Orientador: Hideko Yamanaka / Banca: Maria Valnice Boldrin / Banca: Silvia Helena Pires Serrano / Banca: Ronaldo Censi Faria / Banca: Paulo Roberto Brasil de Oliveira Marques / Resumo: A molécula do DNA pode ser modificada por substâncias eletrofílicas, tanto de origem exógena quanto endógena. As lesões geradas podem ser mutagênicas e contribuir para o processo de carcinogênese. Assim, desvios significativos da estrutura da dupla hélice desempenham um papel importante no metabolismo do DNA. Um biossensor voltamétrico baseado na imobilização de DNA de fita dupla (dsDNA) sobre eletrodos descartáveis foi desenvolvido para aplicação nos estudos de interação entre corantes têxteis e a molécula do DNA, na ausência e na presença de flavonóides em solução. Os eletrodos modificados foram colocados em contato com soluções de corantes têxteis da classe dos dispersos, o Disperso Orange 1 (DO1) e o Disperso Red 1 (DR1), e seus produtos de eletrólise por oxidação e por redução. A variação dos sinais de oxidação das bases guanina e adenina presentes no dsDNA imobilizado, obtidos antes e após cada interação, foi utilizada como parâmetro de análise dos resultados. O tempo para que a interação DNA:corante ocorresse foi avaliado utilizando o biossensor e estabeleceu-se 180 s. A concentração dos corantes foi analisada na faixa de 1,0 x 10-8 a 1,0 x 10-4 mol L-1, sendo que a variação do sinal voltamétrico das bases foi mais intensa para DR1 (sinais da guanina e adenina decresceram 48% e 51% do seu valor original, respectivamente), enquanto que na presença de DO1, as intensidades de corrente da guanina e adenina diminuíram 30% e 10% de seu valor original, respectivamente, quando comparada a mesma concentração dos corantes de 1,0 x 10-6 mol L-1. Além da diminuição da intensidade de corrente das bases guanina e adenina, o aparecimento de novos picos e deslocamentos do potencial de pico das bases foram observados após as interações com produtos de eletrólises. Estudos de interação também... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: DNA molecule may be modified by electrophilic substances, either from endogenous or exogenous origin. Lesions generated may be mutagenic and contribute to the process of carcinogenesis. In this way, significant deviations on the double helix structure play an important role in the DNA metabolism. A biosensor based on double-stranded DNA (dsDNA) immobilization on disposable electrodes has been developed for application in interaction studies between textile dyes and DNA molecule in the absence and presence of flavonoids in solution. The modified electrodes were placed in solutions of disperse textile dyes, Disperse Orange 1 (DO1) and Disperse Red 1 (DR1), and their products of electrolyses by oxidation and reduction. The variation of the oxidation signals of guanine and adenine bases of the immobilized dsDNA, obtained before and after each interaction, was used as a parameter for analyzing the results. The time for DNA:dye interaction was evaluated using the biosensor and 180 s was established. The concentration of dyes was analyzed in the range from 1.0 x 10-8 to 1.0 x 10-4 mol L-1, and the bases voltammetric signal variation was more intense for DR1 (signals of guanine and adenine decreased 48% and 51% of its original value, respectively), whereas in the presence of DO1, the current intensities of guanine and adenine decreased by 30% and 10% of its original value, respectively, when compared the same dyes concentration of 1.0 x 10-6 mol L-1. Besides adenine and guanine current intensities decrease, the appearance of new peaks and peaks potential shifts were also observed after interactions with electrolysis products. Interaction studies were also performed by means of UV-Vis spectrophotometry in aqueous phase showed different effects of hypochromism and hiperchromism of DNA band after interactions... