Sensores miniaturizados para COVID-19 e paracetamol: uma abordagem simples e de baixo-custo
dc.contributor.advisor1 | Coltro, Wendell Karlos Tomazelli | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8302650734477213 | |
dc.contributor.referee1 | Coltro, Wendell Karlos Tomazelli | |
dc.contributor.referee2 | Souza , Endler Marcel Borges de | |
dc.contributor.referee3 | Pedrino, Gustavo Rodrigues | |
dc.contributor.referee4 | Meloni, Gabriel Negrão | |
dc.contributor.referee5 | Chaves, Andrea Rodrigues | |
dc.creator | Moreira, Nikaele Sousa | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/1293350775246475 | |
dc.date.accessioned | 2024-11-08T19:03:47Z | |
dc.date.available | 2024-11-08T19:03:47Z | |
dc.date.issued | 2024-10-09 | |
dc.description.abstract | This work describes the development of miniaturized sensors on accessible and low-cost substrates to detect the spike protein (S) of the SARS-CoV-2 virus and paracetamol in whiskey samples. Protein S is a marker associated with COVID-19, which is present on the external part of the virus and has an affinity with the human angiotensin-converting enzyme 2 (hACE2), allowing the infection of human cells. Therefore, its detection is of great importance for an early diagnosis of the disease. In this context, polyester microplates were developed for the colorimetric detection of this protein in biological samples based on a direct ELISA assay for rapid detection and with less use of reagents, in addition to good clinical accuracy. A linear range was obtained in protein S concentrations of 0-10 μg mL-1, with a coefficient of determination (R2) equal to 0.991 and a limit of detection 0.44 μg mL-1. The proposed methodology revealed satisfactory intraplate and interplate repeatability with standard deviation values below 7.7%. Thirty-seven saliva and swab samples from positive and negative patients were evaluated for the presence of the virus. The results were consistent with the RT-PCR method, showing 100% sensitivity and 85.71% specificity for saliva samples. For nasopharyngeal samples, sensitivity was 90% and specificity was 100%. In addition, it revealed diagnostic accuracy above 94%, indicating that the proposed method can predict more than 94% of the samples correctly. Adulteration of whiskey is a common practice in nightclubs due to the high cost of these original drinks. Counterfeiters often add medications or pharmaceuticals to mask the effects of a hangover, for example, paracetamol, as it is an over-the-counter analgesic indicated for the treatment of headaches. Therefore, distance-based detection of paracetamol in whiskey samples using a paper-based microfluidic analytical device (μPAD) is imperative since the use of paper substrate offers excellent benefits, such as accessibility, portability, and the ability to detect paracetamol without expensive instrumentation. Optimal detection conditions were achieved by introducing 5 μL of a mixture containing 7.5 mmol L-1 of Fe(III) and K3[Fe(CN)6] into the detection zone, together with 12 μL of whiskey samples into the sample zone. The method showed linear behavior in the 15 to 120 mg L-1 concentration range, with R2 equal to 0.998. Paracetamol was quantified in spiked samples using the proposed method, and the results were compared with those of a spectrometric method. No significant differences were observed at the 95% confidence level. The method determined approximately 1 drop of the drug paracetamol of 200 mg mL-1 in 1 L of solution, demonstrating excellent sensitivity. Therefore, the proposed methods are alternatives for practical, simple and economical analyses and reduce the consumption of samples, reagents and waste. Then, they have great potential to be used in the field for clinical applications in diagnosing COVID-19 and forensic applications for detecting paracetamol in beverages. | eng |
