Dentre as formas alotrópicas do carbono, o grafeno merece destaque. Este material consiste de uma monocamada atômica de carbono sp2 disposta em uma rede bidimensional cristalina hexagonal tipo favo de mel. Uma das formas de se obter o grafeno é pela esfoliação química, que consiste da oxigenação do grafite policristalino em um ambiente altamente oxigenado, formando um produto intermediário chamado de grafeno oxidado (GO). Por este método, gera-se um produto altamente estável e solúvel em água, podendo ser utilizado na construção de filmes ultrafinos. Uma das aplicações possíveis do grafeno oxidado é em sensores e biossensores, área de aplicações de novos materiais que viabilizem o diagnostico rápido, preciso, seletivo e de baixo custo, principalmente os do tipo, point-of-care. O grafeno é um forte candidato, nessa área, devido a sua alta performace e seu baixo custo de processamento. Neste trabalho, a técnica de automontagem eletrostatic layer-by-layer (ELBL) foi utilizada na construção de filmes de grafeno oxidado, juntamente com o policátion dendritico poli(amido amina) geração 4 (PAMAM-G4) em uma plataforma potenciométrica, utilizando um amplificador de instrumentação comercial AD620 como transdutor em um sensor de pH para caracterização da sensibilidade do dispositivo. Diversas técnicas espectroscópicas, óticas e morfológicas foram utilizadas para caracterizar a esfoliação química do grafite e dos filmes automontados. Através destas caracterizações mostrou-se que a esfoliação ocorreu satisfatoriamente concordando com resultados já existentes na literatura. A construção dos filmes ultrafinos ocorreu pela rápida adsorção do GO em camadas alternadas de PAMAM-G4, e o monitoramento do crescimento dos filmes foi realizado utilizando espectroscopia no UV-Vis, onde o crescimento é linear a partir da décima camada. Por microscopia de força atômica, mostrou-se que a adsorção das folhas de grafeno se dá primeiramente pelas folhas de menor número de camada (1 e 2 camadas) de GO e para camadas de número superior tem-se uma morfologia totalmente diferente da primeira. Por espectroscopia no infravermelho, mostrou-se a interação entre os dois polieletrólitos, onde há formação de ligações do tipo cross-linking entre as camadas. Medidas de potenciometria indicam a sensibilidade máxima em torno de 57 mV/pH em um substrato de ouro( sensibilidade Nerstiana), o que evidencia a sua aplicabilidade em sensoriamento e também a sua aplicação em biossensores. / Among the allotropic forms of carbon, graphene deserves special attention. This material consists of one atomic monolayer of sp2 carbon arranged in a two-dimensional hexagonal lattice type, namely \"honeycomb\". One common method to obtain graphene is -=by chemical exfoliation, which consists of oxygenation of polycrystalline graphite in a highly oxygenated medium, forming an intermediate product namely graphene oxide (GO). This method generates a highly stable and water soluble GO that can be used in the fabrication of ultrathin films. Graphene is a strong candidate for sensing, due to its high performance and low cost processing. In this dissertation, GO was obtained via chemical routs and processed in the form of ultrathin films in conjunction with polyamidoamine dendrimer (PAMAM G4) in a layered fashion using the Electrostatic Layer-by-Layer (ELBL). The GO/PAMAM films were deposited on potentiometric platforms and used as pH sensors using a commercial amplifier AD620 instrumentation as the detection technique. GO and the LbL films were characterized via spectroscopic, optical and morphological techniques. Film growth was monitored via UV-Vis spectroscopy and revealed a linear adsorption up to the tenth GO/PAMAM bilayer. AFM analyses revealed that graphene sheets containing 1 or 2 layers occurred adsorbed first on the substrates. Potentiometric measurements indicated a maximum sensitivity of ca. 57 mV/pH for GO/PAMAM films deposited on gold substrates (Nernstian Sensitivity), which demonstrates the applicability of the films in sensing and biosensing.