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A polifenoloxidase (PFO) é uma enzima cúprica que catalisa a oxidação de difenóis em quinonas e tem ampla distribuição entre os vegetais. A atividade dessa enzima foi medida para a construção de um biossensor, para determinação de adrenalina, e os melhores resultados foram obtidos com a banana (Musa sp.). O cálculo da atividade enzimática proporcionou um valor de 974 UA (Unidades de Atividade). O biossensor foi construído com pasta de carbono, 50 UA em tampão fosfato (pH= 7,00) suportada em agulha de aço inoxidável ou tubo de polietileno. Constatou-se morosidade no restabelecimento da linha base a qual foi corrigida com a adição de H2O2 na solução diminuindo o tempo para 10 minutos. O biossensor (com polietileno) apresentou resposta linear para adrenalina, em solução tampão, entre 8,00x10-9 e 8,00x10-4 mol L-1 (LD = 8,00x10-9 mol L-1). Para amostras de medicamentos os resultados obtidos com o método proposto e com o método descrito na Farmacopéia Brasileira (1977) foram concordantes. Para amostras de sangue, usando calibração por ajuste de matriz, a faixa linear foi de 8,00x10-7 a 8,00x10-3 mol L-1 (LD = 8,00x10-7 mol L-1). Obteve-se 89,4 % nos testes de recuperação. Testes in vivo, onde os eletrodos foram inseridos na veia jugular de ratos Wistar, apresentaram resultados promissores. / Polyphenoloxidase (PPO) is a cupric enzyme that catalyzes the oxidation of diphenols in quinones and is widely distributed among the vegetables. The activity of this enzyme was measured for a biosensor construction for adrenaline determination, and the banana (Musa sp.) extract presented better results. The calculation of the enzymatic activity provided a value of 974 UA (Units of Activity). It was constructed biossensor with: carbon paste containing 50 UA in phosphate buffer (pH=7,00), into stainless steel needles or polyethylene tube. Slow reestablishment of the baseline was evidenced and it was corrected with the addition of H2O2 to the solution, decreasing the return time to 10 minutes. The biosensor (with polyethylene) provides a linear range from 8,00x10-9 to 8,00x10-4 mol L-1 (LOD = 8,00x10-9 mol L-1) in buffer solution for adrenalin. The results obtained with the proposed method and the Farmacopéia Brasileira (1977) was in agreement. For blood samples, using matrix matching calibration, the linear range was from 8,00x10-7 to 8,00x10-3 mol L-1 (LOD = 8,00x10-7). In the recovery tests, 89,4% of the added value was obtained. In vivo studies, electrodes were inserted in the jugular vein of the Wistar rat and showed promising results.

No campo da eletroanalítica existe uma intensa atividade de pesquisa sobre eletrodos de pasta de carbono. As principais vantagens da pasta de carbono são a rapidez e a simplicidade do processo de preparação, e a possibilidade de renovação da superfície do eletrodo a cada nova medida. Isso é possível devido à modificação interna do material eletródico, em que o modificador escolhido está diretamente relacionado com o analito de interesse a ser determinado. Os biossensores de pasta de carbono são muito utilizados na determinação de pesticidas da classe dos organofosforados e carbamatos pelo processo de inibição enzimática. Um dos principais problemas na determinação de substâncias utilizando eletrodos de pasta de carbono e biossensores de pasta de carbono é o seu alto limite de detecção, que dificulta a análises traços de substâncias. Uma opção que há décadas vem sendo adotada é a utilização dos eletrodos de nanotubos de carbono, funcionalizados ou não, na elaboração da pasta. Estes sensores, juntamente com os biossensores de pasta de nanotubos de carbono, possuem propriedades catalíticas e estruturais que fornecem um menor limite de detecção e quantificação na determinação de várias substâncias associadas. Estas características são singulares e inerentes à conformação dos nanotubos de carbono, sendo a elevada área ativa e poder eletrocatalítico umas das propriedades destes nanomateriais mais relatadas na literatura. Diante da falta de trabalhos que descrevam, paralelamente, o desempenho destes biossensores na determinação de carbamatos, neste trabalho objetivou-se explorar comparativamente o comportamento eletroquímico de biossensores de pasta de carbono e de pasta de nanotubos de carbono modificados com a enzima acetilcolinesterase para a determinação dos pesticidas carbaril e metomil. Estes nanotubos foram purificados em meio ácido e caracterizados por microscopia eletrônica de varredura e por voltametria cíclica. Parâmetros cinéticos da enzima acetilcolinesterase como a constante de Michaelis-Menten e velocidade máxima de