Imagem funcional em escala nanométrica de interfaces biológicas

• Processo: 21/00800-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2024
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2029
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Gabriel Negrão Meloni
• Beneficiário: Gabriel Negrão Meloni
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São Paulo
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/21344-7 - Desenvolvimento de nanoeletrodos e nanopipetas e sua integração como sondas multifuncionais de microscopia eletroquímica de varredura/microscopia de condutância iônica de varredura para investigação do metabolismo de células individuais., BP.IC; 25/17476-5 - Dinâmica de resposta celular a desafios químicos transitórios e controlados provocados por técnicas eletroquímicas, BP.DD; 25/00970-7 - Optoeletroquímica: O papel de entidades únicas no comportamento de sistemas abióticos., BP.DD; 24/18651-2 - Instrumentação analítica acessível - do ensino à pesquisa, BP.IC; 24/14586-1 - Desenvolvimento de Instrumentação Eletroquímica: Do Avançado ao Baixo Custo, BP.DD
• Assunto(s): Eletroquímica Biologia celular Metabolismo Escala nanométrica Química analítica Bioeletromagnetismo Microscopia eletroquímica de varredura
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Analytical Chemistry | bio-electricity | Cell biology | metabolism | scanning probe microscopy | Ultramicroelectrode | Eletroquímica

Resumo

A maioria dos processos biológicos dependem ou resultam em um gradiente de espécies carregadas ou eletroativas. A extensão desse gradiente é mantida firmemente pelos organismos vivos por meio de processos metabólicos (homeostase). Investigar, monitorar e até mesmo perturbar temporariamente esses equilíbrios pode fornecer informações sobre os processos metabólicos associados e, portanto, esses gradientes de concentração podem ser vistos como marcadores da atividade metabólica. Ferramentas eletroquímicas são comumente empregadas para investigar estes gradientes em grande população. Essas implantações carecem da resolução temporal (transporte de massa lento) e espacial (grande tamanho físico) necessária para monitorar os processos localizados e dinâmicos que acontecem nos organismos vivos. Além disso, elas são cegas para as heterogeneidades populacionais e não podem distinguir as diferenças sutis entre os indivíduos em uma amostra ou as heterogeneidades distribuídas ao longo de um único indivíduo. As técnicas de microscopia eletroquímica de varredura superam essas deficiências e podem ser usadas para investigar entidades singulares (nano-partículas, células, organismos) com resoluções de nanômetros e microssegundos, embora apenas para um baixo volume de amostras. Este projeto irá desenvolver novas técnicas de microscopia eletroquímica de varredura, contando com software e hardware modernos, capazes de entregar medições de alta resolução espacial e temporal, e capazes te alto volume de amostras, e implantá-las para investigar a dinâmica complexa do metabolismo dos organismos vivos. Essas técnicas serão casadas com microscopias óptica (software e hardware), aumentando a densidade de informações adquiridas do sistema e ajudando a comunicar de maneira efetivamente com a área biológica. Essas técnicas serão usadas para investigar o metabolismo celular no nível de um único organismo (e organela), empregando desafios para o organismo e monitorando sua resposta com resolução incomparável. O desafio eletroquímico e o sinal adquirido serão calibrados usando modelos de método de elemento finitos, permitindo um controle preciso do desafio e nos permitindo investigar propriedades e processos complexos dos organismos. (AU)

Publicações científicas

(5)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

VELOSO, WILLIAM B.; MELONI, GABRIEL N.; ARANTES, IANA V. S.; PRADELA-FILHO, LAURO A.; MUNOZ, RODRIGO A. A.; PAIXAO, THIAGO R. L. C.. Gold film deposition by infrared laser photothermal treatment on 3D-printed electrodes: electrochemical performance enhancement and application. ANALYST, v. 149, n. 15, p. 11-pg., 2024-06-17. (21/00205-8, 22/03382-0, 21/00800-3, 19/15065-7, 23/00246-1, 22/11346-4)

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CREMIN, KELSEY; MELONI, GABRIEL N.; SOYER, ORKUN S.; UNWIN, PATRICK R.. Single-Cell Analysis with Spatiotemporal Control of Local pH. ACS MEASUREMENT SCIENCE AU, v. 5, n. 1, p. 10-pg., 2025-01-06. (21/00800-3)