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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Cardiovascular diseases (CVD) are one of the leading causes of death worldwide. To prevent CVD events
and further loss of life anticoagulants, like warfarin, are prescribed and administered to patients.
Nevertheless, warfarin presents a strict therapeutic window which can lead to other CVD complications
or treatment prevention.
Studies have shown that genetic determinants, such as single-nucleotide polymorphisms (SNP), can alter
the function of enzymes involved in vitamin K’s and warfarin’s metabolism and action, causing
interindividual differences in the drug response.
In this thesis, electrochemical genosensors for the detection of the vitamin K epoxide reductase complex
(VKORC1) gene polymorphisms was developed and optimized. This device detects the electrochemical
signal of the hybridization reaction between two complementary DNA sequences.
Analyzing public databases, two DNA target probes (52 bp) with the A and G nucleotide variants were
selected and designed.
The construction of the genosensor was obtained in various steps (i) Sensorial phase: creation of the
thiolated DNA and mercapto-hexanol mixed self-assembled monolayer (SAM) on the screen-printed gold
electrode (SPGE) surface; (ii) Promotion of the DNA hybridization reaction in a sandwich format (to
increase the selectivity) and (iii) Electrochemical detection of the hybridization reaction by evaluating the
reduction reaction of tetramethylbenzidine/peroxide (TMB/H2O2) substrate.
After optimizing all of the analytical parameters, the calibration curves for both sequences were
determined. A linear correlation between the analytical signal (electrochemical current) and the
corresponding DNA target concentration were obtained in the 0.50 and 1.00 nM range.
Therefore, the developed electrochemical genosensor is a promising and low-cost analytical tool to
determine and discriminate an individual’s genotype and predict the adequate warfarin dose
As doenças cardiovasculares (CVD) são uma das principais causas de morte. Para prevenir mais episódios cardiovasculares e vidas humanas anticoagulantes, como a varfarina, são prescritos e administrados aos pacientes. No entanto, a varfarina apresenta uma estrita janela terapêutica que pode levar a outras complicações cardiovasculares ou à prevenção do tratamento. Estudos realizados demonstraram que variantes genéticas, tal como os polimorfismos num único nucleotídeo (SNP), podem alterar a função das enzimas envolvidas no metabolismo e na ação da vitamina K e da varfarina, provocando diferenças interindividuais na resposta ao fármaco. Nesta dissertação foi desenvolvido e otimizado um genossensor eletroquímico para a deteção do complexo de epóxido de vitamina K (VKORC1). Este dispositivo deteta o sinal eletroquímico da reação hibridização entre duas sequências de ADN complementares. Analisando bases de dados públicas, selecionou-se e desenhou-se duas sondas de ADN alvo (52 bp) com as variantes polimórficas A e G. A construção do genossensor foi efetuada em várias etapas (i) Fase sensorial: criação de uma monocamada auto-organizada (SAM) mista constituída pelo ADN tiolado e o mercapto-hexanol (MCH) na superfície do elétrodo descartável de ouro (SPGE); (ii) Promoção da reação de hibridação do ADN em formato “sandwich” (para aumentar a seletividade) e; (iii) Deteção eletroquímica da reação de hibridação através da avaliação da reação de redução do substrato tetrametilbenzidina/peróxido (TMB/H2O2). Após a otimização de todos os parâmetros analíticos, determinou-se as curvas de calibração para ambas as sequências. Obteve-se uma correlação linear entre a corrente eletroquímica e a concentração de ADN alvo no intervalo de 0,50 e 1,00 nM. Portanto, o genossensor eletroquímico desenvolvido é uma ferramenta analítica promissora e de baixo custo para determinar e discriminar o genótipo de um indivíduo e prever a dose de varfarina adequada
As doenças cardiovasculares (CVD) são uma das principais causas de morte. Para prevenir mais episódios cardiovasculares e vidas humanas anticoagulantes, como a varfarina, são prescritos e administrados aos pacientes. No entanto, a varfarina apresenta uma estrita janela terapêutica que pode levar a outras complicações cardiovasculares ou à prevenção do tratamento. Estudos realizados demonstraram que variantes genéticas, tal como os polimorfismos num único nucleotídeo (SNP), podem alterar a função das enzimas envolvidas no metabolismo e na ação da vitamina K e da varfarina, provocando diferenças interindividuais na resposta ao fármaco. Nesta dissertação foi desenvolvido e otimizado um genossensor eletroquímico para a deteção do complexo de epóxido de vitamina K (VKORC1). Este dispositivo deteta o sinal eletroquímico da reação hibridização entre duas sequências de ADN complementares. Analisando bases de dados públicas, selecionou-se e desenhou-se duas sondas de ADN alvo (52 bp) com as variantes polimórficas A e G. A construção do genossensor foi efetuada em várias etapas (i) Fase sensorial: criação de uma monocamada auto-organizada (SAM) mista constituída pelo ADN tiolado e o mercapto-hexanol (MCH) na superfície do elétrodo descartável de ouro (SPGE); (ii) Promoção da reação de hibridação do ADN em formato “sandwich” (para aumentar a seletividade) e; (iii) Deteção eletroquímica da reação de hibridação através da avaliação da reação de redução do substrato tetrametilbenzidina/peróxido (TMB/H2O2). Após a otimização de todos os parâmetros analíticos, determinou-se as curvas de calibração para ambas as sequências. Obteve-se uma correlação linear entre a corrente eletroquímica e a concentração de ADN alvo no intervalo de 0,50 e 1,00 nM. Portanto, o genossensor eletroquímico desenvolvido é uma ferramenta analítica promissora e de baixo custo para determinar e discriminar o genótipo de um indivíduo e prever a dose de varfarina adequada
Description
Keywords
Cardiovascular diseases Electrochemical genosensors Polymorphisms Sandwich format hybridization VKORC1 Warfarin Doenças cardiovasculares Genossensores eletroquímicos Hibridação em formato em sandwich Polimorfismos Varfarina