ELETRODO MODIFICADO COM NANOTUBOS DE CARBONO E FTALOCIANINA DE NÍQUEL COMO SENSOR ELETROQUÍMICO PARA A DETERMINAÇÃO DO ANTI-INFLAMATÓRIO DICLOFENACO

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Físico-Química

Autores

de Sousa, N.K.F. (UFMA) ; dos Santos Neto, A.G. (UFMA) ; Ribeiro, G.A.C. (UFMA) ; Tanaka, A.A. (UFMA)

Resumo

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sensor eletroquímico para a determinação voltamétrica do anti-inflamatório diclofenaco (DCF) em soluções aquosas sobre um eletrodo de carbono vítreo (CV) modificado com nanotubos de carbono (NTC) e ftalocianina de níquel (NiPc). Em solução tampão fosfato salino (pH 7), na varredura anódica de potenciais, o DCF exibiu dois picos de oxidação em potenciais de 0,36 e 0,60 V vs. Ag/AgCl, sendo este último utilizado para as demais análises. Um estudo da dependência da corrente de pico com a concentração de DCF mostrou uma linearidade no intervalo 7,9 x 10─1 - 1,6 x 10─1 mol L─1, e limites de detecção e de quantificação encontrados foram de 2,4 μmol L─1 e 7,9 μmol L─1, respectivamente.

Palavras chaves

Diclofenaco; Nanotubos de Carbono; Ftalocianina de Níquel

Introdução

A indústria farmacêutica ocupa atualmente um lugar de destaque, tanto no âmbito nacional quanto internacional, devido ao volume de recursos destinados ao desenvolvimento e a produção de novos fármacos com aplicações nas áreas da saúde humana e animal. Um exemplo desses fármacos produzidos e consumidos em larga escala é o diclofenaco sódico, um antiinflamatório não-esteroides (AINEs), com propriedades antireumática, antiinflamatória, analgésica e antipirética, sendo indicado em casos de dores de cabeça, febres, estados inflamatórios graves decorrentes de quadros infecciosos, pós-operatório e condições dolorosas em geral (COSTA-RAMA, E et al, 2019). O diclofenaco é um fármaco de fácil aquisição, economicamente acessível e não necessita de prescrição médica, o que justifica seu amplo uso. No entanto, esse consumo descontrolado e excessivo, tem acarretado em danos, tanto para a saúde do ser humano como para o meio ambiente pois, além de serem descartados como resíduo urbano após data de vencimento, são eliminados através da urina e fezes que vão direto para o sistema de esgotos e que provavelmente não serão tratados adequadamente e posteriormente lançados em ambientes hídricos ( STELATO, E. DA S et al, 2016 e MONITORING, Arctic et al, 2016). Nos últimos anos a poluição de ambientes hídricos no Brasil tem sido bastante evidente e poluentes emergentes como AINEs têm sido encontrados com maior frequência e em pequenas concentrações, e por esse motivo a identificação e o monitoramento tem sido de difícil execução (MONITORING, Arctic et al, 2016 e SILVA, R. F et al, 2016). Ainda não se sabe os reais riscos que muitos dos poluentes emergente podem trazer à nossa saúde, mas já é de conhecimento que organismos afetados costumam apresentar alterações no sistema endócrino. Dessa forma, faz-se necessário desenvolver metodologias rápidas, eficientes e de baixo custo para a determinação destes poluentes. Entre as alternativas possíveis, destacam-se as técnicas eletroquímicas como viáveis e promissoras, por apresentarem vantagens como alcance de baixos limites de detecção, possibilidade de especiação dos analitos, alta frequência de análise, pré-tratamento da amostra desnecessário ou minimizado, baixo custo de análise e portabilidade.

Material e métodos

Para as análises, utilizou-se nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTC) obtido da DropSens, ftalocianina de níquel (NiPc) e diclofenaco de sódio obtidos da Sigma-Aldrich. Todos os reagentes usados eram de grau analítico e sem purificação prévia. As soluções tampão com diferentes valores de pH, foram preparadas com água purificada num sistema Millipore® Milli-Q Direct 8 e as medidas de pH, realizadas com o auxílio de um pHmetro Metrohm 827. As soluções aquosas 1 mmol L─1 de diclofenaco (DFC) eram preparadas diariamente e, antes de serem utilizadas, em solução tampão de fosfato salino (PBS), em virtude da sua instabilidade por fotodecomposição ( QIN, M et al, 2012). Os experimentos eletroquímicos foram realizados em uma célula eletroquímica comcapacidade de 10 mL e utilizando um eletrodo de trabalho de carbono vítreo (CV), um eletrodo de referência de Ag/AgCl e um eletrodo auxiliar de platina. As medidas voltamétricas realizadas utilizavam um potenciostato Autolab PGSTAT 302N acoplado a um computador com o software GPES 4.9, e os valores das correntes de pico extraídos dos voltamogramas com correções da linha de base.Antes de cada medida eletroquímica, o eletrodo CV passava por processo de polimento em suspensão aquosa de alumina 0,3 μm e posteriormente sonicado em água num banho ultrassônico UNIQUE USC-1400, para a remoção de partículas impregnadas sobre a superfície do eletrodo durante o polimento. Em seguida, o eletrodo CV era modificado com NTC ou NTC-NiPc de acordo com a literatura (SCHERSON, D. et al. 1986 e MTHETHWA, T.; ANTUNES, E.; NYOKONG, T 2014), onde inicialmente 1,1 mg de NiPc foi solubilizado em 2 mL de N,N-dimetilformamida (DMF). A solução obtida era misturada com 10 mg de NTC e agitada durante uma hora até formação de uma suspensão. Após evaporação do solvente, o sistema NTC-NiPc passou por processo de secagem em uma estufa por 24 horas e posteriormente armazenado. Para a modificação do ECV, uma suspensão contendo 5,55 mg de NTC-NiPc em 2 mL de DMF foi preparada. Em seguida, umaalíquota de 5 μL desta suspensão era depositada sobre a superfície do eletrodo CV e submetida à secagem do solvente. Este procedimento passou por mais 3 (três) repetições, totalizando 20 μL de suspensão na modificação do eletrodo.