hidrólise do substrato acetiltiocolina foram obtidos e analisados pelo método espectrofométrico. Os biossensores confeccionados tiveram seus parâmetros eletródicos de operação otimizados e foram utilizados na determinação do pesticida carbaril em amostra fluvial. Os biossensores de pasta de carbono e de pasta de nanotubos de carbono modificados com a enzima acetilcolinesterase apresentaram uma repetibilidade com desvio padrão relativo de 2,44% e 1,77%, respectivamente. A reprodutibilidade dos biossensores elaborados apresentou um desvio padrão relativo de 6,60% e 4,13%, respectivamente. Na determinação do pesticida carbaril, os biossensores de pasta de carbono e de pasta de nanotubos de carbono modificados com a enzima acetilcolinesterase apresentaram um limite de detecção de 0,0389 e 0,0163 µmol L-1, respectivamente. Na determinação do pesticida metomil, os biossensores de pasta de carbono e de pasta de nanotubos de carbono modificados com a enzima acetilcolinesterase apresentaram um limite de detecção de 0,0398 e 0,0083 µmol L-1, respectivamente. Em ambas as determinações, o biossensor elaborado com os nanotubos funcionalizados apresentou maior sensibilidade. Quando comparado com o biossensor de pasta de carbono frente à determinação do carbaril, o biossensor de pasta de nanotubos apresentou um limite de detecção aproximadamente 2,4 vezes menor e, quando comparado com o biossensor de pasta de carbono na determinação do pesticida metomil, o biossensor de pasta de nanotubos apresentou um limite de detecção aproximadamente 5 vezes menor. Os limites de quantificação dos biossensores de pasta de carbono e de pasta de nanotubos de carbono modificados com a enzima acetilcolinesterase, para os pesticidas carbaril e o metomil, foram de 0,1297 e 0,0542 µmol L-1 e de 0,1323 e 0,0277 µmol L-1, respectivamente. O biossensor de pasta de nanotubos de carbono modificado com a enzima acetilcolinesterase foi aplicado na determinação de carbaril em amostra de água de rio e ácido húmico, fornecendo um LD de 0,0722 e 0,0704 µmol L-1, respectivamente. Comparado com a curva original realizada em tampão fosfato, este biossensor apresentou um limite de detecção e quantificação de aproximadamente 4,32 e 4,43 vezes maior no procedimento utilizando ácido húmico e água fluvial, respectivamente. / There in the field of electroanalytical an intense research activity on carbon pastes electrodes. The main advantages of carbon paste are the speed and simplicity of the preparation process, and the possibility of renewing the electrode surface with each new measure. This is possible due to the internal modification of the electrode material, in which the modifier selected is directly related to the analytes to be determined. The carbon paste biosensors are widely used in determining the class of pesticides organophosfates and carbamates by enzyme inhibition process. A major obstacle to the determination of substances with a carbon paste electrode and carbon nanotubes paste biosensors is its high detection limit, which complicates the analysis of trace substances. One option that has for decades been adopted is the use of electrodes of carbon nanotubes, functionalized or otherwise, in elaboration of the paste. These sensors, together with the carbon paste nanotubes biosensors, have structural and catalytic properties that provide a lower limit of detection and quantitation in the determination of several related substances. These characteristics are natural and inherent in the arrangement of carbon nanotubes, the high electrocatalytic active area and catalytic power properties of these nanomaterials are most often reported in the literature. Given the lack of studies that describe, in parallel, the performance of these biosensors in the determination of carbamates, this study aimed, comparatively, to explore the electrochemical behavior of carbon paste and carbon nanotubes paste biosensors modified with enzyme acetylcholinesterase to determine pesticide carbaryl and methomyl in distillated and river water. These nanotubes were purified in acidic medium and characterized by scanning electron microscopy and cyclic voltammetry. The kinetic parameters of acetylcholinesterase as the Michaelis-Menten constant and Maximum Velocity of hydrolysis