?rea de concentra??o: Qu?mica Anal?tica. / Submitted by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2014-12-18T17:29:43Z No. of bitstreams: 1 delton_martins_pimentel.pdf: 3429904 bytes, checksum: 0bdb59431143a44261723bfd797ed6b3 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2014-12-18T17:56:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 delton_martins_pimentel.pdf: 3429904 bytes, checksum: 0bdb59431143a44261723bfd797ed6b3 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2014-12-18T18:02:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 delton_martins_pimentel.pdf: 3429904 bytes, checksum: 0bdb59431143a44261723bfd797ed6b3 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-18T18:02:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 delton_martins_pimentel.pdf: 3429904 bytes, checksum: 0bdb59431143a44261723bfd797ed6b3 (MD5) Previous issue date: 2013 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (Capes) / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do estado de Minas Gerais (FAPEMIG) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / No presente trabalho fabricou-se um material comp?sito ? base de polianilina (PAni), grafeno(rGO) e Horseradish peroxidase (HRP), visando o desenvolvimento de uma nova plataforma para detec??o de per?xido de hidrog?nio (H2O2) com uma alta sensibilidade. O grafeno utilizado foi produzido a partir da redu??o do ?xido de grafite (GO) por redu??o em forno de micro-ondas, que por sua vez foi sintetizado pelo m?todo de Laura J. Cote et al. Posteriormente, o nanomaterial foi modificado quimicamente com O,O?-Bis(2-aminoetil)-polietilenoglicol, produzindo assim grafeno funcionalizado com grupo amino (rGO-PEG-NH2). Ap?s esta etapa, foi produzido o comp?sito PAni/rGO-PEG-NH2 por via potenciodin?mica e o mesmo foi utilizado como substrato para fabricar um sensor para H2O2 atrav?s da imobiliza??o da enzima HRP sobre o pol?mero produzindo-se assim um material comp?sito. Os experimentos eletroqu?micos foram realizados em uma cela eletroqu?mica com capacidade para 10 mL com tr?s eletrodos, sendo o eletrodo de refer?ncia Ag/AgCl, contra eletrodo de fio platina, e eletrodo de trabalho de Au (0,071 cm2). Estudos comparativos entre os processos redox da PAni e PAni/rGO-PEG-NH2 realizados por voltametria c?clica e imped?ncia eletroqu?mica deixaram evidente que o material comp?sito apresenta uma maior densidade de corrente bem como uma menor resist?ncia ? transfer?ncia de carga em altos e baixos potenciais. Por fim, com o prop?sito de avaliar o comportamento eletroqu?mico do sistema a duas dimens?es 2D, foram realizadas imagens eletroqu?micas da PAni bem como da PAni/rGO-PEG-NH2 por Microscopia Eletroquimica de Varredura (SECM, do ingl?s Scanning Electrochemical Microscopy) utilizando uma c?lula eletroqu?mica de 3 mL com quatro eletrodos. Conforme observado, a PAni/rGO-PEG-NH2 apresenta regi?es com alta densidade de corrente devido ao maior feedback positivo em compara??o ? PANI na aus?ncia do grafeno, al?m de proporcionar um transporte mais efetivo de pr?tons para dentro e para fora da matriz polim?rica; tornando assim o material bastante promissor para imobiliza??o de esp?cies com carga formal positiva. Ap?s a inser??o da HRP ao material comp?sito os estudos realizados com o biossensor resultou em uma sensibilidade de 44 ?A mM?1 e LOD de 0,31 ?M e LOQ de 0,94 ?M para a detec??o de H2O2, sendo estes valores muito superiores aos de outros trabalhos presentes na literatura e muito superior ao obtido pelo pol?mero condutor aplicado isoladamente com a enzima. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2013. / ABSTRACT In the present work a composite material based on polyaniline (PAni), graphene (rGO) and Horseradish peroxidase (HRP) was fabricated, aiming the development of a new platform for the detection of hydrogen peroxide (H2O2) with high sensitivity. The graphene used in this work was produced from the reduction of graphite oxide, using a microwave oven. The graphite oxide was synthesized by the method of J. Laura Cote et al. Subsequently, the nanomaterial was chemically modified with O, O'-Bis (2 - aminoethyl) polyethylene glycol, thus producing graphene functionalized with amino groups (rGO / PEG). After this step, the composite PAni/rGO-PEG-NH2 was produced by potentiodynamic method and it was used as a substrate to fabricate a sensor for H2O2 by immobilizing the enzyme HRP over the polymer, thus producing a composite material. Electrochemical experiments were performed in an electrochemical cell for up to 10 mL, with three electrodes: Ag / AgCl was used as the reference electrode; platinum wire as the counter electrode and the working electrode was an Au electrode with an area of 0.071 cm2. Comparative studies of the redox processes of PAni and PAni/rGO-PEG-NH2, performed by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy, made it clear that the composite material has a higher current density and a lower charge transfer resistance in high and low potentials. Finally, in order to evaluate the electrochemical behavior of the two dimensional (2D) system, electrochemical images were taken of PAni and PAni/rGO-PEG-NH2 by Scanning Electrochemical Microscopy (SECM) using an electrochemical cell with 3 mL and four electrodes. As noted, the PAni/rGO-PEG-NH2 presents regions with high current density due to the higher positive feedback compared to PAni in the absence of graphene, besides it promotes a proton transportation more effective, to the inside and the outside of the polymeric matrix. After insertion of the HRP enzyme to the composite material, the studies performed with the biosensor resulted in a sensitivity of 44 ?A mM-1, LOD 0.31 and LOQ 0.94 mM for the detection of H2O2, being these values much higher than other works found in the literature, and much higher than the one obtained with the conducting polymer used only with the enzyme.

Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-06-30T18:19:34Z No. of bitstreams: 1 DIS_JESSICA_CAVALHEIRO_SOARES_PARCIAL.pdf: 613600 bytes, checksum: 2e577069eeb48be6afd6a79bac3f8992 (MD5) / Approved for entry into archive by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-06-30T18:19:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DIS_JESSICA_CAVALHEIRO_SOARES_PARCIAL.pdf: 613600 bytes, checksum: 2e577069eeb48be6afd6a79bac3f8992 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-30T18:19:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_JESSICA_CAVALHEIRO_SOARES_PARCIAL.pdf: 613600 bytes, checksum: 2e577069eeb48be6afd6a79bac3f8992 (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / Recent studies have shown several applications of graphene oxide (GO) in neurology in the imaging area as a contrast agent for diagnostic purposes, for drug delivery of anticarcinogenic drugs, proteins and peptides and in the field of tissue engineering for applications in the regeneration of nervous lesions. Advances in GO applications research in neurology require addressing its potential toxic mechanisms of action. Zebrafish (Danio rerio) has been widely used in neurotoxicological trials due to the homology of biochemical processes and neural structures with vertebrates. To investigate the potential neurotoxic effects of GO exposure in different concentrations at development period, we evaluated in vivo parameters for initial toxicological screening. We found that GO did not induce changes in survival, hatching and spontaneous movement. However, an increase in heart rate at 48 hpf was found and a reduction in body length without altering the ocular area at 5 dpf. Additionally, molecular gene expression analyses of nervous system-related proteins were performed, showing synapsin IIa expression is increased and dopamine transporter (dat) gene expression is reduced, suggesting a potential compensatory mechanism. The evaluation of the locomotion behavior of animals exposed at GO showed an increase in the absolute turn angle. Based on these initial parameters, we performed biochemical analyzes to determination of the enzyme acetylcholinesterase (AChE) activity and dopamine levels. The exposure at GO did not change AChE activity and decreased dopamine levels. Additionally, the gene expression of B cell lymphoma 2 (bcl2) gene and caspase 3 (casp3) gene were evaluated for the group of larvae exposed to GO, demonstrating an increase of bcl2 and unchanged casp3 expression, suggesting no apoptosis involvement. The tissue and cellular structure of zebrafish larvae brain exposed at GO was evaluated by transmission electron microscopy (TEM) and cell dead by autophagosome formation with loss of cellular architecture was observed most likely due to exposure to the nanomaterial. Further studies are necessary to the complete understanding of the neurological changes observed in zebrafish by exposure to GO and the mechanisms involved in this process, are necessary. / Estudos recentes t?m mostrado diversas aplica??es do ?xido de grafeno (GO) como agente de contraste para fins de diagn?stico, para o endere?amento de drogas (do ingl?s drug delivery) de f?rmacos anticarcinog?nicos, prote?nas e pept?deos e na ?rea de engenharia tecidual para aplica??es na regenera??o de les?es nervosas. O avan?o em pesquisas relacionadas a aplica??es do GO em neurologia exige a investiga??o dos mecanismos de a??o potencialmente t?xicos desencadeados pela exposi??o ao nanomaterial. O zebrafish (Danio rerio) tem sido amplamente utilizado em ensaios neurotoxicol?gicos devido ? homologia de processos bioqu?micos e estruturas neurais com outros vertebrados, vis?veis desde o in?cio de seu desenvolvimento externo. Para investigar os efeitos neurot?xicos da exposi??o a diferentes concentra??es do GO no per?odo de desenvolvimento, foram avaliados diversos par?metros in vivo para avalia??o toxicol?gica preliminar. Foi verificado que o GO n?o induziu altera??es na sobreviv?ncia, eclos?o e movimentos espont?neos. Contudo, o aumento dos batimentos card?acos em 48 hpf foi constatado e redu??o do tamanho do eixo axial, sem altera??o na ?rea ocular em 5 dpf. Adicionalmente, an?lises moleculares da express?o de genes espec?ficos para prote?nas do sistema nervoso foram realizadas mostrando que o GO aumenta a express?o de sinapsina IIa e reduz a express?o do transportador de dopamina (dat), sugerindo um prov?vel mecanismo compensat?rio. A avalia??o da locomo??o dos animais expostos ao GO mostra o aumento do ?ngulo absoluto de virada. Com base nestes par?metros iniciais, foram realizadas an?lises bioqu?micas para a determina??o da atividade da enzima acetilcolinesterase (AChE) e dosagem dos n?veis de dopamina. A exposi??o ao GO n?o alterou a atividade da AChE e reduziu os n?veis de dopamina. Adicionalmente, a express?o do gene de linfoma de c?lulas B2 (do ingl?s B cell lymphoma 2 (bcl2) ) e do gene que codifica para caspase 3 (casp3) foram avaliadas para o grupo de larvas expostas ao GO onde foi mostrado aumento da express?o de bcl2, enquanto que a express?o de casp3 permaneceu inalterada, sugerindo que o GO parece n?o induzir mecanismo de apoptose. A estrutura tecidual e celular do c?rebro de larvas de zebrafish expostas ao GO foi avaliada por microscopia eletr?nica de transmiss?o (TEM) onde morte celular por necrose com perda da arquitetura celular foi constatada. Estudos adicionais para o completo entendimento das altera??es neurol?gicas observadas pela exposi??o ao GO e dos mecanismos envolvidos nesse processo s?o necess?rios.