Impedimetric immunosensor based on the Sensorial Platform of Poly(o-phenylenediamine)-AuNPs and 5-metylCytosine Antibody

Abstract

O avanço da pesquisa e desenvolvimento de relações entre o DNA metilado e a progressão de processos neoplásicos proporcionaram a elaboração de novas metodologias para a detecção da metilação das bases nitrogenadas e, consequentemente, o estudo do mecanismo epigenético da modulação de proteínas. O objetivo desse trabalho foi o desenvolvimento de um dispositivo baseado em um nanocompósito de nanopartículas de ouro (AuNPS) encapsulado em poli(o-fenilenodiamina) para o sensoriamento impedimétrico do nível global de DNA metilado em células. A plataforma sensorial foi construída por eletropolimerização de etapa única em uma solução contendo o monômero 1,2-fenilenodiamina e ácido cloroáurico sobre a superfície de um eletrodo circular impresso de ouro (BVT Tecnologies), demonstrando um possível encapsulamento de nanopartículas metálicas pela cadeia polimérica, apresentando uma maior área ativa e menor tempo de relaxação e maior sensibilidade frente ao O2. A plataforma foi construída se baseando na utilização de oxigênio como mediador redox, sem a necessidade de adição de demais mediadores redox. A elaboração do imunossensor se deu pela imobilização do anticorpo 5-metilcitosina (Ab-5-mC) na superfície do dispositivo revestido com pontos de polímero-AuNPs. Cada etapa da construção do imunossensor foi analisada a partir da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica, permitindo avaliar os fenômenos interfaciais da plataforma, a partir de uma investigação mais detalhada das características e propriedades eletroquímicas. O mecanismo de resposta do sensor foi baseado nas alterações dos valores de impedância do sistema pela interação do analito 5-metilcitosina (5-mC) em solução tampão fosfato com o anticorpo sobre rede sensível pi-conjugada do nanocompósito. Por fim, verificou-se o desempenho analítico do imunossensor de poli(o-FD)-AuNPs que apresentou um limite de detecção para impedância imaginária e absoluta de 1,73 pg mL-1 e 1,18 pg mL-1, respectivamente. O imunossensor apresentou um desempenho sensível e satisfatório para detecção de DNA metilado.

Advances in research and development of relation between methylated DNA and the progression of neoplastic processes have led to the development of new methodologies for the detection of methylation of nitrogenous bases and, consequently, the study of the epigenetic mechanism of protein modulation. The objective of this work was the development of a device based on a nanocomposite of gold nanoparticles (AuNPS) encapsulated in poly(o-phenylenediamine) for impedimetric sensing of the global level of methylated DNA in cells. The sensory platform was constructed by single-step electropolymerization in a solution containing the monomer 1,2-phenylenediamine and chloroauric acid on the surface of a circular imprinted gold electrode (BVT Technologies), demonstrating a possible encapsulation of metallic nanoparticles by the polymer chain, presenting a larger active area and shorter relaxation time and greater sensitivity to O2. The platform was built based on the use of oxygen as a redox mediator, without the need to add other redox mediators. The immunosensor was created by immobilizing the 5-methylcytosine antibody (Ab-5-mC) on the surface of the device coated with polymer-AuNPs dots. Each stage of the construction of the immunosensor was analyzed using electrochemical impedance spectroscopy technique, allowing the interfacial phenomena of the platform to be evaluated, based on a more detailed investigation of the electrochemical characteristics and properties. The sensor's response mechanism was based on changes in the system's impedance values due to the interaction of the analyte 5-methylcytosine (5-mC) in phosphate buffer solution with the antibody on the sensitive pi-conjugated network of the nanocomposite. Finally, the analytical performance of the poly(o-FD)-AuNPs immunosensor was verified, which presented a detection limit of 1.73 pg mL-1.for imaginary impedance and 1.18 pg mL-1 for absolute impedance. The immunosensor presented a sensitive and satisfactory performance for detecting methylated DNA.