Dinâmica de biomoléculas em superfícies sólidas utilizando espectromicroscopia

• Processo: 20/10724-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2021
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Frank Nelson Crespilho
• Beneficiário: Giovana Rossi Mendes
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/22214-6 - Rumo à convergência de tecnologias: de sensores e biossensores à visualização de informação e aprendizado de máquina para análise de dados em diagnóstico clínico, AP.TEM
• Assunto(s): Biotecnologia Espectroscopia Espectromicroscopia de infravermelho Proteínas Complexo antígeno-anticorpo Superfícies sólidas Imunoensaio Imunoglobulina G Imunoglobulina M COVID-19 SARS-CoV-2
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: espectromicroscopia na região do infravermelho | interação antígeno-anticorpo | monitoramento in situ | Proteinas | Espectroscopia e biodispositivos

Resumo

Microrganismos, biomoléculas e biomembranas geralmente são imobilizados em superfícies sólidas (substratos de ouro, silício, quartzo, vidro, carbono, nanopartículas etc.) quando se pretende estudá-los e/ou aplicá-los em biotecnologia. Isso inclui o uso de fungos e bactérias em bioeletrodos de biocélulas a combustível, enzimas em biossensores, membranas em organ-on-a-chip, cultura de células em sistemas microfluídicos e sistemas antígeno-anticorpo em imunoensaios de cromatografia. Neste projeto, pretende-se estudar alguns sistemas modelos por Espectromicroscopia na Região do Infravermelho (µ-FTIR), ou seja, uma técnica que permite a geração de imagens químicas em superfícies sólidas, onde as variações na frequência de vibração das ligações químicas são monitoradas ponto-a-ponto com resolução espacial. Ênfase se dará a µ-FTIR com detector FPA (FPA, do inglês focal plane array), que possibilita a obtenção de imagens químicas com resolução da ordem de 2,7 µm, permitindo a análise da dinâmica de biomoléculas em diferentes matrizes. Tal detector propicia, ainda, a coleta simultânea de espectros referentes a 4096 regiões isoladas, com elevada significância estatística. Destaca-se a relevância dessa técnica no estudo de eventos moleculares de difícil acesso em espectrofotômetros convencionais. Devido a relevância em aplicação em biotecnologia, selecionaram-se três grandes grupos de amostras: i) proteínas imobilizadas em diferentes substratos sólidos para a determinação de mecanismos de interação/agregação proteína-matriz por meio da análise de sua estrutura secundária; ii) interação IgG e IgM para COVID-19 (coronavírus SARS-COV-2) e a proteínas de membrana (ex. RBD); iii) monitoramento in situ do processo de fermentação alcoólica da levedura Saccharomyces cerevisiae, em que a glicose é convertida em etanol.

Publicações científicas

(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)

SEDENHO, GRAZIELA C.; MODENEZ, IAGO; MENDES, GIOVANA R.; CRESPILHO, FRANK N.. The role of extracellular polymeric substance matrix on Saccharomyces cerevisiae bioelectricity. Electrochimica Acta, v. 393, OCT 10 2021. (20/10724-0, 18/22214-6, 19/15333-1, 15/22973-6, 19/12053-8)

MENDES, GIOVANA ROSSI; MODENEZ, IAGO DE ASSIS; CAGNANI, GIOVANA ROSSO; COLOMBO, RAFAEL N. P.; CRESPILHO, FRANK NELSON. Exploring Enzymatic Conformational Dynamics at Surfaces through μ-FTIR Spectromicroscopy. Analytical Chemistry, v. 95, n. 30, p. 9-pg., 2023-07-17. (20/10724-0, 21/05665-7, 19/15333-1, 19/12053-8, 18/22214-6, 22/09164-5)