Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2016-10-05T19:45:47Z No. of bitstreams: 1 DissELF.pdf: 2435463 bytes, checksum: e5222915ff0fbbc4aad0b56e9617a41d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T16:23:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissELF.pdf: 2435463 bytes, checksum: e5222915ff0fbbc4aad0b56e9617a41d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T16:23:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissELF.pdf: 2435463 bytes, checksum: e5222915ff0fbbc4aad0b56e9617a41d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T16:23:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissELF.pdf: 2435463 bytes, checksum: e5222915ff0fbbc4aad0b56e9617a41d (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / In this work, was built gold (Au) and glassy carbon (GC) electrochemical sensors modified with cooper (II) meso-tetra-(2-thienyl)-porphyrinate ([Cu(II)TThP]) and the GC modified electrode was applied for dopamine determination. For this, they where evaluated the gold electrode and glassy carbon electrode as substract and for electrode modification, was studied the drop coating (for gold electrode) and oxidative electropolymerization (for both electrodes) procedures. Studies based on the use of gold electrode did not obtain satisfactory results, however, the search for the optimization of an appropriate modification procedure led to studies on the electronic properties and electrochemical of [Cu(II)TThP]. Thus, studies were made of the redox processes of this compound by cyclic voltammetry, using molecules with similar groups for comparison and subsequent allocation of anodic and cathodic peak obtained for [Cu(II)TThP]. In addition, it performed tests by spectrophotometry UV-Visible for the compounds used in the electrochemical assay, thus knowing the electronic contribution of the complexed metal of the porphyrin ring and thiophene groups. Thus, electropolymerization of [Cu(II)TThP] on the glassy carbon electrode was carried out using the technique of cyclic voltammetry, monitoring the formation of layers of poly-[Cu(II)TThP] using the observed current increment done every cycle. The formation of the polymer film on the glassy carbon electrode was confirmed by morphological characterization studies, obtaining images by electron microscopy high resolution scan and Raman spectroscopy. From Cyclic voltammetry studies conducted to dopamine, one constant high heterogeneous electron transfer was diagnosed (2.73 × 10−3 cm s−1) for the poli-[Cu(II)TThP] electrode, where compared with glassy carbon electrode (3.53 × 10−4 cm s−1) showing good electrochemical performance of the proposed sensor. Then, volumetric methods for the determination of dopamine was developed. Using the square wave voltammetry technique (SWV) under optimized conditions, the analytical curves for dopamine was linear in the range of 0.0575 to 4.091 μmol L−1, with a 40.9 nmol L−1 for limit of detection. The proposed voltammetric procedure was efficiently applied to determine dopamine synthetic biological samples (urine and human serum). / Neste trabalho foram construídos sensores eletroquímicos de ouro (Au) e de carbono vítreo (GC) modificados com o mesotetra-(2-tienil)-porfirinato de cobre (II) ([Cu(II)TThP]) Para este fim, foram avaliados como eletrodo base os eletrodos de ouro e de carbono vítreo (GCE, do inglês “Glassy Carbon Electrode”) e como procedimentos de modificação os métodos de drop coating (para o eletrodo de ouro) e eletropolimerização oxidativa (para ambos eletrodos). Os estudos iniciais baseados na utilização do eletrodo de ouro não forneceram resultados satisfatórios, levando a substituição deste pelo eletrodo de carbono vítreo para os estudos posteriores, assim, a busca pela otimização de um procedimento de modificação adequado resultou na realização de estudos sobre as propriedades eletrônicas e eletroquímicas do complexo [Cu(II)TThP]. Desta forma, realizou-se estudos dos processos de oxirredução deste composto por voltametria cíclica, utilizando-se moléculas com grupos similares para comparação e posterior atribuição dos picos anódicos e catódicos obtidos para o [Cu(II)TThP]. Além disso, realizaram-se ensaios de espectroscopia UV-Visível para os compostos utilizados nos estudos eletroquímicos, a partir dos quais foi possível verificar a contribuição eletrônica do metal complexado, do anel porfirínico e dos grupos tiofeno. Assim, a técnica de eletropolimerização do [Cu(II)TThP] sobre o eletrodo de carbono vítreo foi selecionada para a preparação do sensor eletroquímico baseado no complexo proposto. A eletropolimerização do [Cu(II)TThP] foi realizada utilizando-se a técnica de voltametria cíclica, e a formação das camadas de poli-[Cu(II)TThP] foi monitorada por meio do incremento de corrente observado para os processos redox a cada ciclo subsequente. A formação do filme polimérico sobre o eletrodo