Biotecnologia e Biomedicina

A fosforescência do triptofano em moléculas de proteína está ganhando destaque como uma ferramenta para o estudo da dinâmica e estrutura proteica. O tempo de vida da fosforescência do triptofano, τ, varia de acordo com o ambiente local e a conformação da molécula de proteína.

A amostra descrita aqui consiste em fragmentos de DNA de 35 bases com grupos tiol depositados sobre uma espessa camada de ouro. Embora este experimento possa ser realizado ao ar livre, é importante estudar tais amostras em uma configuração de biossensor, onde a interação desejada entre o DNA enxertado e diferentes soluções analíticas possa ser caracterizada. O desempenho do elipsômetro espectroscópico de modulação de fase UVISEL permite o estudo altamente sensível e seletivo da cinética e quantificação dessas interações.

Esta nota de aplicação demonstra que a plataforma SPRi HORIBA Scientific é adequada para a análise de interações moleculares baseadas em aptâmeros. Para esse fim, a interação entre a proteína IgE humana, um anticorpo envolvido em reações alérgicas, e um aptâmero específico para IgE humana⁴ é apresentada como prova de conceito.

Descrição das vantagens de combinar o uso de chips de peptídeos com a detecção direta sem marcadores, como a obtida por meio de imagens SPR (SPRi).

Embora os biochips dedicados à análise celular tenham despertado interesse no desenvolvimento de novas ferramentas para fins de diagnóstico e pesquisa, a tecnologia de microarrays desempenha um papel crucial na detecção de interações; além disso, a detecção óptica por meio da Imagem de Ressonância de Plásmon de Superfície (SPRi) combina ambas as técnicas e oferece grande interesse para a medição direta em tempo real da ligação à superfície celular sem a necessidade de marcadores.

A espectroscopia Raman com intensificação de superfície (SERS) é uma poderosa técnica analítica baseada em plasmônica para biossensoriamento. O efeito SERS depende de nanoestruturas que precisam ser projetadas para maximizar os fatores de intensificação e a especificidade molecular. Além da modelagem numérica, uma ferramenta analítica capaz de gerar imagens da intensificação localizada seria um diferencial importante.

Foram comparadas as abordagens de acoplamento de SPR com LC-MS e espectrometria de massa baseada em ProteinChip (SELDI) como meio de identificar proteínas capturadas em superfícies de DNA.

Os receptores acoplados à proteína G (GPCRs), a maior família de proteínas integrais de membrana, participam da regulação de muitas funções fisiológicas e são considerados um dos alvos terapêuticos de maior sucesso para um amplo espectro de doenças (aproximadamente 30% dos medicamentos atualmente comercializados). No entanto, apesar de seu potencial farmacológico, não existem ligantes clinicamente úteis para a maioria dos GPCRs. Os GPCRs são extremamente hidrofóbicos, caracterizados por sete hélices α transmembranares. Esses receptores requerem um ambiente lipídico para manter a estrutura, conformação e atividade nativas. Tipicamente, os GPCRs são expressos em baixos níveis nos tecidos nativos.

A utilização de moléculas de baixo peso molecular nas indústrias de descoberta de medicamentos e agroalimentar tornou-se cada vez mais importante ao longo de um século de pesquisa farmacêutica e desenvolvimento científico na agricultura e na área farmacêutica.

Entre os possíveis biossensores de fluorescência para monitoramento e imagem médica e bioquímica estão os flavonoides, compostos presentes em muitas plantas e seus produtos, como chá, chocolate e vinho tinto.

Esta aplicação destaca o desenvolvimento de um chip de oligossacarídeos (funcionalização da superfície, densidade de imobilização, comprimento do espaçador) na mesma plataforma SPRi, utilizando polímeros condutores. Esses resultados são ilustrados por meio do exemplo de interações entre HS e a quimiocina SDF-1α.

Embora a escala de tempo da fluorescência seja adequada para acompanhar muitos processos biológicos, frequentemente há necessidade de monitorar esses processos em escalas de tempo mais longas.

Os genes podem sofrer mutações de diversas maneiras. O tipo mais simples de mutação envolve a alteração de uma única base ao longo da sequência de um determinado gene (semelhante a um erro de digitação em uma palavra escrita incorretamente). Em outros casos, uma ou mais bases podem ser adicionadas ou excluídas. Às vezes, segmentos de uma molécula de DNA também podem ser repetidos, excluídos ou movidos acidentalmente.

Nossa tecnologia SPRi (Imagem por Ressonância de Plásmon de Superfície) é capaz de medir interações biológicas multiplexadas sem marcadores em meios complexos como o soro. Demonstraremos a capacidade de monitorar interações específicas entre peptídeos e proteínas imobilizados provenientes de soros imunes não purificados, utilizando uma química de superfície SAM de cistamina/glutaraldeído na superfície do biochip.