Orientador: Prof. Dr. Frank Nelson Crespilho / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2015. / A glicose oxidase (GOx) é a enzima redox mais estudada como biocatalizador anódico em biocélulas a combustível (BCs) de glicose, principalmente pelo alto número de turnover para oxidação de glicose. No entanto, seu sítio redox é composto pelo cofator flavina adenina dinucleotídeo (FAD), que fica localizado no interior da enzima e coberto por uma espessa camada proteica, o que limita a transferência direta de elétrons (TDE). Assim, nesta tese de doutorado propõe-se a utilização de fibras flexíveis de carbono (FFC) esfoliadas e modificadas com GOx para uso em bioânodos. Propõe-se a esfoliação química das FFC como um método para a formação carbono-edge e folhas de óxido de grafeno (OG) ancoradas na superfície das fibras (FFC-OG). Por adsorção, a GOx foi imobilizada nos eletrodos de FFC e FFC-OG, onde observou-se a TDE para ambos. No entanto, determinou-se por meio da Teoria de Marcus que a constante heterogênea de transferência de elétrons (kTE) foi duas vezes maior para o bioeletrodo contendo OG, em que a GOx apresentou um valor da energia de reorganização de 0,38 eV. Além disso, o bioeletrodo contendo OG e GOx apresentou uma resposta bioeletrocatalítica para oxidação da glicose em -0,54 V. Esses resultados comprovam que o método de esfoliação química é uma etapa importante para o desenvolvimento de bioeletrodos flexíveis de carbono aplicados em biocélulas a combustível. / Glucose oxidase (GOx) is the most studied redox enzyme as anode biocatalyst in glucose biofuel cells (BFCs), mainly by its high turnover number for glucose oxidation. However, GOx redox site consists in the cofactor flavin adenine dinucleotide (FAD), which it is located deeply buried in the enzyme and covered by a thick protein layer, which limits the direct electron transfer (DET). Thus, in this doctoral thesis we propose the use of flexible carbon fibers (FCF) exfoliated and modified with GOx for application in bioanode in BFCs. FCF chemical exfoliation is proposed as a method for obtain carbon-edge and sheets of graphene oxide (GO) anchored on the surface of the fibers (FCF-GO). By adsorption, GOx was immobilized on FCF electrodes and FCFGO, where the TDE was observed for both. However, it was determined by Marcus theory that the heterogeneous electron transfer constant (kHET) was two times higher for bioelectrodes containing GO, wherein the GOx had a reorganization energy value of 0.38 eV. In addition, the bioelectrode containing GO and GOx presented a bioelectrocatalytic response for glucose oxidation at -0.54 V. These results show that the chemical exfoliation method play an important role in the development of flexible carbon bioeletrodos applied in biofuel cells.

Dentre as formas alotrópicas do carbono, o grafeno merece destaque. Este material consiste de uma monocamada atômica de carbono sp2 disposta em uma rede bidimensional cristalina hexagonal tipo favo de mel. Uma das formas de se obter o grafeno é pela esfoliação química, que consiste da oxigenação do grafite policristalino em um ambiente altamente oxigenado, formando um produto intermediário chamado de grafeno oxidado (GO). Por este método, gera-se um produto altamente estável e solúvel em água, podendo ser utilizado na construção de filmes ultrafinos. Uma das aplicações possíveis do grafeno oxidado é em sensores e biossensores, área de aplicações de novos materiais que viabilizem o diagnostico rápido, preciso, seletivo e de baixo custo, principalmente os do tipo, point-of-care. O grafeno é um forte candidato, nessa área, devido a sua alta performace e seu baixo custo de processamento. Neste trabalho, a técnica de automontagem eletrostatic layer-by-layer (ELBL) foi utilizada na construção de filmes de grafeno oxidado, juntamente com o policátion dendritico poli(amido amina) geração 4 (PAMAM-G4) em uma plataforma potenciométrica, utilizando um amplificador de instrumentação comercial AD620 como transdutor em um sensor de pH para caracterização da sensibilidade do dispositivo. Diversas técnicas espectroscópicas, óticas e morfológicas foram utilizadas para caracterizar a esfoliação química do grafite e dos filmes automontados. Através destas caracterizações mostrou-se que a esfoliação ocorreu satisfatoriamente concordando com resultados já existentes na literatura. A construção dos filmes ultrafinos ocorreu pela rápida adsorção do GO em camadas alternadas de PAMAM-G4, e o monitoramento do crescimento dos filmes foi realizado utilizando espectroscopia no UV-Vis, onde o crescimento é linear a partir da décima camada. Por microscopia de força atômica, mostrou-se que a adsorção das folhas de grafeno se dá primeiramente pelas folhas de menor número de camada (1 e 2 camadas) de GO e para camadas de número superior tem-se uma morfologia totalmente diferente da primeira. Por espectroscopia no infravermelho, mostrou-se a interação entre os dois polieletrólitos, onde há formação de ligações do tipo cross-linking entre as camadas. Medidas de potenciometria indicam a sensibilidade máxima em torno de 57 mV/pH em um substrato de ouro( sensibilidade Nerstiana), o que evidencia a sua aplicabilidade em sensoriamento e também a sua aplicação em biossensores. / Among the allotropic