AVALIAÇÃO DE UM MICROELETRODO DE OURO NANOPOROSO NA DETERMINAÇÃO DO POLUENTE EMERGENTE TRICLOSAN

ÁREA

Química Analítica

Autores

Siqueira, G.P. (UFMA-CAMPUS SÃO LUÍS) ; de Oliveira Junior, J.A. (USP- SÃO CARLOS) ; Garcez, M.B. (UFMA-CAMPUS SÃO LUÍS) ; da Silva, I.S. (UFMA-CAMPUS SÃO LUÍS) ; Dantas, L.M.F. (UFMA-CAMPUS SÃO LUÍS)

RESUMO

A eletro-oxidação de Triclosan (TCS) em microeletrodos de ouro não modificado e modificado com nanoporos (μAuNp), através de uma modificação eletroquímica, foi estudada. A sensibilidade e transporte de massa foi avaliada por meio da sonda Fe(III)/Fe(II) e seu raio calculado. A voltametria cíclica foi utilizada para avaliar a área eletroativa do eletrodo e o perfil voltamétrico do TCS no eletrodo modificado mostrou um aumento substancial na corrente de pico anódico de 840,0% e uma redução de 100 mV no valor de potencial de pico anódico comparado ao eletrodo não modificado. Portanto, o μAuNp desenvolvido mostrou grande potencialidade para a determinação eletroquímica do poluente ambiental Triclosan.

Palavras Chaves

microeletrodo de ouro; nanoestruturas de ouro; Triclosan

Introdução

O composto orgânico sintético Triclosan (2,4,4 tricloro-2-hidroxidifenol éter) comumente comercializado como Irgasan DP 300® ou Irgacore MP (DAI et al., 2012) é considerado um poluente emergente, e associado a uma provável contribuição ao câncer humano, segundo a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (VOSÁTKA; KRÁTKÝ; VINŠOVÁ, 2018) (WU et al., 2017).O Triclosan (TCS), é um composto antibacteriano que pertence ao grupo dos Produtos Farmacêuticos e de Cuidado Pessoal (PPCPs) comumente adicionado a uma espécie de bens profissionais e de consumo como, cosméticos, pasta de dente, têxteis (SCHRÖDER; SAN-ROMÁN; ORTIZ, 2021), entre outros. Devido ao seu consumo excessivo e em larga escala, várias fontes ambientais, incluindo solo e água, foram contaminadas com vestígios do composto antimicrobiano (GOPALAKRISHNAN et al., 2021). Com a extensa ocorrência do TCS no meio ambiente e os subsequentes riscos potenciais à saúde humana, tornou-se necessário o desenvolvimento de métodos mais sensíveis e capazes de determinar com precisão e exatidão esse composto nas mais diferentes matrizes. Sendo os métodos cromatográficos e espectrofotométricos, os que possuem a maior parcela. As técnicas eletroanalíticas são uma alternativa para a determinação desse composto pois, apresentam simplicidade na operação, rapidez nas análises, baixo custo, e alta sensibilidade, quando comparadas as técnicas citadas anteriormente. Considerando a utilização em larga escala do Triclosan e, com isso, seus potenciais efeitos colaterais no meio ambiente, busca-se neste trabalho investigar o comportamento eletroquímico do Triclosan em microeletrodos de ouro não modificado e modificado, e avaliar sua aplicação como sensor para a detecção.

Material e métodos

As soluções padrão de TCS (0,1 mol L-1) foram preparadas em etanol, devido a solubilização do composto ser favorecida em solventes orgânicos, e envolvidas com papel alumínio na finalidade de evitar possíveis processos de degradação. Todas as demais soluções foram preparadas conforme procedimentos descritos na literatura, e utilizando água desionizada pelo sistema Milli Q (Millipore). Os microeletrodos foram preparados usando uma fibra de ouro de 12,5 µm de diâmetro. A limpeza do microeletrodo de ouro (µAu) foi realizada mediante polimento mecânico com lixa d'água de granulometria 1500 e submetido a sucessivas lavagens com água desionizada, com posterior limpeza eletroquímica em solução de H2SO4 0,5 mol L-1 em voltametria cíclica em varreduras de 60 ciclos, com v = 100 mV s-1. O μAuNp foi preparado segundo uma modificação proposta por Bertotti, Sukeri e Saravia, em 2015 (SUKERI; SARAVIA; BERTOTTI, 2015). As nanoestruturas de ouro foram obtidas em solução H2SO4 0,5 mol L −1, por meio de varredura linear no sentido anódico de 0 a 2 V com v = 20 mV s-1, depois uma amperometria com E = 2 V por um tempo t = 600 s, e por fim uma varredura linear no sentido catódico em uma janela de potencial de 0 a 2 V com v = 20 mV s-1. Após essas etapas, a superfície do eletrodo estava modificada, e o seu perfil voltamétrico foi comparado com o perfil do µAu. Os experimentos eletroquímicos foram realizados em um Potenciostato Autolab modelo 302N controlado pelo software NOVA, conectado a um microcomputador e utilizando uma célula eletroquímica com três eletrodos: eletrodo de trabalho (µAu e µAuNp), eletrodo de referência (Ag/AgCl/KClsat) e o eletrodo auxiliar (fio de platina). Para realização deste trabalho todos os eletrodos utilizados foram construídos no próprio laboratório de pesquisa.