de carbono vítreo foi confirmada por meio de estudos de caracterização morfológica, obtendo-se imagens por microscopia eletrônica de varredura de alta resolução, e estudos de espectroscopia Raman. A partir de estudos de voltametria cíclica conduzidos para dopamina, foi determinada uma elevada constante de transferência heterogênea de elétrons igual a 2,73 × 10−3 cm s−1 para o eletrodo de poli-[Cu(II)TThP]/GCE, quando comparado ao eletrodo de carbono vítreo (3,53 × 10−4 cm s−1), mostrando o bom desempenho eletroquímico do sensor proposto. Em seguida, um método voltamétrico para a determinação de dopamina foi desenvolvido. Utilizando-se a técnica de voltametria de onda quadrada (SWV, do inglês “Square-Wave Voltammetry”) sob condições otimizadas, a curva analítica construída para a dopamina foi linear no intervalo de 0,0575 a 4,091 μmol L−1, com um limite de detecção de 40,9 nmol L−1. O procedimento voltamétrico proposto foi aplicado com sucesso na determinação de dopamina em amostras biológicas sintéticas (urina e soro humano).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-11-28Bitstream added on 2014-06-13T20:48:16Z : No. of bitstreams: 1 pereira_par_me_sjrp.pdf: 2491155 bytes, checksum: 9deb7dfefe2de27d42938548e5d1567a (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os polímeros condutores a Base de Tiofeno-Schiff despontam como materiais alternativos para obtenção de eletrodos modificados com potencial aplicação em sensores químicos devido as excelentes propriedades condutoras e quelantes conferidas pelo poli-tiofeno e pelas Bases de Schiff, respectivamente. Neste trabalho, o complexo Tiofeno-Salen foi sintetizado e caracterizado por UV8Vis e FTIR, em seguida, monômeros complexos metálicos-tiofeno-Schiff foram sintetizados com a complexação de cátions metálicos de transição como Ni2+, Cu2+, VO2+, Fe3+, Ru3+ e Ce4+ e novamente caracterizados por UV8Vis e FTIR para comprovar a formação dos monômeros complexos metálicos-tiofeno-Schiff. Filmes poliméricos desses complexos metálicos foram obtidos pela técnica de eletropolimerização anódica e foram caracterizados eletroquimicamente por voltametria cíclica em solução aquosa. Verificou-se a influência de diversas variáveis experimentais tais como solvente, eletrólito de suporte, intervalo de varredura de potenciais, velocidade de varredura de potenciais, concentração do monômero e número de ciclos durante a etapa de eletropolimerização. Os substratos condutores utilizados na etapa de eletropolimerização foram o eletrodo de platina e o eletrodo de carbono vítreo, demonstrando a influência do substrato condutor na etapa de eletropolimerização e verificou-se que o eletrodo de platina apresentou maior eficiência de transferência eletrônica quando comparado ao eletrodo de carbono vítreo devido a natureza amorfa do carbono vítreo para esses filmes poliméricos estudados. Os eletrodos de platina modificados com esses filmes poliméricos foram também utilizados no estudo das suas propriedades eletroquímicas para a detecção de analitos de interesse analítico como L-dopa, ditionito, piridoxina, sulfito, nitrito, L-tiroxina e ácido gálico. / Conducting polymers of the Thiophene-Schiff Bases emerge as alternative materials to obtain modified electrodes with potential applications in chemical sensors due to the excellent conductive chelating properties conferred by the poly-thiophene and the Schiff Bases, respectively. In this work, the complex Thiophene-Salen was synthesized and characterized by UV-Vis and FTIR, then monomers complex metals8thiophene8Schiff were synthesized with the complexation of cations of transition metals such as Ni2+, Cu2+, VO2+, Fe3+, Ru3+ and Ce4+ and again characterized by UV-Vis and FTIR to confirm the formation of monomer-metal complexes with thiophene-Schiff. Polymer films of these complexes were obtained by anodic electropolymerization technique and were characterized electrochemically by cyclic voltammetry in aqueous solution. There was the influence of different experimental variables such as solvent, supporting electrolyte, potential scan range, potential scan rate, monomer concentration and number of cycles during the electropolymerization. The conductive substrates used in the electropolymerization were platinum electrode and a glassy carbon electrode, demonstrating the influence of the conductive substrate in the electropolymerization and was found that the platinum electrode showed a higher electron transfer efficiency when compared to the carbon electrode vitreous due to amorphous nature of glassy carbon for these polymer films studied. The platinum modified electrodes with these polymer films were also used to study their electrochemical properties for the detection of analytes of analytical interest as L-dopa, dithionite, pyridoxine, sulphite, nitrite, L-thyroxine and gallic acid presented higher apllication as chemical sensors for these analytes.

