PROJETO NANOBIOSSENSORES

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
INSTITUTO DE BIOTECNOLOGIA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA
JÉSSICA MARIA SOARES
NANOBIOSSENSORES
E 
BIOSSENSORES ÓPTICOS 
 PATOS DE MINAS – MG
 DEZEMBRO 2021
Introdução 
 Nanobiossensor consiste num sistema de medição, de dimensão nanométrica, para a detecção de analitos biológicos ou avaliação dos seus níveis em estados de doença ou saúde.
 Os biossensores são dispositivos para fins analíticos, utilizados para a quantificação e qualificação de um analito de interesse. Em sua estrutura combinam um componente biológico com um detector físico-químico. Este é composto por 3 componentes básicos: Elemento sensor biológico, Transdutor, Dispositivo de processamento do sinal eletrônico. Um biossensor consiste de um sítio de reconhecimento biológico, um transdutor e um sistema eletrônico o qual possui um amplificador de sinal, um processador, e um display.
 Os biossensores os tipos :Transdutor: Ressonância; Ópticos; Térmicos; Piezoeléctricos; Magnéticos.
 Biossensor, um biorreceptor é designado para interagir com um analito específico de interesse, produzindo um efeito capaz de ser medido pelo transdutor. A alta seletividade para um determinado analito presente em uma matriz com outros compostos químicos ou biológicos é um requisito chave de um biorreceptor. Os tipos de biomolécula que podem ser usadas são amplos, podendo classificar os biossensores de acordo com o tipo de interações que ocorre com o biorreceptor: anticorpo/antígeno, enzimas/ligantes, ácidos nucleicos/DNA, estruturas celulares/células ou materiais biomiméticos . 
 
Desenvolvimento 
Biossensores ópticos para monitoramento de drogas terapêuticas
 O monitoramento de drogas terapêuticas (TDM) permite quantificar drogas que têm alta toxicidade, rastreando alterações farmacocinéticas e determinando um índice terapêutico estreito (TI). A Organização Mundial de Saúde (OMS) e a Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação (FAO) declararam que o uso de medicamentos que requerem TDM aumentou nos últimos anos, principalmente devido aos problemas de saneamento e relacionados ao sistema de saúde enfrentados por pacientes e médicos.
 A OMS incluiu relatórios de diretrizes específicas sobre como um medicamento deve ser monitorado devido à importância clínica do TDM, que é definida como individualizar a dose de um medicamento, mantendo as concentrações do medicamento no plasma ou sangue dentro de uma faixa-alvo para atuar como um guia para equipe de saúde.
Biossensores
 Biossensores está em crescente expansão, principalmente devido à sua versatilidade, sua associação com baixo custo e seu fácil descarte (seguindo normas ambientais), o que torna sua aplicação cada dia mais viável, é um campo de pesquisa relativamente novo, ainda enfrentando um pouco de receio por parte da população que, algumas vezes, é bem resistente quando o assunto é tecnologia e saúde.
 Objetivo dos biossensores é melhorar a triagem dos pacientes, agilizar seu atendimento, facilitar terapias e reduzir os riscos de medicação, é muito importante que, junto ao progresso biotecnológico contido nesses aparelhos, seja trabalhado o consumo e o entendimento das pessoas, para que o intuito seja alcançado de forma efetiva. Para tanto, a confecção desses produtos vem sendo feita para que fiquem cada vez menores, mais simples e claros (ajudando quebrar alguns preconceitos); assim, o seu uso vai se tornar intuitivo e aberto para qualquer tipo de pessoa, independente do seu grau de conhecimento.
Biossensores ópticos
 Biosensores ópticos: são biosensores que se baseiam em mudanças nas propriedades ópticas das substâncias, com o fito de monitorar a concentração do analito. Entre as propriedades ópticas que podem ser utilizadas estão: absorção, índice de refração, fluorescencia, fosforescencia, refletividade e comprimento de onda. Entre as vantagens desses biosensores estão o seu tamanho reduzido, a velocidade de resposta, a facilidade de integração, imunidade a ruído eletromagnético, boa biocompatibilidade e não-necessidade de elementos ativos na biocamada.
 Biosensores ópticos têm maior sensibilidade e versatilidade, o que permite medições mais rápidas e em tempo real, e podem ser adaptados para detecção multicanal e multiparâmetro. Esses dispositivos têm sido usados para monitorar drogas INT, ou seja, antibióticos de último recurso que envolvem riscos de toxicidade em pacientes.
Aplicação de um sensor óptico
· As mais conhecidas, as lentes. Lupas, óculos e lentes de contato. Além de telescópios, microscópios, câmeras fotográficas, que também utilizam lentes.
