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Previous issue date: 2016-07-11 === Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) === This study presents the development of a biosensor using a microcantilever stem and its
detecting response through dynamic mode of atomic force microscopy (AFM). Responses
of different methods for immobilization of alcohol dehydrogenase enzyme were
investigated in order to accomplish a selective detection of ethanol, methanol and
isopropanol, using as arrays: self-assembly monolayer (SAM) and others arrangements
formed on Si and Si3N4 microcantilevers surface. In addition, we aimed to evaluate the
influence of the biological element immobilization process in the analytical performance of the biosensor. The process to development of a biosensor began with the activation of its surface by means of thiols and silanes with different carbon length chains, however with the same amine terminal groups (NH2). The microcantilevers activation is only possible with the oxidation of its surface and to check this process, the "High-resolution Xray
Photoelectron Spectroscopy (XPS)" technique was used. Activation of the surface was
obtained using different methods for coating of microcantilevers made only with Si (100)
and Si3N4. Subsequently to the oxidation process, the binding of the biomolecule to the
surface activated was performed using the bifunctional agent glutaraldehyde.
Microcantilevers with both sides coated by biomolecules were investigated and a tension
effect of surface was observed at a 0,3 mL/L of the target analyte. By analyzing the
performance of the biosensor for the determination of the target analyte, it was realized that APTES activation methodology for biosensors steam and self-assembled monolayers were the most suitable techniques for immobilizing the recognition biomolecule. With this preparation, the biosensor it showed less susceptible to humidity and the temperature variations, presenting a high quality factor, a faster response time, selectivity, sensitivity and durability. === Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um biossensor, utilizando a haste de
microcantilever e a detecção de sua resposta por intermédio do modo dinâmico da
microscopia de força atômica (AFM). Foram investigadas as respostas de diferentes
métodos para imobilização da enzima Álcool Desidrogenase, a fim de realizar a detecção
seletiva de etanol, metanol e isopropanol, empregando como matrizes monocamadas
auto-organizadas (SAM – Self Assembed Monolayer) e outros arranjos formados sobre a
superfície de microcantilevers de Si e Si3N4. Além disso, objetivou-se a avaliação da
influência do processo de imobilização do elemento biológico no desempenho analítico do
biossensor. O processo de desenvolvimento do biossensor iniciou-se com a ativação de
sua superfície por meio de deposição de tióis e silanos com diferentes comprimentos de
cadeias carbônicas, mas com os mesmos grupos terminais amina (NH2). A ativação de
microcantilevers somente é possível com a oxidação de sua superfície e para verificação
desse processo foi empregada a técnica “High-resolution Xray Photoelectron Spectroscopy (XPS)”. A ativação da superfície foi obtida utilizando metodologias diferentes para o recobrimento dos microcantilevers construídos somente com Si (100) e Si3N4. Posteriormente ao processo de oxidação, segue-se a ligação da biomolécula à superfície ativada pela utilização do agente bifuncional Glutaraldeído. Foram investigados microcantilevers em que ambos os lados foram revestidos com as biomoléculas e, foi constatado o efeito da tensão superficial a partir de 0,3 mL/L do analito alvo. Ao analisar o desempenho do biossensor para a determinação do analito alvo, verificou-se que nos biossensores a metodologia de ativação por vapor de (3-Aminopropyl)triethoxysilane (APTES) e com montagem em monocamadas auto-organizada foi a mais adequada para a imobilização da biomolécula de reconhecimento, com esta preparação o biossensor foi menos susceptível a umidade relativa e variações de temperatura apresentando elevado fator de qualidade, menor período de tempo de resposta, seletividade, durabilidade e sensibilidade.
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