In this work was developed an electrochemical immunosensor that can detect label free specific antibody for visceral leishmaniasis using graphite electrode modified with poly(4-HPA) as a platform and DPV as electrochemical technique support. Therefore, investigations of main structural characteristics, thermal and electrochemical poly(4-HPA), obtained by electropolymerization of acid 4-HPA, were conducted using the following techniques: FTIR, UV-vis and Fluorescence. The FTIR spectra showed that the functional groups present in the monomer are preserved and that new groups are formed after electropolymerization, and the obtained polymer is 1,2,4,5-tetra-substituted, with strong evidences that these two new substituents are diphenyl ethers and ring-ring bonds, which justifies the increase in the extension of conjugation and the presence of new chromophore groups observed in UV-vis and Fluorescence studies. Thus, it was possible to discuss about the structure of poly(4-HPA), as well as propose the possible reaction mechanisms involved in its formation. These studies were of great importance in the search for a better understanding and discussion of the results. The thermal stability of the polymer, evaluated by TGA shows that the poly(4-HPA) presents a complex and heterogeneous structure and do not exhibits good thermal stability after 100 ° C. It was also investigated the growth of polymer in function of the number of potential scans. Through of this investigation it was possible obtained a profile for the increased electrochemical response of this material in relation to the time of electropolymerization, and such profile showed that the number of potential scans used in electrosynthesis is a good parameter to be used at the studies of this material. For the immunosensor development, the immobilization of the rK39 antigen, specific for visceral leishmaniasis, onto EG/poly(4-HPA) was confirmed through electrochemical studies. A electrochemical detection of IgG+ was conducted using CV and DPV techniques, using Coomassie Brilliant Blue G-250 and ruthenium hexamine II chloride as possible indicators of the formation of Antigen-Antibody complex. The Coomassie was efficient to indicate the surface modification of EG/poly(4-HPA) with rK39, however, did not show satisfactory sensitivity for IgG+, as well as selectivity for the non-complementary target (IgG-, negative control). However, the ruthenium hexamine II chloride, showed high efficiency to indicate the surface modification of EG/poly (4-HFA) with rK39 and good sensitivity for IgG+ and selectivity towards IgG-; enabling the development of the electrochemical immunosensor proposed in this work. / Neste trabalho foi desenvolvido um imunossensor eletroquímico capaz de detectar o anticorpo, livre de marcação, específico para leishmaniose visceral utilizando-se EG modificado com ácido poli(4-HFA) como plataforma e VPD como técnica eletroquímica suporte. Para isso, investigações das principais características estruturais, térmicas e eletroquímicas do ácido poli(4-HFA), obtido por eletropolimerização do ácido 4-HFA, foram conduzidas utilizando-se as técnicas FTIR, UV-vis e Fluorescência. Os espectros de FTIR mostraram que os grupos funcionais presentes no monômero são preservados e que novos grupos são formados após a eletropolimerização, e ainda, que o polímero obtido é tetra-1,2,4,5-substituído, com fortes indícios de que esses dois novos substituintes sejam éteres difenílicos e ligações anel-anel, justificando o aumento na extensão de conjugação e a presença de novos grupos cromóforos observados nos estudos de UV-vis e Fluorescência. Neste sentido, foi possível iniciar as discussões sobre a estrutura do ácido poli(4-HFA), bem como, dos possíveis mecanismos de reação envolvidos na sua formação, e estes estudos foram de grande importância na busca de uma melhor compreensão e discussão dos resultados obtidos. A estabilidade térmica do polímero, avaliada por TGA, mostrou que o ácido poli(4-HFA) apresenta estrutura heterogênea e complexa e que este não apresenta boa estabilidade térmica após 100 °C. Investigou-se também o crescimento do filme polimérico em função do número de varreduras de potencial. Com esta investigação foi possível traçar um perfil para o aumento da resposta eletroquímica desse material em função do tempo de eletropolimerização e, tal perfil, indicou que o número de varreduras potenciais utilizados na eletrossíntese é um bom parâmetro a ser empregado na condução dos estudos deste material. Para o desenvolvimento do imunossensor, a imobilização do antígeno rK39, específico para leishmaniose visceral, sob EG/poli(4-HFA) foi comprovada por meio dos estudos eletroquímicos. A detecção eletroquímica do IgG+ foi conduzida por meio das técnicas de VC e VPD utilizando Coomassie Brillant Blue G-250 e Cloreto de hexaaminrutênio II como possíveis indicadores da formação do complexo Ag-Ac. O Coomassie mostrou-se eficiente para indicar a modificação da superfície do EG/poli(4-HFA) com rK39, entretanto, não apresentou sensibilidade satisfatória para o IgG+, bem como, seletividade perante o alvo não complementar (IgG-, controle negativo). Já o Cloreto de hexaminrutênio II, além de apresentar alta eficiência para indicar a modificação da superfície do EG/poli(4-HFA) com rK39, também apresentou boa sensibilidade para o IgG+ e seletividade perante IgG-, possibilitando o desenvolvimento do imunossensor eletroquímico proposto neste trabalho. / Mestre em Química