· Sensor de filmes óptico, usado pelo Censo para scanear formulários que foram colocados em microfilme.
· Aparelhos de leitura óptica que servem para ler impressões digitais.
Biossensores ópticos baseados em ressonância de plasma de superfície (SPR)
 Os biossensores SPR são novas tecnologias amplamente utilizadas devido à sua maior sensibilidade e simplicidade e capacidade de fornecer resultados em tempo real. O fenômeno SPR é baseado em uma medição óptica das mudanças do índice de refração usando luz monocromática que excita os plasmons. A medição consiste em imobilizar o elemento de reconhecimento sobre a superfície de um metal e colocá-lo contra um prisma do sistema óptico do equipamento.
 Esses tipos de biossensores são considerados detectores universais, pois podem detectar uma grande quantidade de moléculas. No entanto, o tamanho reduzido de algumas moléculas em drogas terapêuticas não flecte o índice de refração, o que significa que eles não podem ser detectados em algumas ocasiões. 
 As abordagens SPR têm estado na vanguarda da pesquisa clínica, principalmente na quantificação de medicamentos que requerem TDM, como antibióticos, medicamentos anticâncer e anticoagulantes. Em relação aos antibióticos, a vancomicina e a cloroeremomicina foram quantificadas por acoplamento covalente da parede celular bacteriana peptídeos para um HS (CH2) 15COdoisH monocamada automontada (SAM) em um filme de ouro.
 SPR uma técnica altamente sensível para detectar certos antineoplásicos. Simultaneamente, estudos têm sido realizados utilizando a interação da doxorrubicina (DOX) com eletrodos em diferentes tipos de biossensores.
 Além das vantagens e inúmeras aplicações desse tipo de biossensor, existem algumas variações, como a imagem SPR (SPRi) e a ressonância plasmônica de superfície localizada (LSPR). A imagem SPR (SPRi) combina a sensibilidade SPR com a imagem espacial, permitindo assim que múltiplas interações sejam estudadas simultaneamente.
Objetivo 
 Seria utilizar Au para os bissonsores ópticos e os SPR ,pra ajudar no monitoramento de drogas terapêuticos . 
Funcionalização de superfície em TDM
 Um dos aspectos mais importantes ao realizar TMD usando biossensores é a escolha de uma superfície sólida e o desenvolvimento de uma superfície química adequada. Como o TDM é realizado em soro ou plasma, onde inúmeras proteínas são encontradas, é importante manter a amostra intacta e livre de produtos de degradação.
 A maioria das medições para TDM usando biossensores são para moléculas pequenas. No entanto, o uso de biossensores ópticos (SPR) para os níveis plasmáticos em biofármacos começou a se desenvolver nos últimos anos. Esse é o caso da medição dos níveis plasmáticos de anticorpos e anticorpos antidrogas para o infliximabe (IFX) ,e anti-TNF-alfa .
Considerações Finais
 A crescente demanda por medicamentos com NTI deve-se em parte ao aumento de bactérias resistentes a antibióticos (ARB) e ao aumento da quantidade de sistema cardiovascular e doenças que desencadearam o uso de moléculas altamente tóxicas nas doses atualmente prescritas. Os biossensores ópticos são, portanto, uma das soluções mais promissoras para esse cenário, pois desempenham um papel importante na quantificação de medicamentos e representam uma das opções mais específicas, sensíveis,de baixo custo e fáceis de usar disponíveis atualmente. As novas ferramentas clínicas que possibilitam o monitoramento terapêutico de fármacos voltados para uma medicina mais personalizada, minimizando complicações ou secundárias, efeitos tanto quanto possível e levando a uma recuperação e medicação mais seguras do paciente.
 Biossensores fornece aos médicos uma vantagem ao tomar as decisões mais precisas para dosagem em tempo real na cabeceira do paciente, pois os biossensores são dispositivos portáteis miniaturizados e fáceis de usar. Eles fornecem um controle mais rígido e bem-sucedido na formulação de medicamentos. 
Referências 
RAKHI, R. B., NAYAK, P., XIA, C., & ALSHAREEF, H. N. (2016) Erratum: Novel amperometric glucose biosensor based on MXene nanocomposite. Scientific reports, 6, 38465.
CALIL, S. S.; SILVA, P. R. Q. Biossensores: estrutura, funcionamento e aplicabilidade. Artigo. Universidade Católica de Goiás, Universidade de Brasília.
Alexandre Barroso© A Universidade do Algarve Nanobiossensores: conceito e aplicações na avaliação de parâmetros bioquímicos e diagnóstico precoce de patologias 2014.
Aplicações da óptica na vida cotidiana disponível em https://www.coladaweb.com/fisica/optica/aplicacoes-da-optica-na-vida-cotidiana acesso em 08 jun 2021