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Publicação
Interacção de proteínas com superfícies nanoestruturadas e nanopartículas de metais nobres
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Na interface entre a Bioquímica e a Nanotecnologia surge a Bionanotecnologia, área
científica relacionada com o estudo das aplicações de biomoléculas em dispositivos de base
nanotecnológica, como por exemplo em biossensores para aplicação em diagnóstico clínico.
Neste contexto, as interacções de proteínas com superfícies nanoestruturadas e
nanopartículas de metais nobres, que constituem o objecto de estudo da presente tese, são
especialmente importantes. De facto, do estudo da estrutura e função de proteínas em
associação com tais nanoestruturas metálicas podem surgir pistas para a concepção racional
de bio-nanosensores.
A primeira parte deste trabalho consistiu no estudo espectroelectroquímico de
citocromos c3 do Tipo II e do Tipo I, adsorvidos a monocamadas auto-montadas (SAM) de
ácido mercaptoundecanóico ou de neoglicoconjugado de maltose à superfície de eléctrodos
de prata, pela aplicação de Espectroscopia de Ressonância de Raman. A SAM de
neoglicoconjugado de maltose permitiu a determinação dos potenciais de redução dos
quatro hemos para as proteínas estudadas e demonstrou um melhor desempenho
espectroelectroquímico comparativamente com a SAM de ácido mercaptoundecanóico para
ambos os citocromos c3.
Foi também estudada por Microscopia de Força Atómica (AFM), a imobilização da
ferroquelatase recombinante de fígado de rato em SAM de alcanotióis com grupos terminais
com diferentes funcionalidades, à superfície de ouro. O modo de adsorção da ferroquelatase
à superfície de ouro foi dependente do tipo de SAM, ajudando a definir superfícies
promissoras para o desenvolvimento de biossensores com elevada especificidade.
Na segunda parte deste trabalho estudou-se a formação de bionanoconjugados
constituídos por citocromo c de coração de cavalo (HCc) ou citocromo c de levedura (YCc)
com nanopartículas de ouro (AuNP) revestidas com citrato de sódio. A formação dos
bionanoconjugados foi comprovada pelo desvio para o vermelho da banda de ressonância
plasmónica superficial (SPR), aumento do valor de potencial zeta e detecção de aumento de
tamanho por AFM.
Os bionanoconjugados formados apresentaram diferentes propriedades de
superfície, que foram relacionadas com diferentes modos de ligação das proteínas às AuNP: através de uma ligação covalente pelo resíduo de cisteína 102 para YCc e através de
interacções electrostáticas para HCc.
Na perspectiva de melhorar a capacidade de adsorção da proteína à superfície das
nanopartículas formaram-se bionanoconjugados com HCc e AuNP funcionalizadas com ácido
mercaptoundecanóico (MUA). O modo de ligação electrostática parece ser mais eficaz entre
os MUA e a proteína, relativamente à superfície de citrato, demonstrando que a
funcionalização é uma estratégia eficaz para a obtenção de bionanoconjugados mais
estáveis e robustos.
Estudou-se ainda as alterações conformacionais das proteínas nos
bionanoconjugados por Espectroscopia de UV-visível, que revelou padrões de protonação de
superfície através dos diferentes valores para o pH de agregação; e Espectroscopia de
Dicroísmo Circular (CD) que demonstrou que o pH do meio determina a conformação da
proteína no bionanoconjugado.
A investigação das interacções entre proteínas e nanopartículas metálicas permite
racionalizar a formação de bionanoconjugados com novas propriedades de superfície e
potenciais aplicações em bioensaios e biossensores.
Descrição
Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Química Inorgânica pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia
Palavras-chave
Proteínas Superfícies nanoestruturadas Monocamadas automontadas Nanopartículas de ouro Citocromos do tipo c Bionanotecnologia