forms of carbon, graphene deserves special attention. This material consists of one atomic monolayer of sp2 carbon arranged in a two-dimensional hexagonal lattice type, namely \"honeycomb\". One common method to obtain graphene is -=by chemical exfoliation, which consists of oxygenation of polycrystalline graphite in a highly oxygenated medium, forming an intermediate product namely graphene oxide (GO). This method generates a highly stable and water soluble GO that can be used in the fabrication of ultrathin films. Graphene is a strong candidate for sensing, due to its high performance and low cost processing. In this dissertation, GO was obtained via chemical routs and processed in the form of ultrathin films in conjunction with polyamidoamine dendrimer (PAMAM G4) in a layered fashion using the Electrostatic Layer-by-Layer (ELBL). The GO/PAMAM films were deposited on potentiometric platforms and used as pH sensors using a commercial amplifier AD620 instrumentation as the detection technique. GO and the LbL films were characterized via spectroscopic, optical and morphological techniques. Film growth was monitored via UV-Vis spectroscopy and revealed a linear adsorption up to the tenth GO/PAMAM bilayer. AFM analyses revealed that graphene sheets containing 1 or 2 layers occurred adsorbed first on the substrates. Potentiometric measurements indicated a maximum sensitivity of ca. 57 mV/pH for GO/PAMAM films deposited on gold substrates (Nernstian Sensitivity), which demonstrates the applicability of the films in sensing and biosensing.

Os \"peelings\" químicos são formulações esfoliantes utilizadas na terapêutica de queratoses actínicas, rugas, discromias pigmentares, acne vulgar e rosácea. A solução de Jessner (SJ) é amplamente usada como agente em peelings químicos. Na presente pesquisa foram empregadas formulações farmacêuticas de SJ como amostras para a determinação quantitativa simultânea das substâncias ativas. A solução alcoólica é composta de resorcinol (14%), ácido salicílico (14%) e ácido láctico (14%). Duas amostras de gel são compostas de resorcinol (30%) e ácido salicílico (20%), respectivamente. Foram desenvolvidos e validados métodos espectrofotométricos na primeira e segunda derivada no UV para a quantificação de ácido salicílico e resorcinol, respectivamente na SJ, utilizando etanol como branco e foram desenvolvidos métodos espectrofotométricos na primeira derivada no UV para a quantificação de resorcinol e ácido salicílico nas amostras em gel, utilizando ácido sulfúrico 0,1 N como branco. Quando o etanol foi utilizado como branco, as curvas de calibração foram lineares em uma faixa de concentração de 22,0 a 34,0 µg/mL (resorcinol) e de 12,0 a 24,0 µg/mL (ácidos salicílico), para os métodos na segunda e primeira derivada no UV (usando etanol como branco), ambos com coeficientes de correlação de 0,9999. Quando o ácido sulfúrico 0,1N foi utilizado como branco, as curvas de calibração foram lineares em uma faixa de concentração de 18,0 a 42,0 µg/mL (resorcinol) e de 8,0 a 32,0 µg/mL (ácido salicílico), para o método na primeira derivada no UV com coeficientes de correlação de 0,9999 e 0,9998 respectivamente. Os resultados nas amostras alcoólicas de SJ (amostras A e B) foram 104,4% de resorcinol (DPR 0,83%) e 103,2% de ácido salicílico (DPR 0,68%) enquanto que nas amostras em gel (amostras E e F) foram 101,9% de resorcinol (DPR 0,34%) e as amostras em gel C e D, 100,7% de ácido salicílico (DPR 0,28%). / Chemical peelings are exfoliating formulations used in the treatment of actinic keratosis, wrinkles, dyschromies, acne vulgaris and rosacea acne.The Jessner Solution (JS) sample is widely used as chemical peeling agent. In this research we selected a JS pharmaceutical preparation for simultaneous quantitative determination of the active components. The alcoholic solution sample is composed of resorcinol (14%), salicylic acid (14%) and lactic acid (14%); two gel samples are composed of resorcinol (30%) and salicylic acid (20%), respectively. First and second derivative UV spectrophotometric methods were developed and validated for quantitative determination of salicylic acid and resorcinol, respectively. In JS alcoholic solution, ethanol was used as background. A first derivative UV spectrophotometric method was developed for quantitative determination of resorcinol and salicylic acid in gel samples using 0.1N sulfuric acid as background. Calibration curves were linear within a concentration range from 22.0 to 34.0 µg/mL (resorcinol) and from 12.0 to 24.0 µg/mL (salicylic acid), for second and first derivative UV spectrophotometric method (ethanol as background) with a correlation coefficients of 0.9999 and 0.9999, respectively. Calibration curves were linear within a concentration range from 18,0 to 42,0 µg/mL (resorcinol) and from 8.0 to 32.0 µg/mL (salicylic acid), for first derivative UV spectrophotometric method (0.1N sulfuric acid as background) with correlation coefficients of 0.9999 and 0.9998, respectively. The alcoholic samples of JS (sample A and B) presented 104.4% of resorcinol (RSD 0.83%) and 103.2% of salicylic acid (RSD 0.68%) while the gel samples (sample E and F) presented 101.9% of resorcinol (RSD 0.34%) and gel sample C and D, 100.7% of salicylic acid (RSD 0.28%).

