Plataforma nanoestruturada baseada em polímero condutor e nanopartículas metálicas no desenvolvimento de um imunossensor para leishmaniose visceral canina

Abstract

Resumo: A leishmaniose, uma doença tropical parasitária negligenciada, está distribuída em mais de 90 países ao redor do mundo. A leishmaniose visceral, forma mais grave da doença, afeta mais de 80 países e apresenta estatísticas de incidência e mortalidade mais expressivas, de acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS). No entanto, apesar dos grandes esforços empreendidos pela Organização das Nações Unidas (ONU), com a instituição dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) – que criam metas para a erradicação da doença até 2030; o cenário ainda exige mais ações. Inclusive no que diz respeito ao diagnóstico, uma vez que os métodos tradicionais de identificação dessa parasitose, sejam eles moleculares ou de detecção de anticorpos específicos, apresentam limitações. Neste sentido, uma atenção elevada tem sido dada ao desenvolvimento de novas estratégias para a detecção da doença. No presente trabalho, foi desenvolvido um imunossensor do tipo impedimétrico para a detecção de anticorpos específicos para leishmaniose visceral canina. Isso foi feito a partir da modificação de uma plataforma de baixo custo, uma malha de aço, modificada com nanoestruturas baseadas no polímero condutor polipirrol dopado com poli(4-estirenosulfonato de sódio), decoradas com nanopartículas metálicas de ouro (PPy:PSS-AuNPs). Em seguida, sobre a plataforma desenvolvida, uma monocamada auto-organizada (SAM) foi formada pela adição do ácido 3-mercaptopropiônico (3-MPA), visando uma melhor orientação do elemento de reconhecimento biológico. Duas proteínas recombinantes provenientes do protozoário Leishmania infantum (agente etiológico da leishmaniose visceral) – uma com função bem estabelecida (proteína K39) e outra com função ainda desconhecida (proteína C1); foram ancoradas à plataforma desenvolvida e exploradas como biorreceptores para a detecção de anticorpos contra L. infantum. Ambos os imunossensores se mostraram promissores para o imunodiagnóstico da leishmaniose visceral. Através da plataforma proposta (PPy:PSS-AuNPs) foi possível obter limite de detecção (LOD) de 5,79 pmol L– 1 e um limite de quantificação (LOQ) de 19,32 pmol L– 1 para K39. Para o imunossensor construído com a C1, o LOD foi de 3,91 fmol L– 1 e LOQ de 13,05 fmol L– 1. Adicionalmente, os testes com as proteínas em amostras reais dos grupos positivo e negativo para a leishmaniose visceral canina apresentaram vantagens em comparação aos métodos de diagnósticos tradicionais, como maior sensibilidade, especificidade e menor tempo de resposta. Portanto, os resultados obtidos nesta pesquisa visam contribuir para melhorias no diagnóstico sorológico da leishmaniose visceral e para a diminuição das estatísticas globais associadas a essa doença parasitária

Abstract: Leishmaniasis, a neglected tropical parasitic disease, is distributed across more than 90 countries worldwide. Visceral leishmaniasis (VL), the most severe form of the disease, affects more than 80 countries and has the highest incidence and mortality rates, according to the World Health Organization (WHO). However, despite the considerable efforts made by the United Nations (UN) – through the establishment of the Sustainable Development Goals (SDGs) which aim to eradicate the disease by 2030; the situation still requires ongoing efforts, particularly in terms of diagnosis. Traditional methods for disease identification, whether molecular or for detecting specific antibodies, have limitations. In this regard, significant attention has been dedicated towards the development of new strategies for detecting this parasitic infection. In this work, an impedimetric immunosensor was developed for the detecting of specific antibodies against canine visceral leishmaniasis. This was achieved by modifying a low-cost platform – stainless steel mesh; which was functionalized with nanostructures based on the conducting polymer polypyrrole doped with poly(4- styrenesulfonic acid sodium salt) and decorated with gold metallic nanoparticles (PPy:PSS-AuNPs). Then, a self-organized monolayer (SAM) was formed on the developed platform by adding 3-mercaptopropionic acid (3-MPA), aiming for improved orientation of the biological recognition element. Two recombinant proteins from the protozoan Leishmania infantum (the etiological agent of visceral leishmaniasis) – one with a well-stablished function (protein K39) and another with an unknown function (protein C1) – were anchored to the developed platform and explored as bioreceptors for detecting antibodies against L. infantum. Both immunosensors proved promising for the immunodiagnostic of canine visceral leishmaniasis. Through the proposed platform (PPy:PSS-AuNPs), it was possible to obtain a limit of detection (LOD) of 5.79 pmol L– 1 and quantification limit (LOQ) of 19.32 pmol L– 1 for rK39. For the immunosensor constructed with C1, the LOD was 3.91 fmol L– 1 and LOQ was 13.05 fmol L– 1. Additionally, tests with the proteins in biological fluids both positive and negative groups for canine visceral leishmaniasis showed advantages over traditional diagnostic methods, such as higher sensitivity, specificity, and shorter response time. Therefore, the results obtained in this research aim to contribute to improvements in the serological diagnosis of visceral leishmaniasis and the reduction of global statistics associated with this parasitic disease