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Karine Klider.pdf: 2018760 bytes, checksum: 075742018dbf1f087bc4c115d778a329 (MD5) Previous issue date: 2010-03-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The introduced work on this dissertation discussion presented in this master’s degree dissertation describes the development of a synthetic rote to obtain a compound that contains an aromatic ring and connected to it two dibromade methyl groups, a CN group and a dye. The dye used at this work was the Rhodamine B, and the final product consists on a monomer that when gets polymerized, by electrochemical route, produces a luminescent polymer to solar cell application. It was described the preparation and the characterization of a series of organic compounds. Some intermediary compounds were prepared after the realization of a lot of steps of synthesis to finally approach the best methodology. The compounds characterization were performed by means of infrared spectroscopic (FTIR) and nuclear magnetic resonance spectroscopic measurements (RMN H1). Another part of this work describes a soluble copolymer preparation by electrochemical rote and it characterization. The prepared copolymer consists on the soluble form of a mixture of poly(2-methoxy-5-bromo-p-phenylenevinylene) (MBPPV) and poly(2,5-dicyano-p-phenylenevinylene) DCN-PPV at different proportion. The copolymer DCN-PPV/MB-PPV and the polymer MB-PPV were synthesized by electrochemical rote and the charges transfer process were studied by cyclic voltammetry and chronoamperometry measurements. These copolymers were characterized by FTIR and UV-VISIBLE absorption spectroscopy and by measurements of fluorescence. / O trabalho apresentado nesta dissertação de mestrado descreve o desenvolvimento de uma rota sintética para a obtenção de um composto contendo um anel aromático e a ele ligados duas metilas dibromadas, um grupo CN, e um corante. O corante em questão é a Rodamina B, e o produto final é um monômero que, ao ser polimerizado por via eletroquímica, forma um polímero eletroluminescente com aplicação em células solares. Foram então descritas as preparações e as caracterizações de uma série de compostos orgânicos. Alguns compostos intermediários foram preparados após a realização de várias etapas de síntese até se obter a melhor metodologia. A caracterização destes compostos foi realizada por meio de medidas de espectroscopia de infravermelho (FTIR) e espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN H1). Outra parte deste trabalho descreve a preparação via eletroquímica de um copolímero solúvel e a sua caracterização. O copolímero formado consiste na mistura do poli(2-metóxi-5-bromo-p-fenilenovinileno) (MB-PPV) com o poli(2,5- diciano-p-fenilenovinileno) (DCN-PPV) em diferentes proporções. O copolímero, assim como o polímero MB-PPV, foram sintetizados eletroquimicamente, sendo que o processo de transferência de carga que ocorre durante sua formação foi estudado por meio de medidas de voltametria cíclica e de cronoamperometria. As caracterizações foram realizadas por medidas de FTIR, de espectroscopia de absorção no UV-Visível e por medidas de emissão e excitação de fluorescência.

Neste trabalho, apresentamos a eletrossíntese de um novo polímero condutor derivado do polipirrol (PPI) funcionalizado com um grupo carboxílico, o polipirrol-2-ácido carboxílico (PPI-2-COOH), e o seu uso como transdutor amperométrico em biossensores pelo uso da polifenol oxidase (PFO). São apresentadas todas as etapas de síntese e de caracterização dos filmes poliméricos em microeletrodos e o preparo e a resposta dos biossensores montados para a detecção de um composto fenólico. Nossos estudos sobre eletrossíntese, respostas eletroquímicas dos filmes, juntamente com resultados de microgravimetria e modelagem molecular de dímeros e trímeros derivados de PI-2-COOH, permitiram com que pudéssemos sugerir pela primeira vez um mecanismo de eletropolimerização deste monômero em meio não aquoso. Na caracterização dos filmes por espectroscopia in situ no UV-visível e infravermelho próximo foram observadas duas bandas idênticas às transições pi-pi* características dos filmes de PPI no seu estado neutro e de maior dopagem, confirmando a possibilidade de haver duas conformações na cadeia do PPI-2-COOH. Com a modelagem molecular de um oligômero formado a partir da oxidação do PI-2-COOH, verificamos que para cada 4 anéis heterocíclicos acoplados entre si na posição 4-5, um par de anéis se encontrava em um plano diferente do segundo par de anéis, mantendo este padrão em toda a extensão da cadeia polimérica. A resposta redox dos filmes nos permitiu observar a preferência do polímero pela entrada de cátions em sua estrutura. Nos espectros de FTIR também comprovamos a presença do grupo carboxílico na estrutura do polímero, o que permitiu uma imobilização enzimática por ligação covalente. A confecção de microeletrodos destinados para a análise por injeção em fluxo (FIA) nos possibilitou uma economia de reagentes, praticidade e boa reprodutibilidade das medidas. Os biossensores amperométricos obtidos pela imobilização covalente da PFO sobre filmes de PPI-2-COOH apresentaram um pH ótimo de funcionamento em 9,4 e um potencial ótimo de trabalho em +70 mV vs Ag/QRE. Finalizamos nosso trabalho obtendo as respostas amperométricas dos biossensores para a detecção de um composto fenólico, pirocatecol, com uma linearidade entre as concentrações de 5x10-4 até 2,5x10-2 mol/L. / In