Eletrodo Modificado com Niclosamida ativada in situ e seu uso na Detecção Eletrocatalítica de NADH

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Analítica

Autores

Nascimento, M.C.M. (IFAL) ; Cavalcante, S.K.M. (IFAL) ; Lopes, C.B. (UFAL) ; Silva, ,.F.A.S. (UFAL) ; Sousa, J.S. (IFAL) ; Goulart, M.O.F. (UFAL) ; Lima, P.R. (IFAL)

Resumo

Neste trabalho, descreve-se o desenvolvimento de uma plataforma nanoestruturada simples e eficiente à base de nanotubos de carbono de paredes múltiplas(MWCNT) funcionalizados com niclosamida (NIC-NO2) na perspectiva de seu uso analítico na quantificação de NADH. A NIC-NO2 foi ativada in situ (NICativada) sobre o MWCNT depositado em carbono vítreo, gerando, os pares redox hidroxilamina/nitroso(NIC-NHOH/NIC-NO, E° = -0,09 vs. Ag/AgCl), seguido de outro par redox (E° = 0,15 vs. Ag/AgCl) ambos estáveis na plataforma nanoestruturada. Apenas o par redox (NIC-NHOH/NIC-NO) apresentou atividade eletrocatalítica na oxidação de NADH e no segundo pico a corrente líquida não foi afetada na presença de NADH.O sensor apresentou uma faixa de resposta linear de 10,0 a 280,0 μmol L-1.

Palavras chaves

Sensor; Niclosamide; NADH

Introdução

A oxidação eletroquímica da beta-nicotinamida adenina dinucleótido (NADH) é importante no desenvolvimento de biossensores amperométricos que utilizam enzimas desidrogenases dependentes(SANTIAGO et al,2009). Há um grande interesse no desenvolvimento de novos materiais e novas estratégias de imobilização de mediadores de elétrons para utilização na oxidação de NADH. A razão para o contínuo interesse é de se obter um eletrodo modificado com uma alta constante de velocidade mais alta possível para a oxidação de NADH com o menor sobrepotencial, que são parâmetros importantes para aplicações bem sucedidas em biossensores e células de biocombustível(GLIGOR et al,2009). Os nanotubos de carbono (CNT) têm atraído muita atenção desde a sua descoberta, devido à sua boa condutividade elétrica, grande área superficial, resistência mecânica significativa e boa estabilidade química, possibilidade de funcionalização com ácidos carboxílicos(SANTIAGO et al,2009) e de excelente absorção e penetração(GAO et al,2010), tem sido amplamente utilizada para reduzir o sobrepotencial de oxidação de NADH e minimizar o efeito de contaminação da superfície, sem a ajuda de mediadores redox. Várias aplicações recentes de elétrodos modificados com CNT são baseadas no uso de um mediador redox, em conjunto com o CNT melhora as características da reação eletroquímica. O niclosamida (NIC) é o único moluscicida comercialmente disponível recomendado pela OMS para uso em larga escala em programas de controle da esquistossomose. O sal disponível no mercado de etanolamina de Niclosamide (Bayluscide ®) tem vários usos na agricultura, veterinária e saúde pública(ABREU et al,2002). Este trabalho descreve a preparação, caracterização e aplicação de um eficiente eletrodo GCE/MWCNT/NIC para a oxidação do NADH.

Material e métodos

A suspensão de 1 mg/mL de MWCNT em DMF foi preparada por sonificação e 10 microlitros foram depositadas sobre a superfície do eletrodo. Depois disso, 10 microlitros de solução Niclosamida 1mg/mL em DMF foram adicionados e o eletrodo foi seco à 80 ° C para formar um eletrodo de carbono vítreo modificado com MWCNT/NIC (GCE/MWCNT/NIC). O GCE/MWCNT/NIC foi ativado para gerar in situ a espécie hidroxilamina através da NIC-NO2, após ciclagem de potencial na faixa de 0,5 e -0,8 vs. Ag/AgCl. Vinte varreduras em solução tampão de fosfato 0,1 mol L-1 (PBS) em pH 7,0 com velocidade de varredura 0,02 V s-1 para gerar o grupo hidroxilamina estável.

