Biossensores eletroquímicos com acetilcolinesterase e produtos naturais para o controle de formigas cortadeiras

dc.contributor.advisor1Fernandes, João Batista
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2691336077459602
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2924-3327
dc.contributor.authorSilva, Gabriele Fernanda da
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2551192820936508
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0003-0671-789X
dc.contributor.refereeFernandes, João Batista
dc.contributor.refereeFilho, Edenir Rodrigues Pereira
dc.contributor.refereeNascimento, Evair Dias
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2691336077459602
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3394181280355442
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9857559420758198
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-2924-3327
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0003-0608-0278
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-2821-2094
dc.date.accessioned2025-11-28T19:06:01Z
dc.date.issued2025-08-25
dc.description.abstractAgriculture is an essential sector for the Brazilian economy but faces major challenges in pest control, such as leaf-cutting ants (Atta and Acromyrmex), which are responsible for significant losses in agricultural and forestry productivity. Although synthetic pesticides are still widely used, their side effects on human health, the environment, and non-target organisms drive the search for safer and more selective alternatives. In this work, disposable electrochemical biosensors were developed using acetylcholinesterase (AChE) enzymes extracted from leaf-cutting ants (AsAChE-A and AsAChE-B) and electric eel (EelAChE). The enzymes were immobilized on magnetic particles and applied to screen-printed carbon electrodes. The immobilization process was optimized with the aid of central composite design (CCD), allowing the determination of optimal conditions with 1.4 mg/mL of magnetic particles, 7 µg/mL of AChE, and an immobilization time of 30 minutes. The constructed biosensors demonstrated sensitivity toward the specific inhibitor malathion. The limits of detection (LOD) were 2.6 nM for AsAChE-A and 14 nM for AsAChE-B. These results reinforce the applicability of native enzymes from leaf-cutting ants in analytical devices for inhibitor screening, with potential for the development of selective and sustainable bioinsecticides. The sensors also showed sensitivity and selectivity toward galantamine, another anticholinesterase inhibitor, in addition to being applicable to the screening of microbial extracts associated with ant nests. This proposal proves promising as a tool for the identification of new bioinsecticidal compounds, contributing to more ecological and specific pest control with lower environmental impact.eng
dc.description.resumoA agricultura é um setor essencial para a economia brasileira, mas enfrenta grandes desafios no controle de pragas, como as formigas cortadeiras (Atta e Acromyrmex), responsáveis por expressivas perdas na produtividade agrícola e florestal. Embora os pesticidas sintéticos ainda sejam amplamente utilizados, seus efeitos colaterais sobre a saúde humana, o meio ambiente e organismos não-alvos impulsionam a busca por alternativas mais seguras e seletivas. Neste trabalho, foram desenvolvidos biossensores eletroquímicos descartáveis utilizando as enzimas acetilcolinesterases (AChE) extraídas de formigas cortadeiras (AsAChE-A e AsAChE-B) e de enguia elétrica (EelAChE). As enzimas foram imobilizadas em partículas magnéticas e aplicadas em eletrodos de carbono serigrafados. O processo de imobilização foi otimizado com auxílio do planejamento composto central (PCC), permitindo determinar a condição ideal com 1,4 mg/mL de partículas magnéticas, 7 µg/mL de AChE e tempo de imobilização de 30 minutos. Os biossensores construídos demonstraram sensibilidade frente ao inibidor específico malation. Os limites de detecção (LD) foram de 2,6 nM para AsAChE-A e 14 nM para AsAChE-B. Esses resultados reforçam a aplicabilidade das enzimas nativas de formigas cortadeiras em dispositivos analíticos para triagem de inibidores, com potencial para o desenvolvimento de bioinseticidas seletivos e sustentáveis. Os sensores demonstraram ainda sensibilidade e seletividade frente a galantamina, outro inibidor anticolinesterásico, além de serem aplicáveis à triagem de extratos microbianos associados ao ninho das formigas. A proposta mostra-se promissora como ferramenta para identificação de novos compostos bioinseticidas, contribuindo para um controle de pragas mais ecológico e específico, com menor impacto ambiental.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.identifier.citationSILVA, Gabriele Fernanda da. Biossensores eletroquímicos com acetilcolinesterase e produtos naturais para o controle de formigas cortadeiras. 2025. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23111.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23111
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQ
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectFormiga cortadeira
dc.subjectBiossensor eletroquímico
dc.subjectAcetilcolinesterase
dc.subjectProdutos naturais
dc.subjectLeaf-cuttingeng
dc.subjectElectrochemical biosensorseng
dc.subjectAcetylcholinesteraseeng
dc.subjectNatural productseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::QUIMICA DOS PRODUTOS NATURAIS
dc.subject.ods2. Fome Zero e Agricultura Sustentável
dc.titleBiossensores eletroquímicos com acetilcolinesterase e produtos naturais para o controle de formigas cortadeiras
dc.title.alternativeElectrochemical biosensors with acetylcholinesterase and natural products for the control of leaf-cutting antseng
dc.typeDissertação

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