this work, we present the electrochemical synthesis of a new conducting polymer derived of polypyrrole (PPI) functionalized by carboxylic group, the polypyrrole-2-carboxylic acid, and its application as amperometric transducer in biosensor by use of polyphenol oxidase (PFO). All the steps of syntheses and characterization of the polymer film in microelectrodes and response of the biosensor build for detection of phenolic compost. Our study about electrosyntheses, electrochemical response of the films (PPI-2-COOH) together with microgravimetry result and the molecular modeling of dimer and trimer derived from PI-2-COOH allowed one to suggest, for the first time, the mechanism of electropolymerization of this monomer in non-aqueous medium. When the technique of in-situ ultraviolet-visible spectroscopy (UV-VIS in-situ) was observed two bands, identical to the transition pi-pi* which are characteristics of the PPI films on their neutral state and of bigger doping, confirming the possibility that there may be two conformations in the PPI-2-COOH chain. With the molecular modeling of an oligomer formed by PI-2-COOH oxidation, we verified that for each four heterocyclic ring coupled together in the position 4-5, there´s a pair of rings, maintaining this pattern in all the extension of the polymeric chain. The redox response through the electrochemical measurement we could observe in FTIR the polymer preference for the cations adsorption. On the FTIR measurements, we could also observe the presence of the carboxylic group in the polymers structure, which is needed for the enzymatic immobilization by covalent binding. The fabrication of the microelectrode destined to flow injection analysis (FIA), made possible not only to save a lot of reagents, but also demonstrated praticity in the experimental set up and good reproducibility of results. Hence, the obtaining of amperometric biosensor by covalent binding of PFO on the PPI-2-COOH film, presented good pH in 9.4 and great work potential in +70 mV vs Ag/AgCl. We finish the work with the amperometric response of the biosensor in the detection of pyrocatechol, forming a straight line between the concentrations of 5x10-4 to 2.5x10-2 mol/L.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The biossensores constitute analytical important devices for the clinical diagnosis of many diseases, enabling real-time analysis, with high specificity and sensitivity. Accordingly, the aim of this study was to develop a platform functionalized with the poly (3- hydroxybenzoic acid), to detection of nitrogenous bases, oligonucleotides and antibodies against the surface protein (Am1) of Anaplasma marginale.These biological recognition elements were immobilized on the functionalized platform and the biosensor was characterized by electrochemical and spectroscopic techniques. The detections of the antigen-antibody interaction were conducted using the signal obtained from the oxidation of protein interleaver, 4- aminoantipyrine (4 -AAP), using voltammetry technique of differential pulse.Theoretical chemistry studies were employed to analyze the Am1 interactions with the sensor platform and the web server model RaptorX to infer three-dimensional structure of the membrane proteins of A. marginale.The molecular modeling was conducted from methods semi- empirical, DFT and molecular mechanics.The transitions redoxes of polymer were classified as almost reversible, with band gap of 1.2 V, characteristic of semiconductor materials.The detections of poly CT and antibodies of A. marginale, using the graphite electrode functionalized with the probes, poly GA and Am1 respectivamente, were 66% higher than the graphite electrode not functionalized.The protein of superfice Am1 presented a structure stable in beta-sheet, while Am2 presented an unstable structure in α -helix.In electrochemical impedance spectroscopy was possible qualitatively differentiate the functionalized platform with: Am1, IgG+, IgG- and interfering. The time of storage of the immunosensor was satisfactory, with reduced peak current by 35%, after 90 days. These results demonstrate the excelent applicability of functionalized platform for the development of immunosensor for diagnosis of bovine anaplasmosis, leaving only the economic feasibility studies for commercial deployment of the said immunosensor. / Os biossensores constituem-se como dispositivos analíticos importantes para o diagnóstico clínico de inúmeras doenças, por permitirem uma análise em tempo real, além de suas altas especificidades e sensibilidades. Nesse sentido, o objetivo desse estudo foi desenvolver uma plataforma funcionalizada com o poli (ácido 3-hidroxibenzóico), para a detecção de bases nitrogenadas, oligonucleotídeos e anticorpos contra a proteína de superfície (Am1) da Anaplasma marginale. Esses elementos de reconhecimento biológico foram imobilizados na plataforma funcionalizada e o biossensor foi caracterizado por técnicas eletroquímicas e espectroscópicas. As detecções da interação antígeno-anticorpo foram realizadas através do sinal obtido da oxidação do intercalador de proteína, 4-aminoantipirina (4-AAP), utilizando a técnica de voltametria de pulso diferencial. Estudos de química teórica foram empregados para análise das interações da Am1 com a plataforma sensora e o modelo web server RaptorX para inferência da estrutura tridimensional das proteínas de membrana da A. marginale. A modelagem molecular foi realizada a partir de métodos semi-empíricos, DFT