CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Neste trabalho foi desenvolvido um nanocompósito polimérico de óxido de grafeno reduzido e poli(ácido 3 hidroxibenzóico) para a modificação de eletrodos de grafite, visando o desenvolvimento de um genossensor para a detecção do DNA genômico de Alicyclobacillus acidoterrestris. Esta é uma bactéria associada à deterioração de sucos ácidos, como o suco de laranja, do qual o Brasil é o maior produtor mundial. Neste contexto, os biossensores aparecem como dispositivos de detecção rápidos e fáceis de manusear, com grande potencial para serem utilizados em toda a cadeia produtiva do suco. Para a construção do genossensor, óxido de grafeno foi produzido pelo método de Hummers modificado, gotejado sobre a superfície do eletrodo de grafite e reduzido eletroquimicamente. O ácido 3-hidroxibenzóico foi eletropolimerizado sobre esta superfície contendo o nanomaterial. Análises por espectroscopia no infravermelho e voltametria cíclica comprovaram a redução do óxido de grafeno. Além disso, as análises eletroquímicas evidenciaram que o nanocompósito produzido apresenta propriedades eletrônicas superiores às do filme polimérico. Sobre este nanocompósito foi imobilizado um oligonucleotídeo sonda ALIC1, específico para A. acidoterrestris, o qual foi utilizado para detecção de um oligonucleotídeo alvo complementar ALIC2 pela técnica de voltametria de pulso diferencial (VPD), tanto direta quanto indiretamente, esta última utilizando-se o intercalante da dupla fita de DNA Hoechst 33258. Um lisado celular obtido a partir de uma cultura de A. acidoterrestris também foi detectado de maneira indireta pela técnica de VPD, e uma curva de calibração foi construída. O genossensor proposto apresentou um limite de detecção de 174 ng mL-1 e limite de quantificação de 581 ng mL-1, sendo capaz de detectar o DNA genômico em uma amostra real de suco de laranja e de discernir entre amostras de A. acidoterrestris e Escherichia coli. Deste modo, este bioeletrodo apresenta-se como a primeira plataforma de detecção eletroquímica do DNA genômico de A. acidoterrestris na literatura científica. / In this work a polymeric nanocomposite of reduced graphene oxide and poly (3- hydroxybenzoic acid) was developed for the modification of graphite electrodes, aiming the development of a genossensor for the detection of the Alicyclobacillus acidoterrestris genomic DNA. This bacterium is associated with the spoilage of acidic juices, such as orange juice, of which Brazil is the largest producer in the world. In this context, biosensors appear as fast and easy to handle detection devices, with great potential for use throughout the juice production chain. For the construction of the genosensor, graphene oxide was produced by the modified Hummers method, dripped onto the surface of the graphite electrode and reduced electrochemically. The 3-hydroxybenzoic acid was electropolymerized on this surface containing the nanomaterial. Analyzes by infrared spectroscopy and cyclic voltammetry proved the reduction of graphene oxide. In addition, the electrochemical analysis showed that the nanocomposite produced has higher electronic properties than the polymeric film. On this nanocomposite, an oligonucleotide probe ALIC1, specific for A. acidoterrestris, was immobilized, and was used to detect a complementary target oligonucleotide ALIC2, both directly and indirectly, the latter using the Hoechst 33258 double strand DNA intercalator, by the differential pulse voltammetry (DPV) technique. A cell lysate obtained from an A. acidoterrestris culture was also indirectly detected by DPV, and a calibration curve was constructed. The proposed genosensor presented a limit of detection of 174 ng mL-1 and limit of quantification of 581 ng mL-1, being able to detect the genomic DNA in a real sample of orange juice and to distinguish between the samples of A acidoterrestris and Escherichia coli. Thus, this bioelectrode presents as the first platform of electrochemical detection of the genomic DNA of A. acidoterrestris in the scientific literature. / Dissertação (Mestrado)

Nos últimos anos, materiais baseados em grafeno têm atraído grande interesse na área eletroquímica devido às suas excelentes propriedades eletrônicas. Neste trabalho, apresentamos a obtenção de óxido de grafeno reduzido utilizando métodos eletroquímicos. A redução eletroquímica do óxido de grafeno (OG) foi realizada na superfície de um eletrodo de carbono vítreo (ECV) utilizando voltametria cíclica. O óxido de grafeno reduzido eletroquimicamente (OG-RE) foi caracterizado utilizando espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (MFA), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e espectroscopia de impedância eletroquímica. A relação ID/IG obtida através dos espectros Raman do OG e do OG-RE foram de 0,98 e 1,15, respectivamente, indicando que o processo de redução resultou em uma maior desorganização estrutural. A espectroscopia de fotoelétrons de raios-X mostrou que a proporção entre C e O no OG foi de 45,7% e, que após a redução eletroquímica essa relação diminuiu para 38,5%. O eletrodo modificado com OG-RE foi empregado para quantificação de furosemida (FUR) em amostras farmacêuticas utilizando voltametria de pulso diferencial e análise por injeção em fluxo com detecção amperométrica. Os limites de detecção e quantificação calculados para o método proposto foram de 0,35 e 1,18 µmol L-1, respectivamente. Visando à aplicação em amostras de interesse clínico, fabricou-se um sensor descartável e de baixo custo para a detecção de FUR utilizando papel sulfite pintado