Keywords: Biosensor, SARS-CoV-2 i ADN Biosensor, SARS-CoV-2 and DNA Biosensor, SARS-CoV-2 y ADN

Title in different languages: Biosensors en ciències forenses: aplicació per a la detecció del SARS-CoV-2 Biosensors in forensic sciences: application for SARS-CoV-2 detection Biosensores en ciencias forenses: aplicació per a la detecció del SARS-CoV-2

Subject areas: Bioquímica i biotecnologia Biochemistry and biotechnology Bioquímica y biotecnología

Confidenciality: No

Academic year: 2019-2020

Student: Cid Martinez, Paula

Department: Bioquímica i Biotecnologia

Work's public defense date: 2020-09-17

TFM credits: 18

Project director: Terra Barbadora, Ximena

Abstract: Antecedents: els mètodes actuals d’anàlisi forense solen consumir molt de temps, requereixen procediments de tractament previ de la mostra i / o tenen una sensibilitat baixa. El desenvolupament de biosensors per a determinacions biològiques i químiques, en diagnòstic mèdic, vigilància ambiental, detecció de fàrmacs i anàlisis de seguretat alimentària estan agafant avantatja respecte els mètodes tradicionals donada la seva major rapidesa, facilitat de manipulació i sensibilitat. La malaltia del coronavirus-19 (COVID-19) causada per la síndrome respiratòria aguda greu del Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) ha emergit sobtadament com una de les principals preocupacions en salut pública a causa de la seva ràpida difusió i mortalitat. Les metodologies per a la detecció precoç del virus són bastant lentes i imprecises. L’objectiu principal d’aquest treball és dissenyar una metodologia per a la detecció d’àcids nucleics del SARS-CoV-2 mitjançant un biosensor de Ressonància Plasmàtica Superficial (SPR) per obtenir una eina de diagnòstic més ràpida i sensible. Mètodes: es van provar dos mètodes de biofuncionalització diferents (adsorció química i fixació covalent) del xip del biosensor, tres condicions per a la incubació de la sonda sobre la superfície del xip i cinc buffers d’hibridació diferents per optimitzar la detecció de l’analit d’interès, acids nucleics del SARS-CoV-2 . A més, hem provat si l'ús de separadors laterals durant la biofuncionalització del xip millora qualsevol aspecte de la metodologia. Resultats: La adsorció química va permetre una detecció de l’analit d’interès més alta en comparació amb els mètodes d’unió covalent. A més, la incubació de la sonda ex-situ i durant la nit sobre la superfície del xip va mostrar una millor sensibilitat en comparació de quan es va fer in-situ durant tres hores i in-situ durant la nit. El buffer d’hibridació 5x SSC va mostrar una eficiència d’hibridació superior a la dels altres buffers provats. Finalment, vam trobar que l’addició de separadors laterals durant la biofuncionalització permet l’ús de concentracions de DNA més baixes. Conclusions: Les diferents estratègies seguides per a l’optimització de la detecció d’àcid nucleics del SARS-CoV-2 apunten a l’ús de biosensors SPR com a nova eina de diagnòstic més ràpida, fàcil i sensible. Keywords: biosensor, SARS-Cov-2, àcids nucleics. Background: Current methods in forensic analysis are usually time-consuming, require sample pre-treatment procedures and/or have low sensibility. The development of biosensors for biological and chemical determinations in medical diagnostics, environmental monitoring, drug detection and food safety analysis are taking advantage over traditional methods given their greater speed, ease of handling and sensitivity. The coronavirus disease-19 (COVID-19) caused by the Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has suddenly emerged as one of the major public health concerns because of its rapid spread and mortality. The actual methodologies for the early detection of the virus are quite slow and imprecise. The main objective of this work is to design a methodology for the detection of nucleic acids from SARS-CoV-2 by using a Surface Plasmon Resonance (SPR) biosensor in order to obtain a faster and more sensitive diagnostic tool. Methods: Two different biofunctionalization methods (chemisorption and covalent attachment) of the SPR biosensor chip, three conditions for probe incubation over the chip surface and five different hybridization buffers were tested for the optimization of the target detection. Additionally, we tested whether the use of lateral spacers during the chip biofunctionalization improves any aspect of the methodology. Results: Chemisorption allowed for a higher target detection compared with covalent attachment methods. Moreover, the incubation of the probe ex-situ and overnight over the chip surface showed a better sensibility when compared when ex-situ for three hours and in-situ overnight. The 5X SSC hybridization buffer showed higher hybridization efficiency than the other buffers tested. Finally, we found that the use of lateral spacers during the biofunctionalization allows for the use of lower target DNA concentrations. Conclusions: The different strategies followed for the optimization of the SARS-CoV-2 deoxyribonucleic acid (DNA) detection point the use of SPR biosensors as a potential new faster, easier and more sensitive diagnostic tool. Keywords: biosensor, SARS-Cov-2, nucleic acids.

Subject: Bioquímica i biotecnologia

Entity: Universitat Rovira i Virgili (URV)

Language: Anglès

Education area(s): Genètica, Física i Química Forense

Title in original language: Biosensors in forensic sciences: application for SARS-CoV-2 detection

Creation date in repository: 2021-03-16