of acetylthiocholine were obtained and analyzed by spectrophotometric method. Biosensors fabricated electrodes had their parameters optimized operation and were used in the determination of carbaryl pesticide in a sample fluvial. Carbon paste and carbon nanotubes paste biosensors modified with enzyme acetylcholinesterase showed a repeatability wih relative standard deviation of 2.44% and 1.77%, respectively. The reproducibility of the biosensor developed showed a relative standard deviation of 6.60% and 4.13%, respectively. In determining the pesticide carbaryl, the carbon paste and carbon nanotubes paste biosensors modified with enzyme acetylcholinesterase showed a detection limit of 0.0389 and 0.0163 µmol L-1, respectively. In determining the pesticide methomyl, the carbon paste and carbon nanotubes paste biosensors modified with enzyme acetylcholinesterase showed a detection limit of 0.0398 and 0.0083 µmol L-1, respectively. In both determinations, the biosensor prepared with functionalized nanotubes showed higher sensitivity. Compared with the carbon paste biosensor in the determination of carbaryl, the nanotubes paste biosensor showed a detection limit of approximately 2.4 times lower and, when compared with the carbon paste biosensor in the determination of the pesticide methomyl, the biosensor elaborated with nanotubes showed a detection limit of approximately five times lower. The limits of quantification of carbon paste and carbon nanotubes paste biosensors modified with enzyme acetylcholinesterase, in the determination of carbaryl and methomyl pesticides, were 0.1297 and 0.0542 µmol L-1, and 0.1323 and 0.0277 µmol L-1, respectively. The carbon nanotubes biosensor modified with the enzyme acetylcholinesterase was applied to the determination of carbaryl in the sample of river water and humic acid, giving a detection limit of 0.0722 and 0.0704 mol L-1, respectively. Compared with the original curve performed in phosphate buffer, the biosensor showed a detection an quantification limit of approximately 4.32 and 4.43 times higher in the procedure using humic acid and fluvial water, respectively.

A pesquisa na área de biossensores de glicose tem crescido muito nos últimos anos, devido a sua grande importância no monitoramento contínuo da glicemia em pessoas com diabetes. O estudo da utilização de novos materiais nestes dispositivos, como os polímeros condutores e nanopartículas de ouro, tem sido alvo de extensas pesquisas. Neste trabalho, a polianilina (PAni), um dos polímeros condutores mais estudados, foi sintetizada quimicamente na presença de poli(óxido de etileno) (PEO) e também na presença de PEO e de ácido cloroáurico (HAuCl4), para a formação de nanopartículas de ouro (NPAu). Estes nanocompósitos foram utilizados na fabricação de um biossensor eficiente para glicose, servindo de suporte para a imobilização da enzima glicose oxidase (GOx) e de facilitadores do transporte de elétrons. Os polímeros foram caracterizados por infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), microscopia eletrônica de transmissão (MET), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia UV-visível, voltametria cíclica e pelo método padrão de 4 pontas. Para a produção dos biossensores, parâmetros como a quantidade de polímero a ser aplicada sobre os eletrodos, a concentração da GOx, o pH do eletrólito de realização dos ensaios eletroquímicos e a quantidade de mediador no eletrólito, foram avaliadas previamente por voltametria cíclica, a fim de encontrar a máxima resposta eletroquímica do biossensor. Além dos ensaios de voltametria cíclica, os biossensores foram caracterizados por espectroscopia de impedância eletroquímica e por cronoamperometria. Através dos ensaios de cronoamperometria foi verificado que o biossensor de PAni-PEO detecta glicose em uma faixa de concentrações de 1 a 10 mM, com sensibilidade de 16,04 μA mM-1 cm-2, e o de PAni-PEO-NPAu, na faixa de 0,1 a 5,5 mM, com sensibilidade de 5,5 e 0,76 μA mM-1 cm-2, nas faixas de concentração de 0,1 a 0,5 e de 1,5 a 5,5 mM, respectivamente. Além disso, ambos os biossensores apresentaram seletividade a interferentes como ácido ascórbico e ácido úrico, confirmando que o sinal gerado nos ensaios eletroquímicos refere-se efetivamente à detecção da