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https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/68875
SINGLE‑DOMAIN ANTIBODY‑GOLD NANOPARTICLE BIOCONJUGATES AS IMMUNOSENSORS FOR THE DETECTION OF HANTAVIRUSES
Author
Bastos‑Soares, Erika A.
Morais, Michelle Suelen da Silva
Funes-Huacca, Maribel
Sousa, Rosa Maria O.
Silva, Nairo Brilhante da
Roberto, Sibele Andrade
Prado, Nidiane Dantas R.
Santos, Claudia N. Duarte dos
Marinho, Anna C. M.
Soares, Andreimar M.
Stabeli, Rodrigo G.
Pereira, Soraya dos Santos
Fernandes, Carla Freire C.
Morais, Michelle Suelen da Silva
Funes-Huacca, Maribel
Sousa, Rosa Maria O.
Silva, Nairo Brilhante da
Roberto, Sibele Andrade
Prado, Nidiane Dantas R.
Santos, Claudia N. Duarte dos
Marinho, Anna C. M.
Soares, Andreimar M.
Stabeli, Rodrigo G.
Pereira, Soraya dos Santos
Fernandes, Carla Freire C.
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil / Fundação Universidade Federal de Rondônia. Programa de Pós-Graduação em Biologia Experimental. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil / Fundação Universidade Federal de Rondônia. Programa de Pós-Graduação em Biologia Experimental. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Universidade Federal de Rondônia. Departamento de Química. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil / Fundação Universidade Federal de Rondônia. Programa de Pós-Graduação em Biologia Experimental. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Paraná. Instituto Carlos Chagas. Curitiba, PR, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Ceará. Eusébio, CE, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil / Centro Universitário São Lucas. Porto Velho, RO, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Epidemiologia da Amazônia Ocidental. Porto Velho, RO, Brasil / Fundação Universidade Federal de Rondônia. Programa de Pós-Graduação em Biologia Experimental. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Plataforma Bi-institucional de Medicina Translacional, Ribeirão Preto, SP, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil / Fundação Universidade Federal de Rondônia. Programa de Pós-Graduação em Biologia Experimental. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Ceará. Eusébio, CE, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil / Fundação Universidade Federal de Rondônia. Programa de Pós-Graduação em Biologia Experimental. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Universidade Federal de Rondônia. Departamento de Química. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil / Fundação Universidade Federal de Rondônia. Programa de Pós-Graduação em Biologia Experimental. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Paraná. Instituto Carlos Chagas. Curitiba, PR, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Ceará. Eusébio, CE, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil / Centro Universitário São Lucas. Porto Velho, RO, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Epidemiologia da Amazônia Ocidental. Porto Velho, RO, Brasil / Fundação Universidade Federal de Rondônia. Programa de Pós-Graduação em Biologia Experimental. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Plataforma Bi-institucional de Medicina Translacional, Ribeirão Preto, SP, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Rondônia. Porto Velho, RO, Brasil / Fundação Universidade Federal de Rondônia. Programa de Pós-Graduação em Biologia Experimental. Porto Velho, RO, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Fiocruz Ceará. Eusébio, CE, Brasil.
Abstract
Introduction Hantavirus, a zoonotic pathogen, causes severe syndromes like hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS), sometimes fatal in humans. Considering the importance of detecting the hantavirus antigen, the construction of an immunosensor is essential. The structural and functional characteristics of camelid nanobodies (VHHs) encourage their application in the areas of nanobiotechnology, therapeutics, diagnostics, and basic research. Therefore, this study aimed to standardize stable bioconjugates using gold nanoparticles (AuNPs) and VHHs, in order to develop immunobiosensors for the diagnosis of hantavirus infection.
Methods Immobilized metal affinity chromatography (IMAC) was performed to obtain purified recombinant anti-hantavirus nucleocapsid nanobodies (anti-prNΔ85 VHH), while AuNPs were synthesized for bioconjugation. UV-visible spectrophotometry and transmission electron microscopy (TEM) analysis were employed to characterize AuNPs.
Results The bioconjugation stability parameters (VHH-AuNPs), analyzed by spectrophotometry, showed that the ideal pH value and VHH concentration were obtained at 7.4 and 50 μg/mL, respectively, after addition of 1 M NaCl, which induces AuNP aggregation. TEM performed before and after bioconjugation showed uniform, homogeneous, well-dispersed, and spherical AuNPs with an average diameter of ~ 14 ± 0.57 nm. Furthermore, high-resolution images revealed a thin white halo on the surface of the AuNPs, indicating the coating of the AuNPs with protein. A biosensor simulation test (dot blot-like [DB-like]) was performed in stationary phase to verify the binding and detection limits of the recombinant nucleocapsid protein from the Araucária hantavirus strain (prNΔ85).
Discussion Using AuNPs/VHH bioconjugates, a specific interaction was detected between 5 and 10 min of reaction in a dose-dependent manner. It was observed that this test was sensitive enough to detect prNΔ85 at concentrations up to 25 ng/ μL. Considering that nanostructured biological systems such as antibodies conjugated with AuNPs are useful tools for the development of chemical and biological sensors, the stability of the bioconjugate indicates proficiency in detecting antigens. The experimental results obtained will be used in a future immunospot assay or lateral flow immunochromatography analysis for hantavirus detection.
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