A Nanobiosensor Based on 4-Hydroxyphenylpyruvate Dioxygenase Enzyme for Mesotrione Detection

Autor(es)

Garcia, Pamela Soto ^[1] ; Dario Moreau, Alberto Luis ^{[1, 2]} ; Magalhaes Ierich, Jessica Cristiane ^[1] ; Araujo Vig, Ana Carolina ^[1] ; Higa, Akemi Martins ^[1] ; Oliveira, Guedmiller S. ^[1] ; Abdalla, Fabio Camargo ^[3] ; Hausen, Moema ^[1] ; Leite, Fabio L. ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Fed Sao Carlos, Dept Phys Chem & Math, Nanoneurobiophys Res Grp, BR-18052780 Sao Carlos, SP - Brazil

^[2] Fed Inst Educ Sci & Technol Itapetininga, BR-18202000 Itapetininga - Brazil

^[3] Univ Fed Sao Carlos, Dept Biol, Lab Struct & Funct Biol, BR-18052780 Sao Carlos, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: IEEE SENSORS JOURNAL; v. 15, n. 4, p. 2106-2113, APR 2015.
• Citações Web of Science: 11

Resumo

The herbicide residue from intensive agricultural activity provokes environmental disturbances and human health injuries. Among the enzymatic disruptor herbicides, mesotrione is able to inhibit 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (HPPD), which plays a key role in the carotenoid synthesis. Therefore, enzyme-based sensors are innovative options for monitoring herbicides used in agriculture. Compared to the standard sensors, biosensors have assorted advantages, such as practicality, quick response, low cost, and high sensitivity. A nanobiosensor was developed herein based on HPPD for mesotrione detection. Theoretically, the molecular docking and molecular dynamics simulation estimated the interacting regions of HPPD with mesotrione. Experimentally, the atomic force microscope tip functionalization with HPPD immobilized in self-assembled monolayers was confirmed by fluorescence microscopy and atomic force spectroscopy. The cross-linker N-(3-dimethylaminopropyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride was responsible for properly preserving the enzyme on the tip. The nanobiosensor proposed here was successfully able to detect mesotrione molecules. Such effectiveness in the development of nanobiosensors promises reliable, precise, and low-cost techniques, which apply to a broad range of issues, from ecology to medicine. (AU)

• Processo FAPESP: 07/05089-9 - Desenvolvimento de nanobiossensores usando a espectroscopia de força atômica: aplicação na detecção de pesticidas
• Beneficiário: Fabio de Lima Leite
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Apoio a Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 14/12082-4 - Modelagem molecular das interações do complexo antígeno-anticorpo na investigação de doenças desmielinizantes autoimunes
• Beneficiário: Jéssica Cristiane Magalhães Ierich
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 13/09746-5 - Desenvolvimento de nanobiossensores utilizando técnicas computacionais avançadas
• Beneficiário: Gued Souza
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 11/17840-6 - Ação do cádmio e do Roundup® original em órgãos internos de Bombus morio e Bombus atratus (Hymenoptera: Bombini)
• Beneficiário: Fábio Camargo Abdalla
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 13/21958-8 - Avaliação molecular da Imunoglobulina G (IgG) usando modelagem por homologia para aplicação em nanobiossensores
• Beneficiário: Ana Carolina Araujo Vig
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 10/00463-2 - Estudo de materiais biológicos usando a microscopia de força atômica
• Beneficiário: Gabrielle de Almeida Ribeiro
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 10/04599-6 - Estudo de "superfícies inteligentes" para desenvolvimento de nanobiossensores
• Beneficiário: Aline Cristine Nanuh da Silva
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Processo FAPESP: 08/57859-5 - Controle biorracional de insetos pragas
• Beneficiário: Maria Fátima das Graças Fernandes da Silva
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático