Desenvolvimento de biossensor para monitoramento do tratamento de doença intensificada pela poluição de áreas urbanas

Abstract

A urbanização de forma desordenada pode acarretar consequências que afetam a saúde pública, como o acúmulo de poluentes na atmosfera. Estudos têm demonstrado que o benzeno e a exposição à radiação ionizante podem estar relacionados ao aumento no risco de casos de leucemia. A leucemia linfoblástica aguda (LLA) é o principal tipo de câncer infantil e um dos tratamentos se refere a aplicação da enzima asparaginase (Asnase) no paciente, com consequente eliminação da célula leucêmica. Entretanto, o corpo pode produzir anticorpos anti-asparaginase, (anti-Asnase) que inibem a atividade enzimática e, portanto, atenuam o efeito farmacológico do tratamento. Desta maneira, o monitoramento desses anticorpos nos pacientes contribui para a eficiência do tratamento. Por isso, o desenvolvimento de novos métodos que permitam essa análise de forma simples, precisa e seletiva é de grande interesse. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um biossensor eletroquímico para o monitoramento dos anticorpos produzidos pelo organismo humano durante o tratamento da leucemia infantil. Para isso, a enzima Asnase foi imobilizada sobre a superfície de um eletrodo impresso de carbono usando nanocompósito constituído por nanopartícula magnética de Fe3O4 recoberta com quitosana. A interação do anticorpo com a enzima imobilizada gera um imunocomplexo na superfície do eletrodo bloqueando o fluxo de corrente elétrica, resultando na diminuição do sinal. Após otimização do tempo de interação entre nanocompósito e enzima, tempo de interação entre nanocompósito e a superfície do eletrodo e pH de imobilização da biomolécula, o biossensor apresentou linearidade entre as concentrações 0,1 e 10 μg.mL-1 do anticorpo, com limite de detecção foi de 150 ng.L-1. Além disso, o dispositivo se mostrou seletivo e apresentou reprodutibilidade de construção com erro padrão relativo de 3,3%. Na aplicação em amostra o erro foi de 11,6%. A partir dos resultados obtidos, verificou-se que o biossensor apresentou perspectivas satisfatórias para monitoramento do anticorpo anti-Asnase durante o tratamento da leucemia infantil.

The disorganized urbanization can have consequences in public health, such as the accumulation of pollutants in the atmosphere. Studies have shown that benzene and exposure to ionizing radiation may be related to an increased risk of leukemia. Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the main type of childhood cancer and one of the treatments involves the use of the enzyme asparaginase, with the consequent elimination of the leukemic cell. However, the body can produce anti-asparaginase antibodies, which mitigate the pharmacological effect of the treatment. In this way, the monitoring of these antibodies in patients contributes to the efficiency of the treatment. Therefore, the development of new methods that allow this analysis in a simple, precise and selective way is of great interest. In this context, the aim of this work was the development of an electrochemical biosensor for monitoring the antibodies by the organism during the treatment of childhood leukemia. For this, the enzyme asparaginase was immobilized on the surface of a printed carbon electrode using a nanocomposite made up of a Fe3O4 magnetic nanoparticle covered with chitosan. The interaction of the antibody with the immobilized enzyme generates a bi-layer on the surface of the electrode blocking the flow of electrical current, resulting in decreased signal amplitude. After optimizing the interaction time between nanocomposite and enzyme, the interaction time between nanocomposite and electrode surface and the immobilization pH of the biomolecule, the biosensor showed linearity for concentrations of the antibody between the 0.1 and 10 μg.mL-1, with a limit of detection 150 ng.L-1. In addition, the device was selective and showed reproducibility of construction with a relative standard error of 3.3%. In the sample application, the error was 11.6%. From the results obtained, it was found that the biosensor presented satisfactory prospects for monitoring the anti-Asnase antibody during the treatment of childhood leukemia.