e mecânica molecular. As transições redoxes do polímero foram classificadas como quase reversíveis, com band gap de 1,2 V característico de materiais semicondutores. As detecções de poli CT e anticorpos da A. marginale, empregando o eletrodo de grafite funcionalizado com as sondas, poli GA e Am1 respectivamente, foram 66 % superior a do eletrodo de grafite não funcionalizado. A proteína de superfície Am1 apresentou uma estrutura estável em folha-beta e a Am2 uma estrutura instável em α-hélice. Na espectroscopia de impedância eletroquímica foi possível diferenciar qualitativamente a plataforma funcionalizada com: Am1, IgG+, IgG- e interferente. O tempo de estocagem do imunossensor mostrou-se satisfatório, com redução do pico de corrente em 35 %, após 90 dias. Esses resultados demonstraram a excelente aplicabilidade da plataforma funcionalizada para o desenvolvimento de imunossensor para diagnóstico da anaplasmose bovina, restando apenas os estudos de viabilidade econômica para implantação comercial do referido imunossensor. / Doutor em Química

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this study we investigated the electropolymerization isomers hydroxyphenylacetic acid, for their application in the construction of polymeric systems, by immobilizing synthetics molecules for development of biological sensors. The graphite electrodes electrochemically modified were characterized for morphology and electrochemical behavior showing that the poly(2-hydroxyphenylacetic acid), poly(3-hydroxyphenylacetic acid) and poly(4-hydroxyphenylacetic) are electroactive, and the latter showed a lower yield in electrosynthesis in agreement with the images of atomic force microscopy showed that the surface of graphite electrodes were changed less with this material compared to its isomers. The electrochemical impedance spectra of poly (4-hydroxyphenylacetic acid) showed that this material is more resistive with respect to its other isomers which are more conductive in accordance with the values of current and voltage shown by tests ion exchange the probes positive and negative. The ratio between the masses electrodeposited and the loads required to carry out the redox process these materials remained constant demonstrating that the same number of electrons are involved in reduction and oxidation of these materials according to the diagnostic reversibility applied by cyclic voltammetry are unanimously reversible systems, however poly(3-hydroxyphenylacetic acid) was more stable during repeated cycling electrochemically in perchloric acid. The optimized tridimensional structures justify the electrochemical and morphologic behavior of these three platforms, wherein the poly(2-hydroxyphenylacetic acid) and poly(3-hydroxyphenylacetic acid) have structures with a more ordered arrangement, unlike poly(4-hydroxyphenylacetic acid), which has a rather more disordered structure and therefore more resistive, while isomers are more conductors. The mechanistic proposal begins with the anodic oxidation of monomers whose square wave voltammetry experiments showed the loss of an electron. The couplings between cation radicals promote a formation of ether leaving the acetate groups exposed on the structure. The pairing occurs between the phenolic oxygen and carbon of the aromatic ring whose potential were studied by spin density and consistent with the resonance structures of the cation-radical that are in the suggested mechanisms. In tests incorporation of nitrogenous bases found that poly(3-hydroxyphenylacetic acid) also proved more effective in the retention of the same and for this reason associated with their better electrochemical behavior described above, it was selected among others for applying isomers polimeric systems by immobilizing synthetics molecules by physical adsorption. In the first system froze synthetic oligonucleotides that mimic fragments of DNA from the bacterium Neisseria meningitidis able to recognize their genomic DNA in samples of pure cultures by differential pulse voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy, and this latter showed a better response sensitivity signal in relation to the increasing concentration of the target. In the second system, there immobilization of synthetic peptides compatible to the cell membrane of Anaplasma marginale able to selectively recognize antibodies in their sera samples from cattle. The images made by atomic force microscopy of the two procedures backing the effective recognition of both polimeric systems developed for the detection of Neisseria meningitidis and Anaplasma marginale bacteria causing bacterial meningitis and bovine anaplasmosis, respectively. / Neste trabalho foi investigada a eletropolimerização dos isômeros do ácido hidroxifenilacético, visando sua aplicação na construção de sistemas poliméricos, através da imobilização de moléculas sintéticas para o desenvolvimento de sensores biológicos. Os eletrodos de grafite eletroquimicamente modificados foram caracterizados quanto à morfologia e o comportamento eletroquímico, evidenciando que o poli(ácido 2-hidroxifenilacético), poli(ácido 3-hidroxifenilacético) e poli(ácido 4-hidroxifenilacético) são eletroativos, sendo que este último apresentou um menor rendimento em massa na eletrossíntese, em concordância com as imagens de microscopia de força atômica, que mostraram que a superfície dos eletrodos de grafite foram menos alteradas com este material em relação aos seus isômeros. Os