A prevalência de alergias no mundo situa-se entre 30 e 40%. Apesar da existência de tratamentos médicos como anti-histamínicos e dessensibilização, esse número continua a aumentar. Assim, nesta nota de aplicação, a identificação e a caracterização química de aeroalérgenos por microscopia Raman permitirão prevenir a exposição de pessoas com alergias respiratórias a esse tipo de alérgeno no ar interior e exterior.

Mais de 20% da população europeia sofre de alergias respiratórias. Muitos fatores podem causar essas disfunções imunológicas. O objetivo desta prova de conceito é demonstrar que a Imagem por Ressonância de Plásmon de Superfície (SPRi) é uma técnica adequada para detectar alérgenos.

A caracterização de amostras à base de proteínas utilizando espectroscopia de fluorescência é fundamental para avançar nossa compreensão da estrutura, interações e dinâmica biomolecular, que são cruciais para a descoberta de fármacos, biofísica e biologia celular. No entanto, os pesquisadores enfrentam desafios persistentes.

HORIBA fornece à indústria farmacêutica, empresas de biotecnologia e laboratórios de pesquisa acadêmica instrumentação de alto desempenho baseada na tecnologia SPRi (Imagem por Ressonância de Plásmon de Superfície). Para demonstrar o poder dessa tecnologia, realizamos um experimento baseado na interação antígeno-anticorpo. Uma química de superfície original, combinada com um processo eletroquímico, permite o acoplamento rápido de biomoléculas à camada de ouro (copolimerização de polipirrol) no topo de um prisma de vidro.

As amostras podem ser valiosas. Ou você não quer desperdiçá-las, ou pode não ter muita matéria-prima disponível. Proteínas biológicas e enzimas, por exemplo, são frequentemente obtidas em pequenos volumes e podem ser caras.

Diversos substitutos para materiais ósseos têm sido pesquisados e desenvolvidos para uso ortopédico, clínico e cirúrgico atualmente. Nos últimos anos, pesquisas têm sido conduzidas ativamente em materiais protéticos ósseos com composição semelhante à do osso vivo, e a necessidade de um método para medir o teor de carbono nesses materiais está aumentando.

Este artigo descreve a caracterização TERS de sistemas de bicamadas fosfolipídicas binárias depositadas sobre uma lamínula revestida com ouro. Essas amostras são utilizadas como modelos para a visualização direta e quimiosseletiva da distribuição de um constituinte lipídico em escala nanométrica.

Uma ampla gama de elementos está presente nas plantas. Alguns elementos existem para desempenhar papéis importantes como nutrientes ou enzimas vegetais, enquanto outros se acumulam inesperadamente devido à poluição ambiental. Embora seja importante compreender as concentrações globais de elementos individuais sob uma perspectiva nutricional e ecotoxicológica, a distribuição desses elementos também é fundamental para uma melhor compreensão dos mecanismos de metabolismo e absorção pelas plantas.

A distribuição de elementos é importante para a compreensão do metabolismo em amostras biológicas. Amostras biológicas contêm água ou gás e, portanto, não podem ser medidas em um ambiente de vácuo total, pois seriam significativamente afetadas ou danificadas. O exclusivo modo de vácuo parcial ou o modo de purga com hélio da Série XGT-9000 permitem a análise de amostras biológicas sem comprometer a sensibilidade aos elementos leves.

Micronódulos de cálcio foram identificados em folhas de amoreira, e imagens mapeadas por fluorescência de raios X (XRF) mostraram uma correlação entre a concentração de nódulos e a idade da folha. Em um estudo separado, investigou-se a absorção de poluentes de metais pesados pelas plantas, com imagens de alta resolução adquiridas rapidamente para mostrar a distribuição de chumbo na folha.

O efeito do zinco na cicatrização de úlceras gástricas foi investigado – imagens mapeadas de amostras de tecido mostram evidências de acúmulo de zinco no tecido ulcerado. Em um estudo separado, um otólito de peixe (osso do ouvido) foi analisado para revelar sua composição elementar heterogênea e estrutura física.

A espectroscopia Raman e a espectroscopia Raman de ressonância provaram ser ferramentas de pesquisa importantes para investigar as relações estrutura-função em enzimas.

Uma plataforma de imagem que combina microscopia Raman com tecnologia de imagem hiperespectral e de campo escuro aprimorada foi utilizada para estudar seções de tecido pulmonar contendo nanotubos de carbono. Ela permitiu a fácil identificação das regiões contendo os nanotubos de carbono, seguida pela caracterização espectroscópica da composição química.

