11º Encontro Nacional de Tecnologia Química
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.