espectros de impedância eletroquímica do poli(ácido 4-hidroxifenilacético), mostraram que esse material é mais resistivo em relação aos seus outros isômeros que são mais condutores em concordância com os valores de corrente e potencial evidenciados nos ensaios de troca iônica nas sondas positiva e negativa. A relação entre as massas eletrodepositadas e as cargas necessárias para realizar o processo redox nestes materiais foi constante, indicando que o mesmo número de elétrons está envolvido na oxidação e redução destes materiais, que se comportaram como sistemas reversíveis segundo os diagnósticos de reversibilidade aplicados por voltametria cíclica, todavia o poli(ácido 3-hidroxifenilacético) mostrou-se mais estável eletroquimicamente durante sucessivas ciclagens em ácido perclórico. As estruturas tridimensionais otimizadas justificam o comportamento eletroquímico e morfológico destas três plataformas, em que os poli(ácido 2-hidroxifenilacético) e poli(ácido 3-hidroxifenilacético) apresentam estruturas com um arranjo mais ordenado e por isso são mais condutores ao contrário do poli(ácido 4-hidroxifenilacético) que tem uma estrutura mais desordenada, e por isso mais resistiva. A proposta mecanística inicia-se com a eletrooxidação dos monômeros, cujas investigações experimentais por voltametria de onda quadrada, mostraram a perda de um elétron. Os acoplamentos entre os cátions radicais promovem uma formação de éter deixando os grupos acetato expostos na estrutura. O emparelhamento ocorre entre o oxigênio fenólico e carbonos do anel aromático, cujas possibilidades foram estudadas pela densidade de spin e concordantes com as estruturas de ressonância dos cátions-radicais que estão nos mecanismos sugeridos. Nos testes de incorporação de bases nitrogenadas, verificou-se que o poli(ácido 3-hidroxifenilacético) mostrou-se mais eficiente na retenção das mesmas e por este motivo associado ao seu melhor comportamento eletroquímico, foi selecionado dentre os outros isômeros como o sistema polimérico mais adequado para aplicação nas detecções, através da imobilização por adsorção física de moléculas sintéticas de reconhecimento. No primeiro sistema, imobilizou-se oligonucleotídeos sintéticos compatíveis a fragmentos de DNA da bactéria Neisseria meningitidis, capazes de reconhecer seu DNA genômico em amostras por voltametria de pulso diferencial e espectroscopia de impedância eletroquímica, sendo que esta última mostrou uma melhor sensibilidade de resposta de sinal em relação ao aumento de concentração do alvo. No segundo sistema, ocorreu a imobilização de peptídeos sintéticos compatíveis à membrana celular da Anaplasma marginale, capazes de reconhecer seletivamente seus anticorpos em amostras de soros sanguíneos bovinos. As imagens feitas por microscopia de força atômica, respaldam o reconhecimento eficaz de ambos os sistemas poliméricos desenvolvidos para detecção das bactérias Neisseria meningitidis e Anaplasma marginale, causadores de meningite bacteriana e anaplasmose bovina, respectivamente. / Doutor em Química

Neste trabalho, apresentamos a eletrossíntese de um novo polímero condutor derivado do polipirrol (PPI) funcionalizado com um grupo carboxílico, o polipirrol-2-ácido carboxílico (PPI-2-COOH), e o seu uso como transdutor amperométrico em biossensores pelo uso da polifenol oxidase (PFO). São apresentadas todas as etapas de síntese e de caracterização dos filmes poliméricos em microeletrodos e o preparo e a resposta dos biossensores montados para a detecção de um composto fenólico. Nossos estudos sobre eletrossíntese, respostas eletroquímicas dos filmes, juntamente com resultados de microgravimetria e modelagem molecular de dímeros e trímeros derivados de PI-2-COOH, permitiram com que pudéssemos sugerir pela primeira vez um mecanismo de eletropolimerização deste monômero em meio não aquoso. Na caracterização dos filmes por espectroscopia in situ no UV-visível e infravermelho próximo foram observadas duas bandas idênticas às transições pi-pi* características dos filmes de PPI no seu estado neutro e de maior dopagem, confirmando a possibilidade de haver duas conformações na cadeia do PPI-2-COOH. Com a modelagem molecular de um oligômero formado a partir da oxidação do PI-2-COOH, verificamos que para cada 4 anéis heterocíclicos acoplados entre si na posição 4-5, um par de anéis se encontrava em um plano diferente do segundo par de anéis, mantendo este padrão em toda a extensão da cadeia polimérica. A resposta redox dos filmes nos permitiu observar a preferência do polímero pela entrada de cátions em sua estrutura. Nos espectros de FTIR também comprovamos a presença do grupo carboxílico na estrutura do polímero, o que permitiu uma imobilização enzimática por ligação covalente. A confecção de microeletrodos destinados para a análise por injeção em fluxo (FIA) nos possibilitou uma economia de reagentes, praticidade e boa reprodutibilidade das medidas. Os biossensores amperométricos obtidos pela imobilização covalente da PFO sobre filmes de PPI-2-COOH apresentaram um pH ótimo de funcionamento em 9,4 e um potencial ótimo de trabalho em +70 mV vs Ag/QRE. Finalizamos nosso trabalho obtendo as respostas amperométricas dos biossensores para a detecção de um composto fenólico, pirocatecol, com uma linearidade entre as concentrações de 5x10-4 até 2,5x10-2 mol/L. / In this work, we present the electrochemical synthesis of a new conducting polymer derived of polypyrrole (PPI) functionalized by carboxylic group, the