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Este projeto foca-se no desenvolvimento de sensores óticos gerados a partir de resíduos orgânicos, para a determinação do vírus da síndrome respiratória aguda grave coronavírus 2 (SARS-CoV-2), responsável pela pandemia Covid-19, em águas residuais. O objetivo é permitir que uma abordagem de epidemiologia baseada em águas residuais (WBE) seja usada em sistemas de alerta precoce para surtos de Covid-19 e para monitorizar os efeitos das intervenções de saúde pública. Espera-se que este projeto seja útil para abordagens WBE de outras doenças virais.
Esta pandemia levou a uma emergência global com ~7 milhões de mortes e continua a ser uma preocupação de saúde. É importante destacar que os portadores de SARS-CoV-2 podem apresentar apenas sintimas ligeiros ou até ser assintomáticos. Sem poder rastrear esses portadores, estes podem aumentar a transmissão da doença de forma descontrolada. No entanto, o rastreamento individual pode rapidamente ultrapassar a capacidade de teste clínico. Assim, ser capaz de rastrear a Covid-19 de forma rápida e confiável é crucial para a prevenção precoce.
A abordagem da WBE é promissora para o rastreio bem-sucedido da Covid-19 e a prevenção em estágios iniciais, uma vez que as águas residuais contêm vírus excretados por indivíduos sintomáticos e assintomáticos. Na verdade, a WBE tem demonstrado ser útil para o aviso precoce de surtos de doenças, como os relacionados com vírus entéricos. Além disso, o SARS-CoV-2 já foi detetado em águas residuais em estações de tratamento de águas residuais (ETARs) e foi relatado que permanece infecioso no esgoto por dias a semanas.
No entanto, para o rastreio bem-sucedido do SARS-CoV-2 através da WBE, é necessário dispor de técnicas de deteção fiáveis. Atualmente, o método de referência para a deteção do SARS-CoV-2 é a reação em cadeia da polimerase com transcrição reversa (RT-PCR). No entanto, esta técnica requer uma grande mão-de-obra e tem tempos de processamento longos, podendo falhar e f  |
Resumo
Este projeto foca-se no desenvolvimento de sensores óticos gerados a partir de resíduos orgânicos, para a determinação do vírus da síndrome respiratória aguda grave coronavírus 2 (SARS-CoV-2), responsável pela pandemia Covid-19, em águas residuais. O objetivo é permitir que uma abordagem de epidemiologia baseada em águas residuais (WBE) seja usada em sistemas de alerta precoce para surtos de Covid-19 e para monitorizar os efeitos das intervenções de saúde pública. Espera-se que este projeto seja útil para abordagens WBE de outras doenças virais.
Esta pandemia levou a uma emergência global com ~7 milhões de mortes e continua a ser uma preocupação de saúde. É importante destacar que os portadores de SARS-CoV-2 podem apresentar apenas sintimas ligeiros ou até ser assintomáticos. Sem poder rastrear esses portadores, estes podem aumentar a transmissão da doença de forma descontrolada. No entanto, o rastreamento individual pode rapidamente ultrapassar a capacidade de teste clínico. Assim, ser capaz de rastrear a Covid-19 de forma rápida e confiável é crucial para a prevenção precoce.
A abordagem da WBE é promissora para o rastreio bem-sucedido da Covid-19 e a prevenção em estágios iniciais, uma vez que as águas residuais contêm vírus excretados por indivíduos sintomáticos e assintomáticos. Na verdade, a WBE tem demonstrado ser útil para o aviso precoce de surtos de doenças, como os relacionados com vírus entéricos. Além disso, o SARS-CoV-2 já foi detetado em águas residuais em estações de tratamento de águas residuais (ETARs) e foi relatado que permanece infecioso no esgoto por dias a semanas.
No entanto, para o rastreio bem-sucedido do SARS-CoV-2 através da WBE, é necessário dispor de técnicas de deteção fiáveis. Atualmente, o método de referência para a deteção do SARS-CoV-2 é a reação em cadeia da polimerase com transcrição reversa (RT-PCR). No entanto, esta técnica requer uma grande mão-de-obra e tem tempos de processamento longos, podendo falhar e fornecer resultados falso-negativos em casos de infeção confirmada. Assim, são necessários métodos de deteção mais fiáveis.
Neste trabalho, propomos explorar uma solução nanotecnológica desenvolvendo sensores óticos baseados em pontos de carbono (CDs) fotoluminescentes e com upconversion (UC) . Os sensores óticos geralmente usam variações dependentes da concentração na fotoluminescência emitida pelo sensor para detetar e quantificar o analito alvo. A espectroscopia de fotoluminescência tem sido amplamente utilizada para a deteção direta de diferentes compostos devido à sua simplicidade operacional, alta sensibilidade e procedimento de medição rápido.
Os CDs são nanopartículas de carbono com forte emissão de luz, excelente estabilidade, biocompatibilidade e baixa toxicidade. Além disso, os CDs podem ser produzidos em massa a partir de resíduos orgânicos através de sínteses hidrotermal e por micro-ondas sustentáveis. Isso é bastante atrativo, pois o uso de resíduos como fonte de carbono para CDs favorecerá uma abordagem de economia circular.
Neste trabalho, desenvolveremos CDs à base de resíduos com fotoluminescência forte, cuja superfície será funcionalizada com recetores de DNA que se hibridam seletivamente com sequências de RNA conhecidas do vírus SARS-CoV-2. A deteção será através da medição do efeito dependente da concentração na fotoluminescência dos CDs devido à ligação seletiva do SARS-CoV-2 às sequências de recetores de DNA.
Para compensar a excitação típica de CDs no UV-Vis, que geralmente é demasiado energética para matrizes complexas como águas residuais, forneceremos UC aos CDs. Este processo ótico é particularmente adequado para matrizes complexas, pois podem absorver fotões de baixa energia (2 ou mais) na região do NIR e emitir um na zona UV-Vis. Em comprimentos de onda NIR, a autofluorescência é evitada e, gerando um forte aumento do rácio sinal/ruído. Assim, fornecer luminescência UC aos CDs permitirá a criação de um sensor sensível para o SARS-CoV-2.
A prova de conceito será fornecida demonstrando a determinação analítica do SARS-CoV-2 em matriz de águas residuais, que serão fornecidas pelas ETARs da área municipal do Porto, Portugal, utilizando os CDs de resíduos propostos para sensores óticos. Os esforços serão concentrados na otimização da seletividade e na diminuição dos limites de deteção e quantificação em direção às sequências de RNA-alvo do SARS-CoV-2.
Esta equipa é especialmente adequada para este projeto, pois apesar de ser formada por investigadores jovens, combina anos de experiência no desenvolvimento de CDs para differentes aplicações, incluindo o seu uso como nanosensores óticos, sendo reconhecida pela excelência das suas contribuições. A adequação da equipa é aumentada pela inclusão do Dr. Algarra e Prof. Dr. Kumar como consultores internacionais. O 1º é especialista em nanosensores óticos, como foco em CDs, enquanto o 2º tem experiência em luminescência UC. Além disso, todos têm colaborado com sucesso nos últimos anos. |