Um sistema inteligente de baixo custo para detecção de ácidos nucleicos baseados em eletroforese no espectro visível

dc.contributor.advisorLima, João Paulo Matos Santos
dc.contributor.advisorIDpt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3289758851760692pt_BR
dc.contributor.authorCunha, Eduardo Nogueira
dc.contributor.authorIDpt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7628513373242513pt_BR
dc.contributor.referees1Doria Neto, Adrião Duarte
dc.contributor.referees1IDpt_BR
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1987295209521433pt_BR
dc.contributor.referees2Galdino, Alexsandro Sobreira
dc.contributor.referees2IDpt_BR
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6317408425320526pt_BR
dc.contributor.referees3Lanza, Daniel Carlos Ferreira
dc.contributor.referees3IDpt_BR
dc.contributor.referees3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6851351991421755pt_BR
dc.contributor.referees4Fernandes, Marcelo Augusto Costa
dc.contributor.referees4IDpt_BR
dc.contributor.referees4Latteshttp://lattes.cnpq.br/3475337353676349pt_BR
dc.contributor.referees5Cunha, Rodrigo Maranguape Silva da
dc.contributor.referees5IDpt_BR
dc.contributor.referees5Latteshttp://lattes.cnpq.br/1918056067943429pt_BR
dc.date.accessioned2021-06-28T18:01:47Z
dc.date.available2021-06-28T18:01:47Z
dc.date.issued2020-11-20
dc.description.abstractWith the growing expansion of the Internet of Things, the development of products and services has become more and more automated, a wide range of development opportunities has opened up in several areas. The laboratory environment features various equipment and services that still require computerization and development especially focused on low cost, miniaturization and connectivity. Aiming to expand the analysis and diagnostics to places with low resources. The detection of nucleic acids by electrophoresis is a fast and accessible technique for many diagnostic methods, mainly in research laboratories or in basic health units. Standard protocols detect nucleic acid molecules through specific chemical dyes using a UV transilluminator or ultraviolet photodocumentation system. However, the acquisition costs and availability of these devices, especially those with the ability to photograph and connect to the Internet, are prohibitive, especially in developing countries. Most nucleic acid detection systems by means of electrophoresis expose professionals to various risk factors as they use ultraviolet radiation for detection and also the risk of contact with samples and equipment contaminated by dyes, which mostly contain mutagenic substances. This work describes the development of a low cost nucleic acid detection hardware and software system, capable of obtaining qualitative and semi-quantitative data from gel analysis. The proposed device explores the visible light absorption range of the commonly used nucleic acid dyes, using easily accessible electronic devices and fast and simple manufacturing processes. Using spectral tracking techniques the system covers a wide range of color spectra to detect bands of various dyes used commercially. The obtaining of the optimum excitation point within the visible region is possible by detailed analysis of the entire excitation spectrum of the dye and sensitivity in obtaining the wavelengths through the emitting diodes and light. Using the Internet of things connectivity concepts, we use wireless communication, via Bluetooth, to develop a human-machine interface on the smartphone to control the proposed device, capture and share images. The development of the project was designed to allow for scalability of the process, low manufacturing and maintenance costs. The use of LEDs in the visible spectrum can obtain very reproducible images, providing a high potential for rapid diagnostics and at the service location, in addition to applications in various fields, such as health, agriculture and aquaculture.pt_BR
dc.description.resumoCom a crescente expansão da Internet of Things o desenvolvimento de produtos e serviços tem se automatizado cada vez mais, uma ampla gama de oportunidades de desenvolvimento tem se aberto em diversas áreas. O ambiente laboratorial apresenta diversos equipamentos e serviços que ainda necessitam de informatização e desenvolvimento especialmente voltado para o baixo custo, miniaturização e conectividade. Com o objetivo de ampliar a análise e diagnósticos para locais com baixo recurso. A detecção de ácidos nucleicos por eletroforese é uma técnica rápida e acessível para muitos métodos de diagnóstico, principalmente em laboratórios de pesquisa ou em unidades básicas de saúde. Protocolos padrão detectam moléculas de ácidos nucleicos através de corantes químicos específicos usando um transiluminador de UV ou sistema de fotodocumentação ultravioleta. No entanto, os custos de aquisição e a disponibilidade desses dispositivos, principalmente aqueles com capacidade de fotografia e conexão à Internet são proibitivos, principalmente nos países em desenvolvimento. Os sistemas de detecção de ácidos nucleicos por meio de eletroforese em sua maioria expõe os profissionais a vários fatores de risco pois utilizam radiação ultravioleta para detecção e também o risco de contato com as amostras e equipamentos contaminados por corantes, que em sua maioria possuem substâncias mutagênicas. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema de hardware e software de detecção de ácidos nucleicos de baixo custo, capaz de obter dados qualitativos e semiquantitativos da análise em gel. O dispositivo proposto explora a faixa de absorção de luz visível dos corantes de ácidos nucleicos comumente usados, utilizando dispositivos eletrônicos de fácil acesso e processos de fabricação rápidos e simples. Usando técnicas de rastreamento espectral o sistema cobre uma ampla gama de espectros de cores para detectar bandas de vários corantes usados comercialmente. A obtenção do ponto ótimo para excitação dentro da região do visível é possível pela análise detalhada de todo o espectro de excitação do corante e sensibilidade na obtenção dos comprimentos de onda através dos diodos emissores e luz. Usando os conceitos de conectividade da Internet of Things, usamos a comunicação sem fio, via Bluetooth, para desenvolvimento de Interface homem-máquina no smartphone para controle do dispositivo proposto, captura e compartilhamento de imagens. O desenvolvimento do projeto foi pensado para permitir a escalabilidade do processo, baixos custos de fabricação e manutenção. O uso de LEDs no espectro visível pode obter imagens muito reproduzíveis, fornecendo um alto potencial para diagnósticos rápidos e no local de atendimento, além de aplicações em vários campos, como saúde, agricultura e aquicultura.pt_BR
dc.identifier.citationCUNHA, Eduardo Nogueira. Um sistema inteligente de baixo custo para detecção de ácidos nucleicos baseados em eletroforese no espectro visível. 2020. 106f. Tese (Doutorado em Bioinformática) - Instituto Metrópole Digital, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32782
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOINFORMÁTICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectEletroforesept_BR
dc.subjectBaixo custopt_BR
dc.subjectDetecção de ácido nucleicopt_BR
dc.subjectIoTpt_BR
dc.subjectLEDspt_BR
dc.titleUm sistema inteligente de baixo custo para detecção de ácidos nucleicos baseados em eletroforese no espectro visívelpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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