ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Química Analítica
Autores
Pinheiro, H.A. (UFMA) ; Silva, R.S.N. (UFMA) ; Souza, T.B. (UFMA) ; Lopes, I. (UFMA) ; Lima, N. (UFMA) ; Marques, P.R.B.O. (UFMA)
Resumo
Neste trabalho foi desenvolvido um estudo de caracterização eletroanalítica de plataformas eletródicas por meio de diferentes técnicas de eletroanalíse objetivando definir e comparar os principais parâmetros úteis para futura construção de biossensores enzimáticos. Foram estudados eletrodos impressos em cerâmica, com substrato eletródico de carbono, carbono modificado com nanotubo de carbono e carbono com meldola blue. Os estudos indicaram parâmetros que definiram diferentes possibilidades de construção de biossensores eletroanalíticos.
Palavras chaves
Substratos eletródicos; técnicas eletroanalíticas; biossensores
Introdução
O desenvolvimento de sensores eletroanalíticos configura como ferramentas capazes de efetuar análises cada vez mais sensíveis e seletivas, buscando respostas rápidas e confiáveis (JANATA et al.; 1994). Dentre estes, os sistemas conjugados denominados de eletrodos impressos (screem printing electrodes) vêm apresentando propostas inovadoras em sistemas de monitoramento de distintos analítos . Esta técnica possibilita a produção em larga escala de eletrodos descartáveis a um baixo custo e com elevada reprodutibilidade (FERNÁNDEZ-BALDO et al., 2009). O sistema substitui a cela convencional de três eletrodos e o eletrodo de trabalho impresso pode ser alterado pela modificação com diferentes materiais, tais como: metais, polímeros, agentes complexantes, mediadores eletroquímicos, dentre outros. Estas plataformas são muito úteis para modificação com biomateriais e desenvolvimento de biossensores. Com isso, merecem atenção especial os biossensorres amperométricos baseado em enzimas imobilizadas, que vem sendo utilizados em diversas investigações analíticas. Assim, a seletividade e a sensibilidade requeridas para cada análise são determinadas pela composição da pasta utilizada para impressão dos eletrodos (EIs) (RENEDO et al., 2007). Neste trabalho foram caracterizados três plataformas eletródicas a partir de técnicas de voltametria cíclica e de pulso diferencial, objetivando definir propostas iniciais de caracterização que possibilite a construção de biossensores enzimáticos.
Material e métodos
As medidas eletroquímicas foram feitas em um potenciostato/galvanostato microautolab. Foram efetuados estudos inicias de caracterização do sensor, a partir de voltametria cíclica do comportamento de solução de ferricianeto de potássio 1mmol L-1 em eletrólito tampão fosfato pH 7,2, com avaliação da diferença de potencial de pico anódico/catódico (Ep), razão de pico anódico/catódico (Ipa/Ipc), estudo de velocidade de varredura, estudo de repetibilidade e de reprodutibilidade de sinal analítico. Os picos de corrente interesse analítico foram definidos pela técnica de voltametria de pulso diferencial. As plataformas já modificadas foram caracterizadas segundo suas modificações específicas (modificação com nanotubo de carbono, com mediador meldola blue). Para avaliação da reprodutibilidade foram analisados 10 sistemas com eletrodos de trabalho de carbono e 10 eletrodos de carbono modificados com nanotubos de carbono. A reprodutibilidade da medida também foi avaliada em mesma solução e em diferentes soluções de trabalho.
Resultado e discussão
Os eletrodos impressos de carbono (EIC) e eletrodos impressos de nanotubos de
carbono (EINT) foram avaliados em solução de eletrólito via voltametria cíclica,
onde foram denotados potenciais de oxidação (Epa=175 mV) e redução (Epc=34 mV)
para os eletrodos de carbono, e potenciais de oxidação (Epa=222 mV) e redução
(Epc=53 mV) para os eletrodos de nanotubos de carbono bem definidos para a
voltametria cíclica mantendo-se estável após vários ciclos sucessivos. A
voltametria de pulso diferencial, observa-se um pico dos processos de oxidação
do ferricianeto de potássio sobre a superfície do EIC e EINT, apresentando
potencial E= 147 mV e corrente Ip= 0,6 µA. A razão de pico apresentada para EIC
foi de Ipa/Ipc= 0,997 e para o EINT (Ipa/Ipc= 0,998), sendo um valor próximo a
unidade, indicando processos reversíveis sobre a superfície do eletrodo. O
estudo de velocidade de varredura variou de 5 a 200 V/s para EIC e EINT em
tampão fosfato (PBS, pH 7,2) e ao composto Ferrocianeto de potássio 1mM,
indicando que não existiram complicações cinéticas nas regiões de velocidade de
varredura trabalhadas. A reprodutibilidade medida para o sistema em EIC, em
termos de Ep, apresentou desvio padrão de 2,68 mV e coeficiente de variação de
1,68%. Para Ipa/Ipc o desvio foi de 3,4 mA e coeficiente de variação de 3,5%.
Para o sistema EINT, obteve-se 4,57 mV de desvio padrão e 5,51% de coeficiente
de variação para Ep. Já o parâmetro Ipa/Ipc obteve-se desvio de 0,099 e
coeficiente de variação de 0,9%. O eletrodo de EIC modificado com meldolablue
apresentou Ep de 0,071mV par ao pico do mediador, com pico anódico em -305 mV e
catódico e -3076 mV. O sistema não apresentou boa reprodutibilidade entre
eletrodos. Os estudos de pulso diferencial confirmaram os potenciais de pico
anódico dos sistemas.
Conclusões
As técnicas eletroanalíticas mostraram-se satisfatórias, logo, observou-se o par redox característicos aos processos de oxidação e redução dos ferricianeto de forma monitorável, indicando susbtratos eletródicos eficientes para construção de biossensores enzimáticos, visto que apresentaram sistemas versáteis, sem complicações eletródicas. O eletrodo mediado pode ser utilizado para os padrões de construção de biossensores de colinesterase e de peroxidase, visto que apresenta pico de corrente de mediação em baixos potenciais. No geral, cada plataforma apresenta suas próprias características.
Agradecimentos
UFMA, NARP, CNPQ
Referências
FERNÁNDEZ-BALDO, M. A.; MESSINA, G. A.; SANZ, M. I.; RABA, J. 2009. Screen-printed immunosensor modified with carbon nanotubes in a continuous-flow system for the Botrytis cinerea determination in apple tissues. Talanta, 79: 681–686.
JANATA. J, M. JOSOWICZ, M. DEVANEY, Analytical Chemistry. Vol 66, pp. 207-228, 1994.
RENEDO, O. D.; ALONSO-LOMILLO, M. A.; MARTÍNEZ, M. J. A. 2007. Recent developments in the field of screen-printed electrodes and their related applications. Talanta, 73: 202-219.
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