A sílica é atualmente um dos materiais industriais mais importantes, cujas nanopartículas são formadas por meio de um processo sol-gel.

O estudo do oxigênio singlete (¹O₂) é de interesse, principalmente, por ser uma espécie altamente reativa. Ele pode ser produzido por fotossensibilização, geralmente de uma molécula como um corante ou porfirina. Assim, pela seleção adequada do sensibilizador, na presença de oxigênio e luz, o ¹O₂ pode ser gerado seletivamente. Do ponto de vista biológico, ele tem a capacidade de danificar e destruir células, o que despertou o interesse em seu uso como agente anticancerígeno na terapia fotodinâmica (PDT).

A avaliação analítica rápida e quantitativa da cárie dentária é essencial em qualquer estudo sobre os fatores ambientais que a promovem. Essa informação é fundamental para determinar quais produtos odontológicos são mais eficazes para retardar ou interromper a progressão da cárie.

Os recentes avanços na tecnologia CMOS permitem que a imagem de tempo de vida de campo amplo, com a capacidade de medir FLIM em tempo real, seja empregada para investigar amostras móveis e cinética, bem como para imagens remotas.

Esta nota de aplicação descreve a tecnologia FLIM e sua implementação utilizando os instrumentos FLIMera e InverTau da HORIBA. Esses instrumentos, baseados na contagem de fótons únicos correlacionados no tempo (TCSPC), aprimoram a microscopia de fluorescência ao fornecer um mecanismo de contraste adicional baseado no tempo de vida da fluorescência.

Acessórios de mistura rápida para realizar medições de fluxo interrompido têm encontrado aplicação na caracterização de interações e reações que ocorrem em solução.

Esta nota técnica descreve a fluorescência cinética como uma técnica analítica para quantificar espécies não fluorescentes. A técnica é aplicada à determinação de tiamina (vitamina B1) em solução.

A escolha do grupo protetor é de crucial importância para o sucesso de muitas etapas na síntese orgânica e na manipulação de moléculas polifuncionais, uma vez que pode prevenir a formação de subprodutos e reações indesejadas.

Este estudo demonstra a aplicação da medição da Matriz de Excitação-Emissão para monitorar as condições do meio de cultura celular durante a proliferação de células de mamíferos.

Quando o Dr. Charles Mazel, do Departamento de Ciências Físicas (Andover, MA), decidiu fazer medições de fluorescência em corais, ele começou a procurar o instrumento certo. O instrumento teria que ser transportável e capaz de suportar o movimento de inclinação e guinada a bordo de um navio.

Os processos biológicos podem ser rastreados através do estudo da expressão gênica por meio de um "baliza molecular" (DNA de fita simples, ssDNA), um oligonucleotídeo em forma de grampo com um fluoróforo (doador) e um supressor (aceitador).

A luz polarizada que incide sobre uma molécula fluorescente resulta em fluorescência polarizada. Essa emissão polarizada retorna gradualmente à fluorescência não polarizada, dependendo da difusão rotacional e de outros fatores.

Os espectros de fluorescência de fluoróforos intrínsecos de proteínas têm sido amplamente estudados e utilizados na investigação de eventos biológicos. Os fluoróforos nativos em tecidos humanos incluem NADH, colágeno, elastina, triptofano, tirosina, porfirinas e FAD.

Os potenciais benefícios para a saúde decorrentes da atividade antioxidante da curcumina, comumente encontrada na cúrcuma (Curcuma longa L.), têm atraído o interesse de diversos grupos de pesquisa.

Esta nota de aplicação explora o uso do Duetta para uma aplicação comum de absorbância, a aplicação da proteína A280.

Por meio de seu software intuitivo, o Duetta permite diversas medições relacionadas a biomoléculas como DNA, RNA e proteínas, incluindo concentração de proteínas, pureza de DNA/RNA, determinação da concentração de uma amostra desconhecida com base em uma curva de calibração padrão, testes de aprovação/reprovação e todas as medições padrão relacionadas à fluorescência e absorbância.

Foi desenvolvido um modelo murino de aterosclerose humana no qual os animais não possuem o gene ApoE; esses animais são chamados de camundongos ApoE knockout. Essas duas medições — os resultados da análise da aorta de um camundongo ApoE knockout e os resultados do estudo químico — indicam que os depósitos globulares contêm colesterol dissolvido em ácido graxo e, portanto, podem ser usados como um indicador precoce do processo de aterosclerose em modelos animais durante o desenvolvimento de fármacos.

