Campus de Goiabeiras, Vitória - ES

Artificial Intelligence and the detection of Sars-CoV-2 by Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) and Raman Scattering

Summary: SARS-CoV-2 é o último coronavírus conhecido a infectar seres humanos em um número que no primeiro quadrimestre de 2020, chega a aproximadamente e milhões de casos em mais de 161 países. Relatos recentes baseados em experimentos estruturais e bioquímicos têm mostrado que a ligação do receptor humano ACE2 e a proteína spike de SARS-CoV-2 possui um local de clivagem polibásico (furina) funcional no limite S1 – S2 através da inserção de 12 nucleotídeos. Devido a elevada transmissibilidade, várias medidas não farmacológicas, como a redução do fluxo urbano e o incentivo à etiqueta sanitária tem sido incentivadas pelas agências de saúde em todo o mundo e pela OMS visando reduzir a progressão da epidemia. No meio da emergência global de saúde pública COVID-19, é recomendável, portanto, que se aprimorem os procedimentos analíticos de detecção do SARS-CoV-2 visando o desenvolvimento de metodologias simplificadas, em tempo real e de custo acessível. Nesse sentido, esta proposta visa o desenvolvimento de nanosensores de baixo custo baseados em ressonância plasmônica de superfície localizada (LSPR) e espalhamento Raman associados à ferramentas de Inteligência Artificial (IA) para detecção rápida e confiável do SARS-CoV-2. Os nanosensores propostos baseiam-se na utilização de anticorpos específicos para proteínas virais ou aptâmeros para reconhecimento da sequência do DNA viral na superfície de nanopartículas de ouro (plasmônicas). Assim, a presença do analito (SARS-CoV-2) poderá ser detectado em baixíssimas concentrações, haja vistas a mudança visualizada no espectro eletromagnético pela alteração na superfície plasmônica dos nanomateriais. É válido ressaltar que o método proposto já foi parcialmente desenvolvido para outro analito por este grupo de pesquisa (UFES-IFES), inclusive tendo sido destaque em uma das revistas científicas mais renomadas do grupo Nature (https://www.nature.com/articles/s41598-019-50424-5). As mesmas amostras analisadas via LSPR serão estudadas via Espalhamento Raman, técnica que apresenta grande eficiência no processo de detecção de materiais orgânicos associados à nanopartículas metálicas. Os resultados obtidos deverão ser inseridos em um banco de dados on-line chamado Lab Analytics, que possui a capacidade de avaliar de maneira inteligente os resultados, dando ao usuário um diagnóstico preciso em poucos segundos. Desse modo, os usuários administradores poderão acompanhar o número de casos confirmados e definir estratégias sociais regionais ou localizadas. A ideia é a criação de método simples, confiável e rápido aplicado ao processo de detecção do SARS-CoV-2. Além disso, o sistema proposto baseado em LSPR e/ou espalhamento Raman poderão ser aplicados em futuros eventos de reemergência no caso de novos mutantes virais, haja vista a versatilidade do nanosensor proposto, mudando apenas do ligante de reconhecimento viral (anticorpo ou aptâmero).

Starting date: 2020-04-26
Deadline (months): 36

Participants:

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Coordinator * Eustaquio Vinicius Ribeiro de Castro
Researcher * Rodrigo Ribeiro Rodrigues
Researcher * Daniel Cruz Cavaliéri
Researcher * Marco Cesar Cunegundes Guimarães
Researcher * Adilson Ribeiro Prado

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