Resultado e discussão

Inicialmente, vários estudos foram realizados com o intuito de verificar as propriedades eletroquímicas do ECV/MWCNT/NIC-NO2. Assim, a espécie eletroativa, a hidroxilaminaniclosamida (NIC-NHOH), foi eletrogerada in situ, diretamente na superfície do ECV modificado com nanotubos de carbono funcionalizados com niclosamida, a partir da redução do grupo nitro da NIC-NO2. Após adição de NADH à solução, o pico de oxidação (Ipa) aumenta significativamente e o pico de redução (Ipc) do mediador desaparece completamente, na presença de altas concentrações de NADH, indicando, portanto, uma eletrocatálise bastante eficiente, (Fig. 1). Experimentos amperométricos forma realizados aplicando um potencial constante (+ 0,065 V vs. Ag/AgCl), em diferentes concentrações de NADH em 0,1 mol L-1 de PBS, pH 7,0, demonstram claramente que o GCE/MWCNT/NIC funciona como um sensor amperométrico para NADH (Fig. 2). O tempo de resposta do sensor foi muito curto, atingir 100% (em estado estacionário de corrente) da sua resposta máxima em 0,1 s, o que demonstra também a elevada estabilidade do sinal em função do tempo. Além disso, o sensor proposto apresenta uma faixa linear de resposta 10- 280 micromol L-1, que pode ser expressa de acordo com a seguinte equação: deltaI/microA = 0,000044 + 0,0024 [NADH] (micromol L-1) com um coeficiente de correlação de 0,99 (para n = 10). O sensor apresenta ampla faixa linear, sensibilidade de 2,4 nALmicromol-1. O limite de detecção de 3 micromol L-1 foi determinada utilizando um limite de 3 relação sigma/slop e quantificação foi de 10 micromol L-1 usando 10sigma/slop, onde sigma é o desvio padrão do valor médio por 10 amperogramas do branco, determinado de acordo com as recomendações da IUPAC.

Voltamogramas cíclicos do eletrodo GCE/MWCNT/NIC em PBS 0,1 mol L-1 (pH 7,0), na presença e ausência de 0,4 mM de NADH. Velocidade de varredura 5 mVs-1


Curva de calibração para NADH do eletrodo GCE/MWCNT/NIC. Potencial aplicado,+ 0,065 V vs. Ag/AgCl;PBS 0,1 M (pH 7,0);Velocidade de rotação,100 rpm.

Conclusões

O presente estudo indicou que o eletrodo modificado GCE/MWCNT/NIC exibe boa atividade eletrocatalítica para a oxidação de NADH. A resposta redox do eletrodo modificado é prevista pela imobilização do par redox na superfície. A constante de velocidade catalítica (k0) foi calculados a partir de voltametria cíclica e respostas cronoamperométricas.

Agradecimentos

Os autores agradecem o apoio financeiro do CNPq, INCT Bioanalítica, FAPESP, PROCAD / CAPES, FAPEAL / PPP / CNPq e CAPES

Referências

D. Gligor et al.. Poly-phenothiazine derivative-modified glassy carbon electrode for NADH electrocatalytic oxidation. Electrochimica Acta, 54, (2009) 3124–3128

F. C. Abreu et al.. Detection of the damage caused to DNA by niclosamide using an electrochemical DNA-biosensor. Biosensors and Bioelectronics, 17, (2002) 913-919.

M. Santhiago et al.. In situ activated 3,5-dinitrobenzoic acid covalent attached to nanostructured platform for NADH electrooxidation. Electrochimica Acta, 54, (2009) 6609-6616.

Q. Gao et al.. Electro-oxidative polymerization of phenothiazine dyes into a multilayer-containing carbon nanotube on a glassy carbon electrode for the sensitive and low-potential detection of NADH. Microchim Acta, 168, (2010) 299-307.