Nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro : estratégias de síntese e funcionalização para adsorção de proteínas e detecção de anticorpos

Abstract

A detecção rápida e precisa de biomoléculas, como proteínas e anticorpos, é crucial para o avanço da biotecnologia para o diagnóstico de doenças infecciosas. Neste contexto, as nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas (SPIONs) são plataformas promissoras devido às suas propriedades únicas, como alta área de superfície, superparamagnetismo e facilidade de funcionalização. Este trabalho explora o uso de SPIONs em duas aplicações distintas, demonstrando seu potencial em biotecnologia. No primeiro capítulo, desenvolvemos SPIONs estabilizadas com tetraetoxissilano (TEOS) para a adsorção eficiente de albumina de soro bovino (BSA). Utilizando planejamento fatorial e metodologia de superfície de resposta (RSM), foi sintetizada nanopartículas com diâmetro médio de 11,06 ± 0,84 nm e capacidade de adsorção de 87,8 ± 1,79 mg de BSA por grama. As SPIONs demonstraram alta estabilidade coloidal e potencial zeta de -46,24 mV, eficazes em pH de 2 a 10 e concentrações salinas de até 1M, tornando-as ideais para a imobilização de biomoléculas. No segundo estudo, investigamos a funcionalidade das SPIONs com a proteína Spike do SARS-CoV-2 para a detecção de anticorpos IgG no sangue humano. As SPIONs foram sintetizadas por coprecipitação e funcionalizadas com (3-aminopropil) trietoxissilano (APTS), permitindo uma conjugação eficiente da proteína Spike. A caracterização por FTIR, espectroscopia Raman e difração de raios X confirmou a presença de PEG, APTS e integridade cristalina. A capacidade de adsorção máxima da proteína Spike foi de 8 ± 1,14 mg por 20 mg de SPIONs. O sensor demonstrou alta sensibilidade, com limite de detecção de 0,5 ng/mL para IgG, coletado ao ELISA. A validação com amostras de sangue humano mostrou alta sensibilidade e especificidade na detecção precoce de infecção. As SPIONs desenvolvidas demonstraram alta eficiência na adsorção de biomoléculas e sensibilidade na detecção de anticorpos, evidenciando seu potencial para diagnósticos clínicos de alta precisão. Os resultados obtidos reforçam a viabilidade dessas nanopartículas como plataformas promissoras para biossensores e outras aplicações biomédicas, abrindo caminho para avanços na detecção de doenças infecciosas