A espectroscopia Raman confocal está começando a ser reconhecida como uma técnica de alto potencial para o estudo não invasivo de tecidos biológicos e da pele humana em condições in vivo. A espectroscopia Raman pode ser aplicada para obter informações sobre a composição molecular da pele até centenas de micrômetros abaixo da superfície cutânea.

Ao acoplar a espectroscopia Raman à microscopia, é possível obter informações espectrais completas com uma resolução espacial da ordem de 1 µm. No entanto, o efeito Raman é um fenômeno fraco e sua sensibilidade nem sempre é ideal, principalmente ao analisar componentes intracelulares, que geralmente apresentam concentrações relativamente baixas.

A microscopia Raman é uma técnica que se mostrou extremamente valiosa em uma ampla gama de aplicações. Na pesquisa biomédica, sua relevância para a identificação altamente seletiva de biomoléculas, incluindo aminoácidos e proteínas, DNA/RNA e fármacos quimioterápicos, está sendo rapidamente reconhecida. No entanto, a eficiência do espalhamento Raman é baixa, os tempos de coleta podem ser longos e os limites de detecção, elevados.

A espectroscopia Raman foi avaliada como um método não invasivo de análise do DNA espermático e da influência da radiação UV sobre os espermatozoides. Os resultados mostram que a espectroscopia Raman, combinada com a análise multivariada, fornece informações reprodutíveis e precisas sobre o DNA espermático, bem como sobre o efeito e a localização dos danos.

Métodos rápidos e não invasivos para investigações clínicas e não clínicas em tecidos biológicos são cada vez mais necessários. A imagem Raman em microescala pode responder a questões cruciais sobre a morfologia e a evolução estrutural do tecido cerebral de macacos.

A identificação de microrganismos contaminantes é uma questão importante de segurança pública em diversas áreas, como o controle de qualidade de alimentos e a fabricação de produtos farmacêuticos e cosméticos. Pesquisas anteriores demonstraram o potencial da espectroscopia Raman, em combinação com métodos quimiométricos, para investigar amostras em massa, bem como células individuais de bactérias e leveduras, para classificação em nível de espécie e cepa.

Tradicionalmente, a espectroscopia Raman tem sido uma técnica utilizada por cientistas de materiais, físicos ou químicos, mas, à medida que a instrumentação continua a evoluir, o potencial da Raman em aplicações biológicas e médicas está sendo rapidamente reconhecido, principalmente devido ao alto conteúdo de informação fornecido e à excelente tolerância à água.

Reduzir o tempo de resposta é um objetivo primordial no diagnóstico clínico. Avaliamos o poder de discriminação da espectroscopia Raman na análise de microcolônias de nove espécies bacterianas e uma levedura diretamente em meio de cultura sólido após um tempo de incubação reduzido para 6 horas (em comparação com 24 horas para macrocolônias). Essa abordagem, que minimiza o preparo da amostra e o tempo de cultura, permitiria retomar a cultura após a identificação para realizar testes de suscetibilidade a antibióticos.

Nesta nota de aplicação, a SERS é utilizada para estudar o comportamento da glicoproteína αIIbβ3, que desempenha um papel crucial na trombose (coagulação sanguínea patológica que pode reduzir ou interromper completamente o suprimento de sangue para tecidos e órgãos, levando ao infarto do miocárdio ou acidente vascular cerebral).

Neste estudo, demonstramos as capacidades do ViewSizer 3000 como um instrumento de análise baseado em NTA de última geração, a fim de medir e caracterizar com precisão e eficiência vesículas extracelulares (VE) por meio do tamanho e da concentração das partículas.

O uso de nanopartículas para administração de fármacos é uma importante área de pesquisa que combina as ciências da vida com a nanotecnologia. Embora a definição estrita de nanopartícula esteja entre 1 e 100 nm, podemos estender o limite superior de tamanho, no contexto desta aplicação, até aproximadamente 500 nm. A difração a laser oferece a vantagem de permitir a medição de partículas maiores.

Diversas pesquisas têm sido realizadas explorando o uso de nanopartículas compostas de biopolímeros como veículo para administração de fármacos. Grande parte da análise do tamanho de partículas nessa área tem sido feita utilizando espalhamento dinâmico de luz (DLS). No entanto, certos materiais apresentam partículas maiores que estão fora do limite superior de detecção do DLS, mas dentro da capacidade de difração a laser.

Os lipossomas são vesículas bicamadas compostas por fosfolipídios derivados de materiais naturais ou sintéticos. São utilizados principalmente na área farmacêutica para o tratamento de câncer, como carreadores de fármacos quimioterápicos até o local do tumor. A medição precisa e rápida do tamanho dos lipossomas é essencial para o desenvolvimento de sistemas de liberação de fármacos inovadores e eficazes.