância magnética nuclear entre outras. As MNPs apresentam um comportamento superparamagnético e podem ser manipuladas por um campo magnético externo. Dessa forma, associar mais de uma nanopartícula permite obter uma nanoestrutura híbrida multifuncional com uma rica química superficial, possibilitando a interação com sistemas biológicos. Por outro lado, as lectinas são glicoproteínas com capacidade de reconhecimento de carboidratos, sendo capazes de induzir respostas celulares (COELHO et al., 2017). As lectinas possuem potenciais aplicações, entre elas, em biossensores, como anti-parasitário, proteção contra radicais livres. A lectina Cramoll obtida de Cratylia mollis, uma planta do nordeste, apresenta afinidade por glicose/manose. Portanto, neste trabalho procurou-se desenvolver um nanomaterial com propriedades óptica-magnética-sítio específico para investigar seu potencial como nanoplataforma biossensora de carboidratos.
Material e métodos
De formal geral, o sistema multimodal composto pelos PQs de CdTe, as MNPs e a lectina Cramoll foi obtido, inicialmente, pela preparação individual dos nanocomponentes (PQs e MNPs) e, posterior conjugação entre os nanocomponentes e a lectina Cramoll. Os PQs de CdTe foram preparados em meio aquoso conforme metodologia descrita por SANTOS et al., 2008. Os PQs foram estabilizados/funcionalizados com o ácido mercaptosuccínico (AMS). A preparação das MNPs de óxido de ferro em suspensão (FF - ferrofluido) seguiu a metodologia reportada por CABRERA et al., 2017. E o material magnético teve a superfície modificada com o polímero polianilina (PANI) conforme protocolo estabelecido por CABRERA et al., 2018. A preparação do BNPs ocorreu conforme metodologia reportada por CABRERA et al., 2017. Brevemente, os PQs de CdTe-AMS tiveram o pH ajustado para 5,5 com o AMS. Por outro lado, o material magnético (FF@PANI) foi tratado com o ácido cítrico (AC). Após isso, os PQs foram tratados com o EDC (1-etil-3-[3- dimetilaminopropil]carbodiimida) e o NHS (N-hidroxissuccinimida). Vale ressaltar que, neste trabalho, foi utilizada a conjugação por ligação covalente para a obtenção do BNPs. Por fim, os PQs tratados com EDC/NHS foram colocados em contato com o material magnético e mantidos sob agitação por 16 horas. Após esse período, o sistema foi armazenado em geladeira até posterior uso. É importante mencionar que, nesta etapa, foram obtidos 02 BNPs denominados como A1 e A2, onde a concentração do AC foi variável. Os sistemas multimodais (M1 e M2) foram obtidos a partir das amostras A1 e A2, as quais tiveram seu volume concentrado três vezes com ajuda de uma ímã. A conjugação da lectina Cramoll foi também por ligação covalente usando os agentes de acoplamento EDC/NHS.
Resultado e discussão
A Figura 1 mostra os sistemas bimodais e multimodais, obtidos neste trabalho,
sob a influência de luz ultravioleta. Todos os sistemas apresentaram
fluorescência no laranja-vermelho, o que diferencia da fluorescência dos PQs de
CdTe-AMS sozinhos (emissão no laranja). Devido à concentração do volume das
amostras M1 e M2 também foi possível observar uma fluorescência mais intensa
quando comparado com as amostras A1 e A2. Ressalta-se que todos os sistemas
apresentaram boa resposta magnética e estabilidade coloidal.
A partir da caracterização óptica das amostras, isto é, dos espectros de
absorção e emissão foi possível investigar se o processo de conjugação entre os
nanocomponentes (obtenção de A1 e A2), assim como da lectina (obtenção de M1 e
M2) foi realizado de forma satisfatória. O espectro de absorção dos PQs sozinhos
permitiu determinar o diâmetro médio dos PQs em 3,0 nm, a concentração de 6,0
μmol·L-1 e o comprimento de onda máximo de absorção em 544 nm.
O espectro de emissão dos PQs (Figura 2) revelou um comprimento de onda máximo
de emissão em 591 nm. As análises por espectroscopia de emissão para os BNPs
revelaram o mesmo comprimento de onda máximo de emissão em 602 nm. Ou seja,
houve um deslocamento da banda de emissão para comprimentos de onda maior
(redshift) quando comparado aos PQs sozinhos (λemissão= 591 nm). Isto sugere uma
modificação na superfície dos PQs após conjugação com o material magnético. O
mesmo comportamento foi observado para os sistemas multimais. Isto é, não foi
observada mudança na propriedade óptica dos sistemas bimodais após conjugação
com a lectina Cramoll (Figura 2).
Sistemas bimodais (A1 e A2) e multimodais (M1 e M2) \r\nsob a influência de luz UV.
Espectros de emissão dos PQs, BNPs (A1 e A2) e \r\nMultimodais (M1 e M2).
Conclusões
Após os experimentos conduzidos é possível concluir que foram obtidos de forma satisfatória dois sistemas multimodais que apresentaram preservação da propriedade magnética, óptica e boa estabilidade coloidal. Os testes de reconhecimento de glicose serão ainda investigados considerando variações de alguns fatores como: concentração do carboidrato, tempo de contato entre o sistema multimodal e o carboidrato e o pH de contato.
Agradecimentos
O trabalho foi desenvolvido com financiamento do CNPq, Edital PROPESQI nº 02/2022 (PIBIC/UFPE/CNPq).
Referências
CABRERA, M. P. et al. Highly fluorescent and superparamagnetic nanosystem for biomedical applications. Nanotechnology, v. 28, n. 28, p. 285704, 14 jul. 2017.
CABRERA, M. P. et al. Polyaniline-coated magnetic diatomite nanoparticles as a matrix for immobilizing enzymes. Applied Surface Science, v. 457, p. 21–29, nov. 2018.
COELHO, L.C.B.B., et al. Lectins, interconnecting proteins with biotechnological/ pharmacological and therapeutic applications. Evid. Based Complement. Alternat. Med. 2017, 1594074, 2017.
KEÇILI, R.; BÜYÜKTIRYAKI, S.; HUSSAIN, C. M. Advancement in bioanalytical science through nanotechnology: Past, present and future. TrAC - Trends in Analytical Chemistry, v. 110, p. 259–276, 2019.
SANTOS, B. S. et al. Semiconductor nanocrystals obtained by colloidal chemistry for biological applications. Applied Surface Science, v. 255, n. 3, p. 796–798, nov. 2008.