polypyrrole-2-carboxylic acid, and its application as amperometric transducer in biosensor by use of polyphenol oxidase (PFO). All the steps of syntheses and characterization of the polymer film in microelectrodes and response of the biosensor build for detection of phenolic compost. Our study about electrosyntheses, electrochemical response of the films (PPI-2-COOH) together with microgravimetry result and the molecular modeling of dimer and trimer derived from PI-2-COOH allowed one to suggest, for the first time, the mechanism of electropolymerization of this monomer in non-aqueous medium. When the technique of in-situ ultraviolet-visible spectroscopy (UV-VIS in-situ) was observed two bands, identical to the transition pi-pi* which are characteristics of the PPI films on their neutral state and of bigger doping, confirming the possibility that there may be two conformations in the PPI-2-COOH chain. With the molecular modeling of an oligomer formed by PI-2-COOH oxidation, we verified that for each four heterocyclic ring coupled together in the position 4-5, there´s a pair of rings, maintaining this pattern in all the extension of the polymeric chain. The redox response through the electrochemical measurement we could observe in FTIR the polymer preference for the cations adsorption. On the FTIR measurements, we could also observe the presence of the carboxylic group in the polymers structure, which is needed for the enzymatic immobilization by covalent binding. The fabrication of the microelectrode destined to flow injection analysis (FIA), made possible not only to save a lot of reagents, but also demonstrated praticity in the experimental set up and good reproducibility of results. Hence, the obtaining of amperometric biosensor by covalent binding of PFO on the PPI-2-COOH film, presented good pH in 9.4 and great work potential in +70 mV vs Ag/AgCl. We finish the work with the amperometric response of the biosensor in the detection of pyrocatechol, forming a straight line between the concentrations of 5x10-4 to 2.5x10-2 mol/L.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work was realized characterization studies of a new material, poly (3- hidroxyphenylacetic acid) and its application for the construction of an amperometric immunosensor for detection of Acute Myocardial Infarction (AMI). Initially, it was carried out the electropolymerization of 3-hidroxyphenylacetic acid at three different pH's (0.0, 6.5 and 12.0) which could be assessed, electrochemically, the relationship between the behavior of the polymer and the reaction s pH. It was found that in the acid solutions (pH 0.0) the formation of electrochemically active material is more evident. Moreover, using electrochemical techniques, were carried out investigations on the structure of the polymeric material by using cationic and anionic probes. Monomer and polymer were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), Ultra-Violet (UV/Vis.) and fluorescence; thermal analysis (DTA and TGA) and structural analysis (XDR). These studies were extremely important to highlight the main differences between the starting material (monomer) and electropolymerized material (polymer), and in particular assess the main characteristics of the polymer in order to enable its use as a platform to the proposed immunosensor. Studies of the immunosensor were conducted using two substances that acted as indicators of the reaction between the specific antibody for the AMI (anti-troponin T) and specific antigen for AMI (troponin T), hexaaminruthenium chloride and ferro/ferricyanide potassium. The results showed that the hexaaminruthenium chloride showed the best performance to indicate the formation of antibody-antigen complex wich occurs in the AMI. / Neste trabalho foram realizados estudos de caracterização de um novo material, o poli(ácido 3-hidroxifenilacético) e sua aplicação para construção de um imunossensor amperométrico para detecção do Infarto Agudo do Miocárdio (IAM). Inicialmente, foi realizada a eletropolimerização do ácido 3-hidroxifenilacético em três pH s diferentes (0,0; 6,5 e 12,0) onde foi possível avaliar, eletroquimicamente, a relação entre o comportamento do polímero formado e o pH do meio reacional. Foi possível constatar que em meio ácido (pH 0,0) a formação do material eletroquimicamente ativo é mais evidenciada. Além disso, com o auxílio de técnicas eletroquímicas, foram realizadas investigações sobre a estrutura do material polimérico formado, utilizando sondas catiônicas e aniônicas. Monômero e polímero foram caracterizados por técnicas espectroscópicas de Infravermelho (FTIR), Ultra-Violeta (UV/Vis.) e Fluorescência; análises térmicas (TGA e DTA) e análises estruturais (DRX). Estes estudos foram de extrema importância para destacar as principais diferenças entre o monômero e o material eletropolimerizado e, principalmente, avaliar as principais características do polímero, no sentido de viabilizar a sua utilização como plataforma do imunossensor proposto. Os estudos do imunossensor foram conduzidos utilizando-se duas substâncias que atuaram como indicadores da reação entre anticorpo específico para o IAM (antitroponina T) e antígeno específico para o IAM (troponina T), o cloreto de hexaaminrutênio II e o ferro/ferricianeto de potássio. Os resultados obtidos mostraram que o cloreto de hexaaminrutênio II teve melhor desempenho para indicar a formação do complexo anticorpo-antígeno, característico no evento do IAM. / Mestre em Química