Realizado em Tereseina/PI, de 11 a 13 de Setembro de 2019.
ISBN 978-85-85905-26-2
TÍTULO: ENSAIO BIOELETROQUÍMICO PARA DETECÇÃO DE UREIA
AUTORES: Rodrigues da Silva Neto, A. (UESPI) ; Alves Fernandes, K. (UESPI) ; Karina Borges Costa, A. (UESPI) ; Gabriele da Costa Sales, A. (UESPI) ; e Silva Sales, G. (UFPI) ; Lima Barbosa, M. (UESPI) ; da Silva Carneiro, R. (UESPI) ; da Conceição Lima, V. (UESPI) ; Eduardo da Luz Júnior, G. (UESPI)
RESUMO: A ureia é formada a partir do metabolismo do radical amino proveniente do
aminoácido, por meio da ureia o organismo o evita a circulação do nitrogênio
na forma de amônia e de outros componentes tóxicos. A ureia é amplamente
distribuída na natureza. A urease é uma enzima que, em meio aquoso,
catalisa a hidrólise da ureia em amônia e dióxido de carbono. Sua aplicação
no ramo de biossensores tem despertado atenção, visto que, sensores
enzimáticos para a determinação potenciométrica de ureia. Nesse processo é
empregada uma camada enzimática de substrato é colocada diretamente na
superfície de um sensor clássico que mede a concentração de produtos
formados no decurso de um processo enzimático reacional. Este trabalho
propõe a criação de um biossensor para detecção de ureia.
PALAVRAS CHAVES: Ureia; Urease; Biossensores
INTRODUÇÃO: A ureia é formada a partir do metabolismo do radical amino proveniente do
aminoácido, por meio da ureia o organismo o evita a circulação do nitrogênio
na forma de amônia e de outros componentes tóxicos [1]. A ureia, é um
subproduto, frequentemente monitorado em sangue para obter informações
doença renal. É geralmente usada para ser o melhor marcador para avaliar o
nível de toxinas urêmicas. A enzima urease, que é frequentemente presente na
maioria dos sistemas biológicos, desempenha um papel neste processo
catalisando a reação de decomposição de ureia [2]. A urease pode ter varias
aplicações e usos, que varia de acordo com o meio ao qual é associado, em
virtude da sua grande variedade e quantidade presente na natureza [3]. Esta
é bastante estudada dentro do âmbito cientifico, tendo em vista que, é uma
enzima na qual a sua empregabilidade se encaixa em estudos voltados para
detecção de ureia em fluidos biológicos, como urina e plasma sanguíneo,
algumas dessa aplicação é a mobilização da enzima, através de métodos
analíticos de baixo custo. Neste sentido, buscam-se hoje analisar e estudar
as características cinéticas desta enzima com seu substrato bem como um
procedimento analítico empregando o extrato enzimático purificado na
determinação de uréia em amostras de fluidos biológicos [4]. Sua aplicação
direcionada a biossensores recentemente tem ganhado notoriedade, visto que,
sensores enzimáticos para a determinação potenciométrica de ureia tem
despertado atenção. Nesse processo é empregada uma camada enzimática de
substrato é colocada diretamente na superfície de um sensor clássico que
mede a concentração de produtos formados no decurso de um processo
enzimático reacional com o anseio de analisar e monitorar a ureia a partir
de fluidos biológicos [5].
MATERIAL E MÉTODOS: 1 - Preparação da solução tampão.
A preparação da solução tampão foi realizada dissovendo-se 1,36086 g de
KH2POH, 1,7415 de K2HPO4, 0,042239 g de K4Fe(CN)6 e 0,7455 g de KCl
dissolveu-se tudo em 100 mL de água deionizada.
3 – Preparação da Urease.
A extração da urease foi realizada a partir da pesagem e maceração da
semente de melancia descascada, utilizando-se cerca de 30 sementes, até
conseguir deixar a mesma pastosa. Em seguida, acrescentou-se
polietilenoglicol até apresentar uma consistência de pasta e deixa-lá
repousar até o uso para o procedimento experimental.
5 – Construção do eletrodo de trabalho.
O eletrodo foi adquirido.