com lápis de desenho e ativado por laser de CO2. Os estudos voltamétricos utilizando o [Ru(NH3)6]Cl3 mostraram que o transporte de massa neste dispositivo foi governado por difusão e que o tratamento com laser diminui a resistência a transferência de carga, assim como resultou em um menor problema relacionado ao envenenamento da superfície do eletrodo / In recent years, graphene-based materials have attracted great interest in the area of electrochemistry due to its excellent electronic properties. In this work, we present the production of reduced graphene oxide using electrochemical methods. The electrochemical reduction of graphene oxide (GO) was carried out on the surface of a glassy carbon electrode (GCE) using the cyclic voltammetry technique. Electrochemically reduced graphene oxide (ER-GO) was characterized using Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), Xray excited photoelectron spectroscopy (XPS) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). ID / IG ratio obtained through Raman spectra of GO and ER-GO were 0.98 and 1.15, respectively, indicating that the reduction process resulted in greater structural disorganization. XPS showed that the ratio between C and O in the GO was 45.7% and that after electrochemical reduction this ratio decreased to 38.5%. The ER-GO modified electrode was used as a sensor for furosemide (FUR) in pharmaceutical samples using the techniques of differential pulse voltammetry and flow injection analysis with amperometric detection. The limits of detection and quantification for the proposed method were 0.35 and 1.18 µmol L-1, respectively. Aiming to the application in clinical samples a disposable, low-cost paper-based sensor for the detection of FUR was fabricated using office paper painted with drawing pencil and activated by CO2 laser. Voltammetric studies using [Ru(NH3)6]Cl3 have shown that mass transport in this device was controlled by diffusion and the laser decreases resistance to charge transfer, as well as, avoided the problem with electrode surface poisoning

Nos últimos anos, materiais baseados em grafeno têm atraído grande interesse na área eletroquímica devido às suas excelentes propriedades eletrônicas. Neste trabalho, apresentamos a obtenção de óxido de grafeno reduzido utilizando métodos eletroquímicos. A redução eletroquímica do óxido de grafeno (OG) foi realizada na superfície de um eletrodo de carbono vítreo (ECV) utilizando voltametria cíclica. O óxido de grafeno reduzido eletroquimicamente (OG-RE) foi caracterizado utilizando espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (MFA), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e espectroscopia de impedância eletroquímica. A relação ID/IG obtida através dos espectros Raman do OG e do OG-RE foram de 0,98 e 1,15, respectivamente, indicando que o processo de redução resultou em uma maior desorganização estrutural. A espectroscopia de fotoelétrons de raios-X mostrou que a proporção entre C e O no OG foi de 45,7% e, que após a redução eletroquímica essa relação diminuiu para 38,5%. O eletrodo modificado com OG-RE foi empregado para quantificação de furosemida (FUR) em amostras farmacêuticas utilizando voltametria de pulso diferencial e análise por injeção em fluxo com detecção amperométrica. Os limites de detecção e quantificação calculados para o método proposto foram de 0,35 e 1,18 µmol L-1, respectivamente. Visando à aplicação em amostras de interesse clínico, fabricou-se um sensor descartável e de baixo custo para a detecção de FUR utilizando papel sulfite pintado com lápis de desenho e ativado por laser de CO2. Os estudos voltamétricos utilizando o [Ru(NH3)6]Cl3 mostraram que o transporte de massa neste dispositivo foi governado por difusão e que o tratamento com laser diminui a resistência a transferência de carga, assim como resultou em um menor problema relacionado ao envenenamento da superfície do eletrodo / In recent years, graphene-based materials have attracted great interest in the area of electrochemistry due to its excellent electronic properties. In this work, we present the production of reduced graphene oxide using electrochemical methods. The electrochemical reduction of graphene oxide (GO) was carried out on the surface of a glassy carbon electrode (GCE) using the cyclic voltammetry technique. Electrochemically reduced graphene oxide (ER-GO) was characterized using Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), Xray excited photoelectron spectroscopy (XPS) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). ID / IG ratio obtained through Raman spectra of GO and ER-GO were 0.98 and 1.15, respectively, indicating that the reduction process resulted in greater structural disorganization. XPS showed that the ratio between C and O in the GO was 45.7% and that after electrochemical reduction this ratio decreased to 38.5%. The ER-GO modified electrode was used as a sensor for furosemide (FUR) in pharmaceutical samples using the techniques of differential pulse voltammetry and flow injection analysis with amperometric detection. The limits of detection and quantification for the proposed method were 0.35 and 1.18 µmol L-1, respectively. Aiming to the application in clinical samples a disposable, low-cost paper-based sensor for the detection of FUR was fabricated using office paper painted with drawing pencil and activated by CO2 laser. Voltammetric studies using [Ru(NH3)6]Cl3 have shown that mass transport in this device was controlled by diffusion and the laser decreases resistance to charge transfer, as well as, avoided the problem with electrode surface poisoning