As doenças tropicais negligenciadas (DTNs) permanecem como um dos maiores desafios em saúde pública, especialmente em regiões com infraestrutura limitada, onde o acesso a métodos diagnósticos sensíveis, rápidos e acessíveis ainda é restrito. Nesse cenário, os biossensores despontam como alternativas promissoras, capazes de oferecer análises precisas diretamente no local de atendimento. Esta tese teve como objetivo investigar e otimizar diferentes estratégias de construção de biossensores, baseados principalmente na Ressonância Plasmônica de Superfície (SPR), visando o sorodiagnóstico de DTNs. Inicialmente, foram avaliados novos biorreceptores, incluindo peptídeos sintéticos (PEP13 e PEP16) e a proteína quimérica multiepítopo PQ20, que demonstraram elevado potencial analítico, com limites de detecção menores que 10 nmol L-1 e boa capacidade de classificação de amostras clínicas. A integração de dados de SPR com inteligência artificial, especificamente Mapas Auto-Organizáveis (SOM), possibilitou uma melhor compreensão da cinética da interação biomolecular explorada e uma classificação aprimorada de amostras de soro canino não diluídas em comparação com a análise univariada, resultando em 92,8% de sensibilidade e 90,9% de especificidade (n = 26 amostras). Além disso, as plataformas se mantiveram estáveis por pelo menos 7 dias quando mantidas refrigeradas. Na etapa seguinte, explorou-se uma plataforma plasmônica tridimensional baseada em quitosana tiolada, visando uma imobilização eficiente de antígenos recombinantes. A formação do filme polimérico foi amplamente estudada por técnicas eletroquímicas (EIS, CV, SWV), ópticas (SPR, Raman, FTIR) e microscópicas (AFM), permitindo compreender a influência do material na imobilização de biorreceptores proteicos e no respectivo reconhecimento molecular. Para compreender melhor o funcionamento da plataforma proposta, modelagens cinéticas foram realizadas, permitindo uma avaliação mais aprofundada do sistema explorado. A utilização da quitosana modificada resultou em dispositivos capazes de classificar corretamente pacientes saudáveis ou não para dengue, atingindo limites de detecção na faixa nmol L-1. Além disso, os dispositivos demonstraram compatibilidade com experimentos realizados em equipamento portátil de SPR, aproximando esses sensores de aplicações práticas. Por fim, demonstraram-se perspectivas em estratégias anti-incrustantes para minimizar interferências de matrizes complexas, avaliando monocamadas mistas e propondo um revestimento inovador com a macromolécula lubricina, capaz de reduzir adsorções inespecíficas e melhorar a seletividade na quantificação do fator de crescimento neural em meio de cultura, como prova de conceito em imunossensor eletroquímico. Em conjunto, os resultados demonstram avanços significativos que contemplam as etapas fundamentais envolvidas na construção de biossensores, incluindo escolha do biorreceptor, estratégias de imobilização, controle de bioincrustação e miniaturização de dispositivos. As soluções apresentadas nesta tese aproximam o biossensoriamento de aplicações reais em cenários de maior complexidade, reforçando a importância de metodologias rápidas, precisas e economicamente viáveis para o diagnóstico de doenças infecciosas negligenciadas