dc.description.resumo | Este trabalho descreve o desenvolvimento de sensores miniaturizados em substratos acessíveis e de baixo custo para detecção da proteína spike (S) do vírus SARS-CoV-2 e de paracetamol em amostras de uísques. A proteína S é um marcador associado à COVID-19, que está presente na parte externa do vírus e tem afinidade com a enzima conversora de angiotensina humana 2 (hACE2) permitindo a infecção de células humanas. Logo, sua detecção é de grande importância para um diagnóstico precoce da doença. Nesse contexto, foram desenvolvidas microplacas de poliéster para detecção colorimétrica dessa proteína em amostras biológicas com base em ensaio ELISA direto, para detecção rápida e com menor uso de reagentes, além de boa precisão clínica. Foi obtida uma faixa linear nas concentrações de proteína S de 0-10 μg mL-1, com coeficiente de determinação (R2) igual a 0,991 e limite de detecção de 0,44 μg mL-1. A metodologia proposta revelou repetibilidade intraplaca e interplaca satisfatória com valores de desvio padrão inferiores 7,7%. Foram avaliadas 37 amostras de saliva e swab de pacientes positivos e negativos para a presença do vírus. Os resultados foram consistentes com o método de RT-PCR, apresentando sensibilidade de 100% e especificidade de 85,71% para as amostras de saliva. Para as amostras nasofaríngeas, a sensibilidade foi de 90% e a especificidade de 100%. Além disso revelou precisão diagnóstica acima de 94%, indica que o método proposto pode prever mais de 94% das amostras corretamente. A adulteração de uísques é uma prática comumente realizada em casas noturnas, devido ao alto custo dessas bebidas originais. Os falsificadores geralmente adicionam medicamentos ou produtos farmacêuticos para mascarar os efeitos da ressaca, por exemplo o paracetamol, por ser um analgésico vendido sem prescrição médica, indicado para o tratamento de dor de cabeça. Logo, detecção de paracetamol baseada na distância em amostras de uísque usando um dispositivo analítico microfluídico baseado em papel (μPAD) é imprescindível, dado que o emprego do substrato de papel oferece grandes benefícios, como acessibilidade, portabilidade e capacidade de detectar paracetamol sem instrumentação de alto custo. As condições ideais de detecção foram alcançadas introduzindo 5 μL de uma mistura contendo 7,5 mmol L-1 de Fe (III) e K3[Fe(CN)6] na zona de detecção, juntamente com 12 μL de amostras de uísque na zona de amostra. O método apresentou comportamento linear na faixa de concentração de 15 a 120 mg L-1, com R2 igual a 0,998. O paracetamol foi quantificado em amostras enriquecidas utilizando o método proposto, e os resultados foram comparados com um método espectrométrico, e não foram observadas diferenças significativas no nível de confiança de 95%. O método foi capaz de determinar cerca de 1 gota do medicamento paracetamol de 200 mg mL-1 em 1 L de solução, demonstrando excelente sensibilidade. Portanto, os métodos propostos são alternativas para análises práticas, simples e econômicas, além de reduzir o consumo de amostras, reagentes e resíduos. Sendo assim, apresentam grande de potencial para serem utilizados no campo para aplicações clínica no diagnóstico de COVID-19 e forense para detecção de paracetamol em bebidas. | |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | |
dc.identifier.citation | MOREIRA, N. S. Sensores miniaturizados para COVID-19 e paracetamol: uma abordagem simples e de baixo-custo. 2024. 118 f. Tese (Doutorado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2024. | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13634 | |
dc.language | por | |
dc.publisher | Universidade Federal de Goiás | |
dc.publisher.country | Brasil | |
dc.publisher.department | Instituto de Química - IQ (RMG) | |
dc.publisher.initials | UFG | |
dc.publisher.program | Programa de Pós-graduação em Química (IQ) | |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | en |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
dc.subject | Vírus SARS-CoV-2 | por |
dc.subject | Proteína S | por |
dc.subject | Paracetamol | por |
dc.subject | Uísques | por |
dc.subject | Substratos alternativos | por |
dc.subject | Colorimetria | por |
dc.subject | SARS-CoV-2 virus | eng |
dc.subject | S protein | eng |
dc.subject | Whiskeys | eng |
dc.subject | Alternative substrates | eng |
dc.subject | Colorimetry | eng |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA | |
dc.title | Sensores miniaturizados para COVID-19 e paracetamol: uma abordagem simples e de baixo-custo | |
dc.title.alternative | Miniaturized sensors for COVID-19 and paracetamol: a simple and low-cost approach | eng |
dc.type | Tese |