Biossensores Microbianos e suas Aplicações Ambientais Ambientais
20
Biossensores Microbianos e suas Aplicações Ambientais FIOCRUZ – Brazil Ambientais Paulo R G Barrocas Paulo R. G. Barrocas [email protected] Departamento de Saneamento e Saúde Ambiental Departamento de Saneamento e Saúde Ambiental Escola Nacional de Saúde Pública – FIOCRUZ
Transcript of Biossensores Microbianos e suas Aplicações Ambientais Ambientais
Biossensores Microbianos e suas Aplicações
Ambientais
FIOCRUZ – Brazil
Ambientais
Paulo R G BarrocasPaulo R. G. [email protected]
Departamento de Saneamento e Saúde AmbientalDepartamento de Saneamento e Saúde AmbientalEscola Nacional de Saúde Pública – FIOCRUZ
BiossensoresDefinição, Princípios, Características &
FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
ç , p ,Classificações dos Biossensores
Bi Mi bi DNA R bi tBiossensores Microbianos:DNA Recombinante, Genes de Resistência e Sinalizadores
Biossensor para estudo da biodisponibilidade do Hg
Aplicações dos Biossensores & Biossensores Comerciais disponíveisp
Perspectivas Futuras dos Biossensores
2
BiossensoresFIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
Produção Acadêmica sobre Biossensores a partir da década de 1980Simpósio nos EUA em 1984Simpósio nos EUA em 1984 Periódico: Biosensor and Bioeletronics em 1985
3Barrocas et al., 2008
Biossensores
Nova Abordagem: Biossensores
FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
Nova Abordagem: Biossensores
Definição:ç
“Biossensor é um sistema integrado e independente,
contendo um elemento biológico, responsável pela
detecção do analito, em contato direto com um
elemento transdutor o qual converte a reaçãoelemento transdutor, o qual converte a reação
biológica em um sinal mensurável”4Rodriguez-Mozaz et al., 2005
Biossensores
Princípio dos Biossensores:
FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
Princípio dos Biossensores:
5Nakamura & Karube, 2003
Biossensores
Características e Vantagens dos Biossensores
FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
Características e Vantagens dos Biossensores
6Rodriguez-Mozaz
et al., 2004
BiossensoresClassificação dos
FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
çBiossensores:
Método de Conversão doConversão do Sinal
Elemento Biológico deBiológico de Detecção
7Rodriguez-Mozaz et al., 2004
Biossensores
Princípio dos Biossensores Microbianos:
FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
Princípio dos Biossensores Microbianos:
8Köhler et al., 2000
9
BiossensoresConstrução do
FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
Biossensor Microbiano: Tecnologia do DNATecnologia do DNA Recombinante Gene Sinalizador Promotor do Gene Promotor do Gene
de Resistência
Ramanathan et al., 1994
10
BiossensoresMecanismos
FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
Genéticos de ResistênciaResistência Bacteriana a
Metais:
Silver, 1988
11
BiossensoresGenes de Sinalização de Biossensores Microbianos:FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
Bioluminescência é conveniente: análises in vivo e reutilizáveis
Relação direta como o Metabolismo Celular: Biodisponibilidade
Köhler et al., 2000
BiossensoresExemplos: Biossensores MicrobianosFIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
Específicos
Genéricos Genéricos (ex: toxidade)
12Köhler et al., 2000
13
Biossensoresg p )
Cl total (mM) Hg species (%)H (OH) o H (Cl) o H (Cl) H (Cl) 2
Exemplo: Biossensor de HgFIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
Hg(OH)2o Hg(Cl)2
o Hg(Cl)3- Hg(Cl)4
2-
0.005 99.8 0.20.1 61.1 38.71 1.6 97.6 0.8
Complexos neutros de Hg sãomais Biodisponíveis que
300 100 )
100 40 31.8 28.3150 26.4 31.5 42
p qcomplexos aniônicos
200
250
300
708090100
ecie
s (%
)
100
150
200
RLU
30405060
ral H
g sp
0
50
1 0E 03 1 0E 02 1 0E 01 1 0E 00 1 0E 01 1 0E 02 1 0E 030102030
Neu
t
1.0E-03 1.0E-02 1.0E-01 1.0E+00 1.0E+01 1.0E+02 1.0E+03Chloride (mM)
0.2 nM Hg(II) 0.4 nM Hg(II) 0.6 nM Hg(II) Model
14
BiossensoresÁreas de Aplicações dos Biossensores:
FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
p ç
Clínica
Alimentos
A bi t l Ambiental Monitoramento/Screeningg
Avaliação da Biodisponibilidade
A li ã d Ef it /T i id d
Avaliação de Risco Ambiental Avaliação do Efeito/Toxicidade
Exemplos: DBO, Fenol, Fosfato, Metais e Pesticidas
Risco Ambiental
15
BiossensoresExemplos da Aplicação de Biossensores a
FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
Amostras Ambientais:
Rodriguez-Mozaz et al., 2005
16
BiossensoresBiossensores Comerciais existentes no mercado:
FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
Rodriguez-Mozaz et al., 2005
BiossensoresBiossensores Comerciais existentes no
FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
mercado:
RIANA RIANA
17Rodriguez-Mozaz
et al., 2005
18
BiossensoresPerspectivas Futuras dos Biossensores:FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
Aperfeiçoamento das Tecnologias dos Transdutores Nanotecnologia & Miniaturização
Matrizes Multi-sensores
Desenvolvimento de Novos Bioelementos Biomateriais desenvolvidos por Engenharia Genética
Materiais Sintéticos
Aperfeiçoamento das Técnicas de Construção Imobilização
19
BiossensoresPerspectivas Futuras dos Biossensores:
FIOCRUZ – Brazil Paulo R.G. Barrocas
Desenvolvimento de novos Biossensores para a Análise de Contaminantes Emergentes;g ;
Ferramenta para avaliação rápida de amostras ambientais in loco;ambientais in loco;
Possível uso na biorremediação de áreas contaminadas;
Aumento do número de Patentes e de SistemasAumento do número de Patentes e de Sistemas Comerciais no mercado;
Desenvolvimento de Estações AnalíticasDesenvolvimento de Estações Analíticas Autônomas Integradas Remotamente.
P l R G B
20Mudanças Climáticas
FIOCRUZ B il Paulo R.G. BarrocasFIOCRUZ – BrazilFIOCRUZ Brasil