Resultado e discussão

O cálculo do raio do microeletrodo de ouro foi realizado a partir da caracterização eletroquímica em sonda Fe3+2+. Percebe-se, pela Figura 1 (A) contendo soluções de Fe2+ (1), Fe3+ (2) e o par Fe3+2+ (3), a redução em (1), oxidação em (2) e um processo reversível em (3). Pela Equação IL = 4.n.F.D.C.r determinou-se a corrente limite (PAIXÃO; BERTOTTI, 2009). Logo após, o raio do µAu foi calculado pela Figura 1 (A), sendo este igual a 34,24µm. O Perfil voltamétrico do μAuNp e μAu foi avaliado em solução de H2SO4 0,5 mol L−1 (ѵ = 50 mV s−1) (Figura 1 (B)), com as condições de modificação: E= 2 V, t = 10 min, ѵ = 20 mV s–1. Os picos oxidação e redução de Au ocorrem em 1,2/1,4 V e 0,9 V, respectivamente. Os valores de corrente do µAuNp superam o μAu em um valor de 8 vezes (anódica) e 22 vezes (catódica), indicando um aumento de área superficial (JARAMILHO, 2017). O perfil do TCS em µAu e µAuNp foi avaliado por VC, em solução Na2SO4 0,10 mol L–1 pH 2,00 (acidificada com 100 µL H2SO4 0,50 mol L-1) com 20% de EtOH da célula, na ausência e presença de TCS 299 µmol L–1. Em condições otimizadas da modificação. E=2,0 V, t=10 min; ѵ=20 mV s–1. Registrados com ѵ=50 mV s–1. Na Figura 2(A), percebe-se que na ausência de TCS não houve a formação de picos voltamétricos, indicando que os valores de corrente obtidos são de natureza capacitiva, já na presença de TCS um processo de oxidação é observado, em aproximadamente 0,95 V vs. Ag/AgCl/KClsat. Esse fato corrobora com a literatura, e sugere a irreversibilidade do Triclosan. Na Figura 2 (B), observa-se que o µAuNp deslocou o pico de oxidação do TCS para potenciais menos positivos, 0,85 V vs Ag/AgCl/KClsat. Percebe-se também um aumento da corrente de oxidação do TCS de aproximadamente 840,0%, para o µAuNp em relação ao µAu.

(A)caracterização eletroquímica do microeletrodo de ouro em sonda Fe3+ / Fe2+, e (B)perfil voltamétrico do microeletrodo de ouro com e sem modificação


Voltamogramas cíclicos registrados com µAu (A) e µAuNp (B), em solução de Na2SO4 0,10 mol L–1 pH 2,00 na ausência e presença de TCS 299 µmol L–1

Conclusões

Um microeletrodo de ouro foi fabricado e modificado com nanoestruturas de ouro com alta área superficial e usado para determinação voltamétrica do Triclosan. Os resultados na detecção de TCS com o μAuNp são notáveis. Portanto, o μAuNp mostrou-se com potencialidade para a determinação eletroquímica do composto antibacteriano e poluente ambiental, Triclosan.

Agradecimentos

Os autores agradecem a Fundação de Amparo à Pesquisa, Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão – FAPEMA, ao Laboratório de Eletroquímica-LELQ e a Universidade Federal do Maranhão- UFMA.

Referências

DAI, H. et al. Electrochemical detection of triclosan at a glassy carbon electrode modifies with carbon nanodots and chitosan. Electrochimica Acta, [s. l.], v. 80, p. 362–367, 2012.

GOPALAKRISHNAN, S. et al. Sensitive and selective determination of triclosan using visual spectroscopy. Spectrochimica Acta - Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, [s. l.], v. 254, p. 119623, 2021.

JARAMILHO, D. X. . et al. Nanoporous Gold Microelectrode: A Novel Sensing Platform for Highly Sensitive and Selective Determination of Arsenic (III) using Anodic Stripping Voltammetry. Eletroanalysis, [s. l.], v. 29, n. 2316, p. 1–8, 2017.

PAIXÃO, T. R. L. C.; BERTOTTI, M. Métodos para fabricação de microeletrodos visando a detecção em microambientes. Química Nova, [s. l.], v. 32, n. 5, p. 1306–1314, 2009.

SCHRÖDER, S.; SAN-ROMÁN, M. F.; ORTIZ, I. Dioxins and furans toxicity during the photocatalytic remediation of emerging pollutants. Triclosan as case study. Science of the Total Environment, [s. l.], v. 770, 2021.

SUKERI, A.; SARAVIA, L. P. H.; BERTOTTI, M. A facile electrochemical approach to fabricate a nanoporous gold film electrode and its electrocatalytic activity towards dissolved oxygen reduction. Physical Chemistry Chemical Physics, [s. l.], v. 17, n. 43, p. 28510–28514, 2015.

VOSÁTKA, R.; KRÁTKÝ, M.; VINŠOVÁ, J. Triclosan and its derivatives as antimycobacterial active agents. [S. l.]: Elsevier B.V., 2018.

WU, T. et al. Electrochemical sensor for sensitive detection of triclosan based on graphene/palladium nanoparticles hybrids. Talanta, [s. l.], v. 164, p. 556–562, 2017.