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TitleDispositivos biossensoriais baseados na associação de biomoléculas a superfícies de ouro
Author(s)Cautela, Maria Margarida de Almeida
Advisor(s)Coutinho, Paulo J. G.
Lanceros-Méndez, S.
KeywordsBiossensores
Superfícies de ouro
Sistema avidina-biotina
Deposição não eletrolítica
Funcionalização
Biosensors
Gold surfaces
Avidin-biotin system
Electroless deposition
Functionalization
Issue date10-Mar-2017
Abstract(s)As superfícies de ouro têm propriedades optoelectrónicas e físico-químicas únicas, o que as torna excelentes superfícies para o desenvolvimento de plataformas de bioreconhecimento (biossensores). O ouro pode ser funcionalizado com diferentes tipos de moléculas que, por sua vez, promovem o reconhecimento de bioentidades de interesse, resultando na alteração das propriedades físico-químicas da superfície e na geração de sinais detetáveis. Este trabalho teve como objetivo a exploração de interações da superfície de ouro com moléculas funcionais que, mais tarde, promovem a imobilização de proteínas, p.ex. avidinas, como passo crucial no desenvolvimento de dispositivos biossensoriais baseados nas interações biotina-avidina. Os sistemas biotina-avidina foram escolhidos devido à sua afinidade, alta especificidade e, por fim, estabilidade. Para este fim, foram fabricados diferentes materiais de ouro para estudar interações biomoleculares: i) filmes de ouro depositados em lâminas de vidro de forma a tornar possível a organização de proteínas em monocamadas auto-montadas (self-assembled monolayers – SAMs), e ii) as nanopartículas em forma de esferas e nanovaras (nanorods) que foram utilizados como estruturas avançadas para diagnóstico. Estas superfícies foram funcionalizadas com compostos contendo tiol numa extremidade e o éster hidroxisuccinimida ou a própria biotina na outra extremidade. Alternativamente, as moléculas de funcionalização continham uma cadeia de ligação de polietilenoglicol (PEG) inerte adequado para aplicações dentro do corpo humano, uma vez que diminui a ligação não específica de bioentidades. Tanto a avidina comercial como as suas análogas recombinantes (Switchavidin e ChiAVD) foram imobilizadas com sucesso nas superfícies de ouro pré-funcionalizadas. De forma resumida, esta dissertação representa a base de estudos futuros para a investigação da deteção de biomoléculas de interesse via alterações nas superfícies. Estas alterações podem ser detetadas através de métodos óticos e/ou elétricos, tais como espetroscopia de absorção/reflexão e/ou ressonância de plasmão de superfície.
Gold surfaces have unique optoelectronic and physico-chemical properties that make them excellent surfaces for the development of biorecognition platforms (biosensors). Gold can be functionalized with different kind of molecules that in turn promote recognition of bioentities of interest, resulting in alteration of the surface physico-chemical properties and in the generation of detectable signals. This work aimed to explore the gold surface interactions with functional molecules that further allow immobilization of proteins, e.g. avidins, as crucial steps in the development of biosensor devices based on biotin-avidin interactions. The biotin-avidin systems were chosen because of their affinity, high specificity and ultimately stability. To this end, different gold materials were fabricated to study the biomolecule interactions: i) gold films were prepared on glass slides to elucidate the organization of proteins in self-assembled monolayers, and ii) nanoparticles of spherical shape and in the form of nanorods were used as advanced nanostructures for diagnostic purposes. These surfaces were functionalized with thiol-bearing hydroxysuccinimide ester or biotin itself. Alternatively, the functionalization molecules contained an inert polyethylene glycol (PEG) linker chain, suitable for in- body applications, as it decreases non-specific attachment of bioentities. Both commercial avidin and charge neutralized recombinant mutants (reversible switchavidin and thermostable chimeric avidin) were successfully immobilized on the pre-functionalized gold. This thesis represents the basis for future studies that will investigate the detection of biomolecules of interest via alterations on gold surfaces. The interactions are detectable via optical and/or electrical methods, such as absorption/reflection and/or surface plasmon resonance.
TypeMaster thesis
DescriptionDissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas
URIhttp://hdl.handle.net/1822/45514
AccessRestricted access (UMinho)
Appears in Collections:BUM - Dissertações de Mestrado
CDF - FAMO - Dissertações de Mestrado/Master Thesis
CDF - FCD - Dissertações de Mestrado/Master Thesis

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