Os \"peelings\" químicos são formulações esfoliantes utilizadas na terapêutica de queratoses actínicas, rugas, discromias pigmentares, acne vulgar e rosácea. A solução de Jessner (SJ) é amplamente usada como agente em peelings químicos. Na presente pesquisa foram empregadas formulações farmacêuticas de SJ como amostras para a determinação quantitativa simultânea das substâncias ativas. A solução alcoólica é composta de resorcinol (14%), ácido salicílico (14%) e ácido láctico (14%). Duas amostras de gel são compostas de resorcinol (30%) e ácido salicílico (20%), respectivamente. Foram desenvolvidos e validados métodos espectrofotométricos na primeira e segunda derivada no UV para a quantificação de ácido salicílico e resorcinol, respectivamente na SJ, utilizando etanol como branco e foram desenvolvidos métodos espectrofotométricos na primeira derivada no UV para a quantificação de resorcinol e ácido salicílico nas amostras em gel, utilizando ácido sulfúrico 0,1 N como branco. Quando o etanol foi utilizado como branco, as curvas de calibração foram lineares em uma faixa de concentração de 22,0 a 34,0 µg/mL (resorcinol) e de 12,0 a 24,0 µg/mL (ácidos salicílico), para os métodos na segunda e primeira derivada no UV (usando etanol como branco), ambos com coeficientes de correlação de 0,9999. Quando o ácido sulfúrico 0,1N foi utilizado como branco, as curvas de calibração foram lineares em uma faixa de concentração de 18,0 a 42,0 µg/mL (resorcinol) e de 8,0 a 32,0 µg/mL (ácido salicílico), para o método na primeira derivada no UV com coeficientes de correlação de 0,9999 e 0,9998 respectivamente. Os resultados nas amostras alcoólicas de SJ (amostras A e B) foram 104,4% de resorcinol (DPR 0,83%) e 103,2% de ácido salicílico (DPR 0,68%) enquanto que nas amostras em gel (amostras E e F) foram 101,9% de resorcinol (DPR 0,34%) e as amostras em gel C e D, 100,7% de ácido salicílico (DPR 0,28%). / Chemical peelings are exfoliating formulations used in the treatment of actinic keratosis, wrinkles, dyschromies, acne vulgaris and rosacea acne.The Jessner Solution (JS) sample is widely used as chemical peeling agent. In this research we selected a JS pharmaceutical preparation for simultaneous quantitative determination of the active components. The alcoholic solution sample is composed of resorcinol (14%), salicylic acid (14%) and lactic acid (14%); two gel samples are composed of resorcinol (30%) and salicylic acid (20%), respectively. First and second derivative UV spectrophotometric methods were developed and validated for quantitative determination of salicylic acid and resorcinol, respectively. In JS alcoholic solution, ethanol was used as background. A first derivative UV spectrophotometric method was developed for quantitative determination of resorcinol and salicylic acid in gel samples using 0.1N sulfuric acid as background. Calibration curves were linear within a concentration range from 22.0 to 34.0 µg/mL (resorcinol) and from 12.0 to 24.0 µg/mL (salicylic acid), for second and first derivative UV spectrophotometric method (ethanol as background) with a correlation coefficients of 0.9999 and 0.9999, respectively. Calibration curves were linear within a concentration range from 18,0 to 42,0 µg/mL (resorcinol) and from 8.0 to 32.0 µg/mL (salicylic acid), for first derivative UV spectrophotometric method (0.1N sulfuric acid as background) with correlation coefficients of 0.9999 and 0.9998, respectively. The alcoholic samples of JS (sample A and B) presented 104.4% of resorcinol (RSD 0.83%) and 103.2% of salicylic acid (RSD 0.68%) while the gel samples (sample E and F) presented 101.9% of resorcinol (RSD 0.34%) and gel sample C and D, 100.7% of salicylic acid (RSD 0.28%).