Introdução
Biossensores eletroquímicos baseados em capacitância quântica têm se destacado como uma estratégia promissora para diagnósticos point-of-care (PoC) sensíveis, rápidos e miniaturizados. Ao explorar perturbações na estrutura eletrônica interfacial induzidas por eventos de reconhecimento molecular, esses dispositivos permitem amplificação do sinal analítico sem o uso de marcadores ou nanomateriais. No contexto do diagnóstico de Mpox, há uma necessidade crescente por plataformas de baixo custo e alta acurácia. A integração de mecanismos de detecção quântica a plataformas microfabricadas surge, portanto, como uma alternativa robusta e escalonável para aplicações clínicas.
Objetivo
Este trabalho teve como objetivo transferir uma estratégia de biossensoriamento baseada em eletroquímica quântica para uma plataforma microfabricada, além de desenvolver um biossensor eletroquímico label-free integrado a um chip eletroquímico ultradenso, visando atender aos requisitos de baixo custo, alta capacidade de testagem e elevada acurácia para a detecção do vírus Mpox.
Resultados
Inicialmente, foi desenvolvido um chip microfabricado contendo eletrodos de trabalho definidos por uma camada dielétrica de SU-8 e projetados para análises em configuração de três eletrodos, utilizando contraeletrodo e eletrodo de referência externos. Para a imobilização do peptídeo redox, diferentes métodos de tratamento superficial foram avaliados, incluindo ciclagem eletroquímica ácido/base e tratamentos por plasma de O?, Ar e N?. A caracterização por voltametria cíclica e espectroscopia de capacitância demonstrou que o plasma de oxigênio promoveu o perfil eletroquímico mais favorável, com potenciais formais bem definidos, menores valores de ?Ep e um aumento significativo da capacitância quântica (Cq). A influência da potência do plasma de O? foi então investigada sistematicamente (100, 150 e 200 W), sendo observado um aumento progressivo da resposta capacitiva com o incremento da potência, o que levou à definição de 200 W como a condição ótima.
Com a superfície otimizada, o desempenho analítico do biossensor para detecção de Mpox foi avaliado. Um resultado central foi a demonstração da modularidade da plataforma, na qual o ajuste da potência do plasma permitiu controlar a detectabilidade do sensor. O biossensor apresentou um limite de detecção ultrabaixo de 27,3 × 10?²¹ g mL?¹, superando significativamente biossensores eletroquímicos previamente reportados. Ensaios de seletividade confirmaram a resposta específica à proteína A29 em comparação com analitos não específicos. Estudos complementares por XPS, AFM, KPFM e mapeamentos por XPS e Raman corroboraram os efeitos do plasma de oxigênio, confirmaram a distribuição homogênea do peptídeo redox e evidenciaram a robustez e estabilidade do biossensor.
Conclusões
Os resultados obtidos demonstram a viabilidade da transferência de uma estratégia de biossensoriamento baseada em capacitância quântica para uma plataforma microfabricada e compatível com processos de fabricação em larga escala. A engenharia de superfície por plasma de O2 mostrou-se central no desempenho do biossensor, não apenas ao viabilizar a imobilização eficiente do peptídeo redox, mas também por constituir um método rápido, reprodutível e compatível com o tratamento simultâneo de múltiplos chips. Além disso, o ajuste da potência do plasma permitiu a modulação controlada da resposta analítica, conferindo à plataforma um caráter modular e possibilitando o controle da detectabilidade.
Comissão Organizadora
Pedro Alves da Silva Autreto
Comissão Científica
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