Perguntas dos Testes Flashcards
Figura do SAW (não esta nos slides) identificar o tipo de biossensor e descrever o princípio de
funcionamento.
A imagem representa um biossensor de ondas acústicas SAW (Surface Acustic Wave Sensor), um tipo de biossensor de massa.
Estes sensores funcionam através da propagação de ondas acústico-elétricas, quer ao longo ou através de uma combinação da espessura e da superfície do cristal. O dispositivo consiste, basicamente, em 2 elétrodos de metal inter-ligados simetricamente, evaporados para a superfície de um cristal piezoelétrico de substrato fino e planar.
Em suma, o sinal elétrico AC num dos elétrodos gera uma onda acústica que é recebida pelo outro elétrodo, situada a alguns mm do lado oposto do substrato, onde é convertida num sinal elétrico. A onda penetra no cristal a uma profundidade de um lambda e a sua Transmitancia será afetada pela espécie imobilizada na superfície.
Como é obtida a sensibilidade dos mass sensitive sensors?
A sensibilidade dos mass sensitive sensor é dada através do coeficiente específico para o modo acústico, da área efetiva da região de sensorização do cristal (A) e da frequência de ressonância do mesmo (f0). Deste modo, para aumentar a sensibilidade, convém diminuir o A e/ou aumentar o f0 e/ou o K. (escolher um material com um K elevado).
3 imagens, pede para indicar qual delas pode ser utilizada para absorvência e justificar
?
Porque é que a fluorescência pode ser mais sensível que a absorvência
No caso da fluorescência, a intensidade da luz emitida (If) é diretamente proporcional à intensidade da luz incidente (I0). Isso significa que, quanto maior for a intensidade da luz incidente na amostra, maior será a intensidade da luz emitida e detectada pelo fotodetector. Assim, para uma mesma amostra, a detecção de concentrações mais baixas de analito torna-se possível, já que a fluorescência é sensível à variação na intensidade da luz incidente.
Por outro lado, na espectrofotometria por absorção, para uma mesma amostra (mesma concentração e espessura óptica), a transmitância (T) permanece constante, já que a intensidade da luz transmitida e detectada aumenta proporcionalmente à intensidade da luz incidente (I0). Nesse caso, a absorvância (A), que é a quantidade de luz absorvida pela amostra, também permanece constante, uma vez que a porcentagem de luz absorvida é a mesma, independentemente da intensidade da luz incidente.
Portanto, a sensibilidade do transdutor por fluorescência em comparação com o transdutor por absorção se deve à resposta da fluorescência à intensidade da luz incidente, o que permite detectar concentrações mais baixas de analito de forma mais eficiente.
Vantagens dos SPR face aos óticos? (5)
Os biossensores SPR desempenham um papel muito importante na deteção de substâncias em escalas nanométricas. Além da sua sensibilidade, possuem outras vantagens, como: versatilidade, flexibilidade, o facto de não necessitarem de marcadores (basta o elemento biológico), elevada velocidade de análise (não é preciso esperar que a reação entre o analito e os reagentes esteja completa).
Qual é a característica que os filmes metálicos devem ter num SPR?
Os filmes metálicos num SPR têm que ter eletrões na banda de valência (é bom terem uma resposta SPR estreita).
Dizer 3 tipos de filmes metálicos e suas vantagens/desvantagens
Metais possíveis: prata, ouro, cobre, alumínio, sódio e irídio.
- A prata possui uma resposta SPR muito boa (estreita), mas é suscetível à oxidação, o que não é
favorável, principalmente para biossensores, dado que o meio biológico é rico em O2. - O ouro é o mais utilizado, pois tem uma boa biocompatibilidade(?), sendo fácil de lhe adicionar
camadas biológicas. No entanto, não tem uma resposta tão estreita como a prata. - Para além disso, o irídio é demasiado caro, o sódio é muito reativo e o cobre e alumínio apresentam
uma resposta SPR muito alargada.
De que é que depende o angulo de ressonância de um SPR?
O tipo de medição do SPR pode ser angular, em que a alteração do movimento leva à alteração do ângulo de ressonância. Este ângulo de ressonância depende de 3 fatores:
- Das propriedades do filme metálico (a espessura do filme metálico afeta o índice de refração do material, que afeta o ângulo do feixe refletido);
- do lambda do feixe incidente;
- Do índice de refração do meio, de ambos os lados do filme metálico.
Como n é sensível à temperatura, é importante que esta se mantenha aproximadamente constante (delta n -> delta angulo).
substrato com 50um de espessura que corresponde a um caminho ótico de 50um. Objetivo contruir
um biochip para medições por absorvência. Como faríamos para aumentar o caminho ótico. Fazer esquema e circuito elétrico que permita obter um sinal elétrico proporcional à absorvência. Dizer os problemas que a solução poderia trazer relativamente à implementação tradicional.