glicose. / Research in the area of glucose biosensors has grown tremendously in recent years due to their great importance in continuous glucose monitoring in patients with diabetes. The study of the use of new materials in these devices, such as conductive polymers and gold nanoparticles, has been the subject of extensive research. In this work, polyaniline (PAni), one of the most studied conductive polymers, was chemically synthesized in the presence of polyethylene oxide (PEO) and also in the presence of PEO and chloroauric acid (HAuCl4) for the formation of gold nanoparticles (AuNP). These nanocomposites were used in the manufacture of an efficient glucose biosensor, serving as support for the immobilization of the enzyme glucose oxidase (GOx) and as electron transport facilitators. The polymers were characterized by Fourier transform infrared (FT-IR), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), UV-visible spectroscopy, cyclic voltammetry and standard 4-point pobe method. For the production of the biosensors, parameters such as the amount of polymer to be applied on the electrodes, the concentration of GOx, the electrolyte’s pH of the electrochemical tests and the amount of mediator in the electrolyte were previously evaluated by cyclic voltammetry to find the maximum electrochemical response of the biosensor. In addition to the cyclic voltammetry tests, the biosensors were characterized by electrochemical impedance spectroscopy and chronoamperometry. Through the chronoamperometry assays, it was verified that PAni-PEO biosensor detected glucose in a range of 1 to 10 mM, with a sensitivity of 16,04 μA mM-1 cm-2 and PAni-PEO-NPAu biosensor, in the range of 0,1 to 5,5 mM, with sensitivity of 5,5 and 0,76 μA mM-1 cm-2 in the 0,1 to 0,5 and 1,5 to 5,5 mM ranges, respectively. In addition, both biosensors presented selectivity to interferents such as ascorbic acid and uric acid, confirming that the signal generated in the electrochemical tests effectively refers to the detection of glucose.

O objetivo deste trabalho é desenvolver e caracterizar filmes de ZnO nanoestruturados com o propósito de se construir um biosensor de glicose. Os filmes foram preparados sobre substratos diferentes (vidro, silício e aço inox), utilizando o método hidrotérmico. A síntese hidrotérmica é um processo relativamente simples e de baixo custo, que uma vez otimizado, é capaz de produzir nanoestruturas de ZnO de alta qualidade. A DRX (Difração de Raios X) foi usada para fornecer a estrutura cristalina dos filmes enquanto que MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura) foi empregado para avaliar a morfologia das nanoestruturas obtidas. O XPS (Espectroscopia de Fotoelétrons induzidos por Raios X) permitiu sondar o ambiente químico dos elementos presentes na superfície das amostras. Finalmente foi construído um biosensor de glicose utilizando um filme de ZnO (depositado em aço), sobre o qual foi imobilizada a proteína glicose oxidase (GOx). Os resultados das medidas de voltametria cíclica (VC) mostraram que a GOx aderiu na superfície do filme, e que o sensor desenvolvido foi capaz de detectar a presença de glicose numa solução aquosa. / The purpose of this work is to develop and characterize ZnO nanostructured films in order to build a glucose biosensor. The films were prepared using the hydrothermal method and deposited onto different substrates (glass, silicon and stainless steel). The hydrothermal synthesis is a simple and relatively low cost method, which once optimized, provides high quality nanostructured ZnO. The XRD (X-Ray Diffraction) was used to provide the crystalline structural of the films while SEM (Scanning Electron Microscopy) was applied to evaluate the morphology of the resulting nanostructures. The XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) allowed to probe the chemical environment of the elements present at the samples’ surface. Finally, a glucose sensor was made by using the well characterized ZnO film (deposited on steel) on top of which the protein glucose oxidase (GOx) was immobilized. The cyclic voltammetry (CV) results showed that the GOx was indeed fixed at the film, and that the developed biosensor was capable of detecting the presence of glucose in aqueous solution.