6 – Testes Analíticos
Os testes eletroanalíticos foram realizados através da técnica eletroquímica
de Voltametria Ciclica. Na célula eletroquímica, usamos três eletrodos, o
eletrodo de trabalho constituído por (GRAFITE/ Poli (alilamina hidroclorada)
(PAH)/Glutaraldeido/UREASE), fio de platina como contra eletrodo e Ag/AgCl
em solução de KCl (0,1 Mol L-1) como eletrodo de referência. A eletroanálise
foi realizada em uma solução de 50 mL tampão e em solução de tampão com
ureia em diferentes concentrações.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Estudos preliminares com eletrodo de grafite modificado foram desenvolvidos
na presença de 0,1 mol/L de K4[Fe(CN)6] por voltametria ciclica para
verificar a resposta eletroquímica da detecção desse eletrodo. A figura 1
mostra uma analise de voltametria ciclica (CV) representativo do eletrodo de
trabalho (grafite) em meio a solução de K4[Fe(CN)6]. O CV obtido exibe uma
corrente de 6,24 x 10-5A (a 100 mV).
A curva obtida usando eletrodo de grafite sem nenhuma modificação indica a
difusão hemisférica de K4 [Fe(CN)6] em direção à superfície do eletrodo de
trabalho. Podemos observar que o aumento da velocidade de varredura, faz com
que a corrente aumente progressivamente.
Realizamos a construção de quatro gráficos (A/B/C/D) estes podem observar a
relação da modificação do eletrodo, que foi modificado respectivamente, pela
Poli (alilamina hidroclorata) (PAH), em seguida, pelo Glutaraldeido e por
fim a urease. O gráfico D representa a detecção de ureia em uma concentração
de menor valor de 10-12.
Os resultados obtidos mostram um pequeno aumento dos valores de corrente com
o aumento da velocidade de varredura como demonstrado na figura 2. Este
mesmo sugere haver uma relação
direta entre a velocidade de varredura e a concentração da espécie
eletroativa. Voltamogramas cíclicos realizados anteriormente com o eletrodo
na presença do complexo K4[Fe(CN)6], mostram que o processo é reversível,
possibilitando assim a utilização da equação de Randles-Sevcik (equação 1)
para obtenção de informações a respeito da área ativa do eletrodo. Segundo
esta equação existe uma relação linear entre corrente de pico e a raiz
quadrada da velocidade de varredura, em sistemas totalmente reversíveis com
transferência de massa controlada por difusão.
Figura 1
Voltamogramas cíclicos obtidos na presença de
K4[Fe(CN)6] para um eletrodo de trabalho de
grafite sem modificação.
Figura 2
Voltamogramas cíclico para um único eletrodo em
diferentes velocidades de varredura na presença
do complexo K4[Fe(CN)6] 0,1 mol. L-1 e KCl 0,1
mol L-1, modificado com
(PAH)/Glutaraldeido/Enzima e detecção da
concentração de ureia 10-12 mol/L.
CONCLUSÕES: Em suma, o trabalho demonstrou através da caraterização do eletrodo por
analise eletroquímica de voltametria cíclica e que o eletrodo é coerente com o
que é apresentado na literatura e o mesmo apresentou eficácia em seu limite de
detecção conseguindo detectar pequenas concentrações de ureia, chegando ate
10-12 mol/L. Contudo, podemos afirmar que o uso do mesmo em analises
biossensoras para detecção de ureia é valido e seguro. Entretanto, o presente
trabalho é de contribuição promissora para pesquisas futuras nessa área.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] Renato Nunes, CAPÍTULO V, aminoácidos, 2013.
[2] Filiz Kuralay, Haluk Ozy , Attila Yıldız, Potentiometric enzyme electrode for urea determination using immobilized urease in poly(vinylferrocenium) film, Science direct, 2004.
[3] Rodrigues José, Partelli Fabio, Pires Fabio, Gleison Oliosi, Espindula Marcelo, Volatilização de amônia de ureias protegidas na cultura do cafeeiro conilon, coffee Science, 2017.
[4] Santos Leideiany, Leite Odair, Caracterização, Pré-Purificação e Aplicação Analítica da enzima Urease obtida do feijão Guandu (Cajanus Cajan L. Milsp, SBQ- Sociedade Brasileira de Química.
[5] Anna Cristina Lanna; Pedro Marques da Silveira; Mozaniel Batista da Silva; Tatiana Maris Ferraresi; Huberto José Kliemann, Atividade de urease no solo com feijoeiro influenciada pela cobertura vegetal e sistemas de plantio. Revista Brasileira de ciência do solo, 2010.