Para aumentar o caminho ótico num biochip para medições por absorvência, uma abordagem comum é a utilização de guias de onda ópticos.
Os guias de onda ópticos são estruturas que permitem a propagação da luz ao longo de um caminho definido, aumentando assim o comprimento efetivo pelo qual a luz interage com a amostra. Vou esboçar um esquema para isso:
- Os guias de onda podem ser projetados de forma a direcionar a luz através da amostra, aumentando assim o caminho ótico efetivo.
- Um fotodetector pode ser integrado ao biochip para converter a luz transmitida ou refletida pela amostra em um sinal elétrico.
- O sinal elétrico resultante é então processado por um circuito amplificador para aumentar a amplitude do sinal e um circuito conversor analógico-digital (ADC) para digitalizá-lo.
Problemas potenciais:
- Complexidade de fabricação: A implementação de guias de onda ópticos e componentes fotônicos pode aumentar a complexidade do processo de fabricação do biochip.
- Custo: Os materiais e processos necessários para a fabricação de guias de onda ópticos podem aumentar o custo do biochip.
- Perdas ópticas: Ocorrem perdas devido a dispersão, absorção e reflexão da luz ao longo dos guias de onda, o que pode reduzir a sensibilidade do biochip.
- Calibração: É necessário um procedimento de calibração para correlacionar o sinal elétrico obtido com a absorvência da amostra, o que pode ser complicado devido a variações na geometria do biochip e nas propriedades ópticas dos materiais.
Quais os métodos de espectrofotometria que conhece?
Espectrofotometria:
Feixe simples
Feixe duplo
Espectrofotometria:
Por absorção ótica na gama UV e na gama visível
Método colorimétrico
Desenhar o diagrama de blocos da espectrofotometria por absorção ótica
- Fonte de luz:
- Filtro monocromador
- Amostra
- Fotoetector
- Amplificador de sinal
- Amplifica o sinal elétrico do detector para aumentar a sua amplitude e melhorar a relação sinal-ruído.
- Conversor Analógico-Digital (ADC)
- Converte o sinal elétrico amplificado em um sinal digital. Isso permite que o sinal seja processado por um computador ou microcontrolador.
- Processamento de dados
- Um computador ou microcontrolador processa os dados digitais para determinar a absorvância da amostra em diferentes comprimentos de onda.
-
Exibição/registro de dados:
- Mostra os resultados da medição de absorvância em uma tela ou grava os dados em um dispositivo de armazenamento para análise posterior.
Gráfico da absorvência na zona do visível. Explicar.
O gráfico representa o espetro de absorção da biomolécula a quantificar (A) e o espetro de absorção da mistura dessa biomolécula com cromóforo para ser quantificado por colorimetria. O que acontece é que o espetro A é pouco distinguível, não há nenhum pico acentuado. Logo, para contornar isto, forma-se uma mistura da biomolécula com cromóforo que absorve nesse mesmo lambda, criando um pico de absorvência que se destaca da restante curva (aumenta o máx. da absorvância).
Vantagens dos biossensores óticos. (6)
Não necessitam de um sinal do sensor de referência (mas podemos incluí-lo para aumentar a
sensibilidade)
Não existe interferência elétrica
Não necessitam de contacto com o elemento biológico que está imobilizado (grande vantagem)
São extremamente estáveis no que diz respeito à calibração: não requer calibração periódica. Só
precisa de ser calibrado 1 vez e, se as condições de luz não se alterarem, não é preciso mais.
Podem responder simultaneamente a mais que uma substância, utilizando mais que um agente
imobilizador com respostas em diferentes lambda.
Têm potencial para armazenarem mais informação que os sensores elétricos.
Desvantagens dos biossensores óticos .(7)
- Apenas funcionam se existirem reagentes apropriados (marcadores) - pode não se conseguir quantificar a concentração de substância, porque a resposta ótica não é suficiente
- Ruído de fundo devido a variações/interferência da luz ambiente
- Têm uma gama dinâmica limitada quando comparados aos biossensores elétricos
- Em alguns casos são difíceis de miniaturizar (medições por absorvância -> por causa da fonte de luzou métodos de miniaturização)
- A reação tem tempo limitado -> acaba mais rápido que no eletroquímico
- O tempo de resposta do biossensor pode ser lento devido ao tempo necessário para a reação se
concretizar - Custo de fabrico mais elevado que os sensores eletroquímicos (difícil de arranjar uma fonte de luz
estável)
Em que situações o uso de biossensores óticos é extremamente recomendado? (4)
As situações onde o uso de biossensores são extremamente recomendados são:
1 - medições em contínuo
2 - utilização em ambientes perigosos
3 - quando não é possível existir contacto direto com o elemento biológico
4 - quando é necessário medir mais que um analito em simultâneo, determinando mais que uma concentração (capacidade de multiplexagem -> pode ser efetuado com uma central única - biossensores de fibra ótica)