Orientador: Priscila Alessio Constantino / Resumo: O presente trabalho descreve o estudo da interação entre o lipídio AA (ácido araquídico), os fosfolipídios DPPC (1,2-dipalmitoil-sn-glicero-3-fosfatidilcolina) e DPPG (1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphoglycerol) com a enzima Ty (tirosinase). Através da interação monocamada lipídica/enzima foi desenvolvido um biossensor para a detecção de polifenóis. O estudo de interação foi realizado via filmes de Langmuir, ou seja, monocamadas lipídicas dispostas na interface ar/água que mimetizaram modelos de membranas biológicas, sendo estes analisados através de isotermas (π-A) e do módulo de compressibilidade. Além disso, foram realizadas medidas de PM-IRRAS (do inglês - Polarization Modulation - Infrared Reflection-Adsorption Spectroscopy) que auxiliaram no estudo da interação membrana/enzima em nível molecular. Por meio desses estudos foi possível observar uma maior interação e incorporação da enzima nas monocamadas de DPPC/Ty. Então, os filmes de Langmuir foram depositados em ITO (substrato eletrocondutor de vidro recoberto com óxido de estanho dopado com índio) utilizando a técnica de Langmuir-Blodgett (LB). Os filmes foram avaliados como biossensores para detecção de polifenóis em amostras padrões de catecol por voltametria cíclica. Nessa etapa, foram avaliados os efeitos das matrizes lipídicas, número de camadas e concentração do eletrólito de suporte no processo eletrocatalítico de redução do catecol. Além disso, foi avaliado o efeito da incorporação do mediador eletrônico LuPc... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work describes the study of interaction between lipid AA (arachidic acid), phospholipids DPPC (1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphatidylcholine) and DPPG (1,2-dipalmitoyl-snglycero-3-phosphoglycerol) with the enzyme Ty (tyrosinase). A biosensor for the detection of polyphenols was developed through the interaction of lipid monolayer/enzyme. The study of interaction was performed in Langmuir films, in other words, lipids monolayer organized at the air/water interface simulated biological membrane models, using the isotherms (π-A) and the compressibility module. In addition, measurements of PM-IRRAS (Polarization Modulation - Infrared Reflection-adsorption Spectroscopy) were performed to study of membrane/enzyme interaction at the molecular level. In these studies, it was possible to observe a strong interaction and incorporation of the enzyme in DPPC monolayer. Thus, the films were grown on ITO (indium doped tin oxide glass substrate) using the Langmuir-Blodgett (LB) technique. The films were evaluated as biosensors for detection of polyphenols in standard catechol samples using cyclic voltammetry. At this stage, the effects of lipid matrices, number of layers and support electrolyte concentration on the electrocatalytic catechol reduction process were evaluated. After that, the effect of the incorporation of the electron mediator LuPc2 (Lutetium bisphthalocyanine) into the lipid matrix was evaluated. Electrochemical studies indicated that DPPC/Ty and DPPC:LuPc2/Ty films,... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-08-13T14:50:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-30Bitstream added on 2014-08-13T18:01:30Z : No. of bitstreams: 1 000747006.pdf: 3768762 bytes, checksum: 6cb20d492a096743121ca347a299f63e (MD5) / Este trabalho está centrado no desenvolvimento, caracterização e utilização de uma superfície composta por monocamada auto-organizada (self assembled monolayer – SAM) de L-cisteína, funcionalizada com a enzima metalo-β-lactamase (MβL). A função designada a este sensor foi de detecção da velocidade da cinética enzimática, em tempo real, da reação da penicilinase com seu substrato, um antibiótico β-lactâmico, por técnica piezelétrica, microbalança a cristal de quartzo (QCM), e por técnicas eletroquímicas. As curvas de progresso foram obtidas pela variação da frequência no cristal de quartzo, demonstrando a cinética em tempo real. Não foram obtidas curvas com perfil hiperbólico, como esperado pelo modelo de Michaelis-Menten, por ambas as técnicas devido às baixas concentrações de substrato utilizadas nas análises. Foram obtidos gráficos com padrões lineares e a partir deles foi possível calcular a constante de Michaelis-Menten ( ). A obtida a partir da técnica eletroquímica mostrou-se mais próxima ao valor fornecido pelo fabricante da enzima. No entanto, pela técnica