Resultado e discussão

A oxidação de diclofenaco (DCF) em soluções aquosas foi inicialmente estudada com a técnica de voltametria cíclica sobre o eletrodo CV antes e após modificações com nanotubos de carbono não-modificados (CV/NTC) e modificados com ftalocianina de níquel (CV/NTC-NiPc). As modificações realizadas, principalmente sobre o eletrodo CV/NTC-NiPc mostraram um aumento significativona corrente do pico voltamétrico em comparação com o eletrodo CV não modificado (Fig. 1). Com a modificação do eletrodo de CV com NTC ocorreu um deslocamentodo potencial de pico de 0,63 V para 0,60 V, bem como um aumento significativo na corrente de pico de oxidação do DCF, de ~4,8 μA para 37,3 μA (Figura 1.A), como consequência não somente do aumento na área ativa do eletrodo mas também devido ao fato dos NTCs aumentarem significativamente a condutividade do eletrodo (MTHETHWA, T.; ANTUNES, E.; NYOKONG, T. 2014). A modificação do eletrodo CV com NTC, além de promover um aumento significativo na corrente de oxidação do DCF, indicou a presença de um pico de redução em ~0,32 V após reversão na direção da varredura de potenciais para valores menos positivos. Além disso, os resultados também indicaram uma dependência da oxidação do DCF com o pH da solução, e envolvendo 2 prótons e 2 elétrons, com possível formação de 5-hidróxidiclofenaco.Com a finalidade de utilizar o eletrodo CV/NTC-NiPc como um sensoreletroquímico para a determinação de DCF em soluções aquosas, a técnica de voltametria de pulso diferencial (VPD) foi utilizada. Após estabelecidas asmelhores condições experimentais de análise, os voltamogramas foram registradosapós adições sucessivas de alíquotas de 10 μL de uma solução 1,0x10─3 mol L─1 de DCF numa solução 0,1 mol L─1 PBS (pH 7,0), e mostrados na Figura 2.A. A partir desta figura, a curva analítica foi construída (Figura 2.B) e demonstrou uma dependência linear da corrente de pico da oxidação de DCF com aconcentração em solução no intervalo de 7,9x10─6 a 1,6x10─5 mol L─1; de acordo com a equação Ip / μA = 3,7x[DCF] μA mol L─1 - 26,4x10-6 μA e um coeficiente decorrelação 0,998. Estes resultados permitiram definir o eletrodo CV/NTC-NiPc como um eficiente sensor voltamétrico para a detecção de DCF em soluções aquosas, com limites de detecção e de quantificação de 1,6x10─7 mol L-1 e 5,4x10-7 mol L─1, respectivamente; em boa concordância com outros sistemas analíticos reportados na literatura ( COSTA-RAMA, E et al, 2019).

CV/NTC (A) e CV/NTC-NiPc (B) em solução PBS 0,1 mmol L─1 (pH 7) na ausência e na presença de 1 mmol L─1 de DCF.


oxidação de DCF sobre o eletrodo CV/NTC-NiPc registradas após adições sucessivas de 10 μL de uma solução 1,0x10-3 mol L-1 DCF.

Conclusões

O estudo das propriedades eletroquímicas do fármaco antiflamatório DCF mostrou um comportamento redox do DCF sobre o eletrodo CV não modificado e modificado com NTC-NiPc, com um aumento significativo da corrente de oxidação após a modificação e uma dependência do potencial do pico voltamétrico com o pH. Além disso, o eletrodo modificado apresentou sensibilidade, simplicidade experimental e curto tempo de análise para o desenvolvimento de um sensor eletroquímico para a determinação do DCF em soluções aquosas.

Agradecimentos

CAPES, CNPq, FAPEMA, INCT de Bioanalítica.

Referências

COSTA-RAMA, E. et al. Preconcentration and sensitive determination of the anti-inflammatory drug diclofenac on a paper-based electroanalytical platform. Analytica Chimica Acta, v. 1074, p. 89-97, 2019.
MONITORING, Arctic et al. AMAP Assessment 2015: Temporal Trends in Persistent Organic Pollutants in the Arctic. Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP), 2016.
MTHETHWA, T.; ANTUNES, E.; NYOKONG, T. Photophysical properties of a new water soluble tetra thiamine substituted zinc phthalocyanine conjugated to gold nanorods of different aspect ratios. Dalton Transactions, n. 22, p. 1–19, 2014.
QIN, M. et al. Photochemical characteristics of diclofenac and its photodegradation of inclusion complexes with β-cyclodextrins. Quimica Nova, v. 35, n. 3, p. 559–562, 2012.
SCHERSON, D. et al. Transition metal macrocycles supported on high area carbon: Pyrolysis — mass spectrometry studies. Electrochimica Acta, v. 31, n. 10, p. 4–7, 1986.
SILVA, R. F. et al. Identificação e quantificação de contaminantes emergentes em estações de tratamento de esgoto. Revista Virtual de Quimica, v. 8, n. 3, p. 702–715, 2016.
STELATO, E. DA S. et al. Avaliação da presença de resíduos de anti inflamatórios não esteroides nos córregos veado e cedro do município de Presidente Prudente (SP), Brasil. Revista Brasileira de Ciências Ambientais (Online), n. 39, p. 97–113, 2016.