piezelétrica a foi maior, refletindo em perda de sensibilidade da enzima pelo substrato. / The aim of this study was to develop, characterize, and apply the functionalized tranducer imobilized with metalo-β-lactamase (MβL) enzyme using appropriate procedures based on L-cysteine self-assembling monolayer-SAM. The enzymatic activity of MBL under β-lactam antibiotic was measured, on real time, by piezoeletric quartz crystal microbalance (QCM) and eletrochemical techniques. The progress curves were obtained by varying the frequency of quartz crystal. The hyperbolic pattern corresponding to the pattern set on the model of the Michaelis-Menten was not obtained due to low concentration of substrate. On the other side, linear graphic was obtained and the Km was calculated. The Km obtained from electrochemical analyses showed a value similar to manufacturer’s instructions of fabricant, and the Km obtained by QCM showed higher, reflecting the lost of sensibility.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-07-16Bitstream added on 2014-06-13T18:31:05Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_rf_me_bauru.pdf: 1604676 bytes, checksum: cf097268a1496e0fea9d04066fefdcca (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Neste trabalho, investigou-se a fabricação e caracterização de filmes ultrafinos de poli(alilamina hidroclorada) PAH com as enzimas glicose oxidase (GOx) e invertase (INV) no desenvolvimento de biossensores amperométricos para a detecção de glicose e sacarose. Filmes nanoestruturados obtidos pela técnica layer-by-layer (LbL) possibilitaram estudar a imobilização de cada enzima juntamente com o polieletrólito, além de diversas arquiteturas bienzimáticas mais complexas, em eletrodos modificados com Azul da Prússia, no desenvolvimento do biossensor. O crescimento dos filmes produzidos foi acompanhado por técnicas de espectroscopia UV-vis e fluorescência; além de técnicas eletroquímicas de voltametria cíclica e amperometria na avaliação das propriedades e resposta do biossensor. Por fim, investigou-se o aprimoramento do biossensor e análises qualitativas preliminares na avaliação de bebidas comerciais / In this work, we investigated the fabrication and characterization of ultrathin films of poly(allylamine hydrochloride) PAH and the enzymes glucose oxidase (GOx) and invertase (INV) in the development of amperometric biosensors for glucose and sucrose detection. Nanostructured films obtained by layer-by-layer (LbL) technique were able to study the immobilization of each enzyme coupled with the polyelectrolyte, beyond different and more complex bienzimatic architectures, in Prussian Blue modified electrodes, for the biosensor development. The films’ growth was monitored by fluorescence and UV-vis spectroscopic techniques; moreover electrochemical techniques such as cyclic voltammetry and amperometry were used on the evaluation of biosensor properties and response. At last, we investigated the biosensor improvement and qualitative initial analysis on the evaluation of commercial beverages

Orientador: Maria del Pilar Taboada Sotomayor / Banca: Marco Aurelio Cebim / Banca: Mariele Mucio Pedroso / Banca: Bruno Campos Janegitz / Banca: Renata Kelly Mendes Valente / Resumo: O presente estudo está baseado na construção de sensores biomiméticos para determinação sensível e seletiva de dois poluentes, o íon cianeto, que é liberado no ambiente por meio de efluentes da indústria metalúrgica; e o composto 3,4-dicloroanilina, o metabólito do herbicida diuron que causa alteração do sistema endócrino, largamente usado na agricultura. Para o desenvolvimento dos sensores biomiméticos, eletrodos à base de pasta de carbono foram modificados com complexos que mimetizam o sítio ativo das enzimas P450. Os complexos que apresentaram perfil biomimético e melhores resultados na determinação voltamétrica do íon cianeto e do 3,4-dicloranilina, foram respectivamente 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluoro-29H, 31H-ftalocianincacobalto (II) [Co(II)PcF16] e ftalocianinacobre (II) [Cu(II)Pc]. O sensor construído para a determinação do íon cianeto apresentou as melhores respostas utilizando como eletrólito de suporte o hidróxido de sódio 0,5 mol L-1 pH 12,0 e 15% m/m do complexo [Co(II)PcF16], usando a voltametria de onda quadrada a 20 Hz de frequência, 10 mV de amplitude e 10 mV de incremento de potencial. Com os parâmetros otimizados, o sensor apresentou uma faixa linear de resposta de 2,4 x 10-5 mol L-1 a 1,7 x 10-4 mol L-1 e limites de detecção e de quantificação de 1,1 x 10-5 mol L-1 e 3,6 x 10-5 mol L-1, respectivamente. Os melhores resultados obtidos para o sensor desenvolvido para o herbicida 3,4-dicloroanilina foram em solução tampão Britton-Rob... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present study is based on the construction of biomimetic sensors for the sensitive and selective determination of two pollutants, the cyanide ion, which is released into the environment through effluents from the metallurgical industry and 3,4-dichloroaniline, the metabolite of the herbicide diuron that causes alteration of the endocrine system, widely used in agriculture. For the development of biomimetic sensors, carbon paste-based electrodes have been modified with complexes that mimic the active site of the P450 enzymes. The complexes that presented biomimetic profile and better analytical performance in the voltammetric determination of cyanide and 3,4-dichloraniline were respectively 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluoro-29H,31H-phthalocyanincobalt (II) [Co(II)PcF16] and phthalocyaninecopper (II) [Cu(II)Pc]. The sensor constructed for the determination of the cyanide ion presented the best responses using sodium hydroxide 0.5 mol L-1 pH 12.0 and 15% w/w of the [Co(II)PcF16] complex as the support electrolyte, using square wave voltammetry at 20 Hz frequency, 10 mV amplitude and 10 mV potential increase (ΔEs). With the optimized parameters, the sensor had a linear response range of 2.4 x 10-5 mol L-1 to 1.7 x 10-4 mol L-1 and limits of detection and quantification of 1,1 x 10-5mol L-1 and 3,6 x 10-5 mol L-1, respectively. The best results for the 3,4-dichloroaniline herbicide were obtained in Britton-Robinson 0.1 mol L-1 pH 5.0 buffer and 15% w/w [Cu(II)Pc] using square wave voltammetry at 30 Hz frequency, 100 mV amplitude and 5 mV potential increase (ΔEs). Under optimized conditions, the sensor presented a linear response range of 2.8 x 10-5 to 3.0 x 10-4 mol L-1 and limits of detection and quantification of 1,1 x 10-5 mol L-1 and 3,7 x 10-5 mol L-1, respectively. The biomimeticity of the sensors were also evaluated, exploring the hyperbolic profile of each response... / Doutor

O objetivo deste trabalho é desenvolver e caracterizar filmes de ZnO nanoestruturados com o propósito de se construir um biosensor de glicose. Os filmes foram preparados sobre substratos diferentes (vidro, silício e aço inox), utilizando o método hidrotérmico. A síntese hidrotérmica é um processo relativamente simples e de baixo custo, que uma vez otimizado, é capaz de produzir nanoestruturas de ZnO de alta qualidade. A DRX (Difração de Raios X) foi usada para fornecer a estrutura cristalina dos filmes enquanto que MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura) foi empregado para avaliar a morfologia das nanoestruturas obtidas. O XPS (Espectroscopia de Fotoelétrons induzidos por Raios X) permitiu sondar o ambiente químico dos elementos presentes na superfície das amostras. Finalmente foi construído um biosensor de glicose utilizando um filme de ZnO (depositado em aço), sobre o qual foi imobilizada a proteína glicose oxidase (GOx). Os resultados das medidas de voltametria cíclica (VC) mostraram que a GOx aderiu na superfície do filme, e que o sensor desenvolvido foi capaz de detectar a presença de glicose numa solução aquosa. / The purpose of this work is to develop and characterize ZnO nanostructured films in order to build a glucose biosensor. The films were prepared using the hydrothermal method and deposited onto different substrates (glass, silicon and stainless steel). The hydrothermal synthesis is a simple and relatively low cost method, which once optimized, provides high quality nanostructured ZnO. The XRD (X-Ray Diffraction) was used to provide the crystalline structural of the films while SEM (Scanning Electron Microscopy) was applied to evaluate the morphology of the resulting nanostructures. The XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) allowed to probe the chemical environment of the elements present at the samples’ surface. Finally, a glucose sensor was made by using the well characterized ZnO film (deposited on steel) on top of which the protein glucose oxidase (GOx) was immobilized. The cyclic voltammetry (CV) results showed that the GOx was indeed fixed at the film, and that the developed biosensor was capable of detecting the presence of glucose in aqueous solution.