Embora exista considerável progresso na área de biossensores, ainda é primordial aprimorar muitos desses dispositivos. Este trabalho tem por objetivo contribuir para o contínuo crescimento dos biossensores a base de enzimas e de moléculas de DNA, sendo dois biossensores eletroquímicos descritos. O primeiro trata-se de um biossensor enzimático utilizando tirosinase (Tyr) imobilizada por intermédio de cistamina (CYS) e glutaraldeído (GA) para a detecção de compostos fenólicos. Eletrodos de carbono impressos (SPCE) foram modificados com nanobastões de ouro (AuNRs) em filme de poli(amido amina) (PAMAM) geração 4 para o favorecimento da transferência direta de elétrons (DET) entre o eletrodo e o sítio ativo da enzima. Para caracterizar os AuNRs e AuNRs-PAMAM, espectroscopia de absorção no UV-Visível, espalhamento de luz dinâmico (DLS) e microscopia eletrônica de varredura (SEM) foram empregadas. As etapas do biossensor foram estudadas por voltametria cíclica e linear, amperometria e microscopia de força atômica (AFM) na presença de dois analitos: catecol (CAT) e dopamina (DA). A faixa linear para CAT foi de 2,8 a 30,3 μmol L-1 com um limite de detecção (LD) de 1,0μmol L-1 enquanto para a DA, a faixa linear foi de 27,8 a 448,7 μmol L-1 e LD de 10,0 μmol L-1. Além de apresentar ótima resposta frente a possíveis interferentes, o sensor também mostrou excelente desempenho em amostras reais, que atrelados aos testes de repetibilidade e reprodutibilidade mostram a estabilidade e acurácia do biossensor. O segundo sensor, trata-se de um sensor de DNA impedimétrico em eletrodo de ouro para a detecção da mutação c.68_69del relacionada à predisposição ao câncer de mama. A imobilização da sequência de captura (SH-ssDNA) no eletrodo ocorreu pela ligação ouro-enxofre (Au-S) e o modelo de hibridização escolhido foi a hibridização direta. O genossensor distinguiu eficientemente entre as sequências alvo (tarDNA) e não-complementar (ncsDNA), apresentando faixa linear de 1,0 a 200,0 nmol L-1 e LD de 0,14 nmol L-1. Os resultados sugerem que ambos biossensores têm potencial e que as estratégias propostas são promissoras para o desenvolvimento de outros biossensores. / Despite a considerable progress in the area of biosensors, it is still crucial to improve most of these sensors. This study aims to contribute to the ongoing growth of enzyme- and DNA-based biosensors, being described two electrochemical biosensors. The first one is an enzyme-based biosensor with immobilized Tyrosinase (Tyr), through cystamine (CYS) and glutaraldehyde (GA), for detection of phenolic compounds. Screen-printed carbon electrodes (SPCE) were modified by gold nanorods (AuNRs) stabilized with poly(amide amine) PAMAM generation 4 to facilitate direct electron transfer (DET) between electrode and enzyme active site. AuNRs and AuNRs-PAMAM were characterized using UV-Visible absorption spectroscopy, dynamic light scattering (DLS) e scanning electron microscopy (SEM). Biosensor stages were studied by cyclic and linear voltametry, amperommetry and atomic force microscopy (AFM) and tested agains two analytes: catechol (CAT) and dopamine (DA). Detection limit (LD) for CAT is 1 μmol L-1 and linear range from 2.8 to 30.3 μmol L-1, for DA, LD is 10.0 μmol L-1 and linear range 27.8 to 448.7 μmol L-1. Besides, the biosensor shows great response in the presence of interferents, it also had an excellent performance in real samples that along with repeatability and reproducibility tests indicate stability and accuracy of the biosensor. The second sensor is an impedimetric DNA sensor prepared on gold electrode to detect c.68_69del mutation related to breast cancer predisposition. Capture sequence (HS-ssDNA) immobilization occurred due to gold-sulfur bond (Au-S) and direct hybridization was the chosen hybridization model. The genosensor was able to distinguishing between target sequence (tarDNA) and non-complementary sequence (ncsDNA) and linear range and LD were found to be 1.0 to 200.0 nmol L-1 and 0.14 nmol L-1, respectively. Results suggest both biosensors have potential and proposed strategies are promising for other biosensors development.

Embora exista considerável progresso na área de biossensores, ainda é primordial aprimorar muitos desses dispositivos. Este trabalho tem por objetivo contribuir para o contínuo crescimento dos biossensores a base de enzimas e de moléculas de DNA, sendo dois biossensores eletroquímicos descritos. O primeiro trata-se de um biossensor enzimático utilizando tirosinase (Tyr) imobilizada por intermédio de cistamina (CYS) e glutaraldeído (GA) para a detecção de compostos fenólicos. Eletrodos de carbono impressos (SPCE) foram modificados com nanobastões de ouro (AuNRs) em filme de poli(amido amina) (PAMAM) geração 4 para o favorecimento da transferência direta de elétrons (DET) entre o eletrodo e o sítio ativo da enzima. Para caracterizar os AuNRs e AuNRs-PAMAM, espectroscopia de absorção no UV-Visível, espalhamento de luz dinâmico (DLS) e microscopia eletrônica de varredura (SEM) foram empregadas. As etapas do biossensor foram estudadas por voltametria cíclica e linear, amperometria e microscopia de força atômica (AFM) na presença de dois analitos: catecol (CAT) e dopamina (DA). A faixa linear para CAT foi de 2,8 a 30,3 μmol L-1 com um limite de detecção (LD) de 1,0μmol L-1 enquanto para a DA, a faixa linear foi de 27,8 a 448,7 μmol L-1 e LD de 10,0 μmol L-1. Além de apresentar ótima resposta frente a possíveis interferentes, o sensor também mostrou excelente desempenho em amostras reais, que atrelados aos testes de repetibilidade e reprodutibilidade mostram a estabilidade e acurácia do biossensor. O segundo sensor, trata-se de um sensor de DNA impedimétrico em eletrodo de ouro para a detecção da mutação c.68_69del relacionada à predisposição ao câncer de mama. A imobilização da sequência de captura (SH-ssDNA) no eletrodo ocorreu pela ligação ouro-enxofre (Au-S) e o modelo de hibridização escolhido foi a hibridização direta. O genossensor distinguiu eficientemente entre as sequências alvo (tarDNA) e não-complementar (ncsDNA), apresentando faixa linear de 1,0 a 200,0 nmol L-1 e LD de 0,14 nmol L-1. Os resultados sugerem que ambos biossensores têm potencial e que as estratégias propostas são promissoras para o desenvolvimento de outros biossensores. / Despite a considerable progress in the area of biosensors, it is still crucial to improve most of these sensors. This study aims to contribute to the ongoing growth of enzyme- and DNA-based biosensors, being described two electrochemical biosensors. The first one is an enzyme-based biosensor with immobilized Tyrosinase (Tyr), through cystamine (CYS) and glutaraldehyde (GA), for detection of phenolic compounds. Screen-printed carbon electrodes (SPCE) were modified by gold nanorods (AuNRs) stabilized with poly(amide amine) PAMAM generation 4 to facilitate direct electron transfer (DET) between electrode and enzyme active site. AuNRs and AuNRs-PAMAM were characterized using UV-Visible absorption spectroscopy, dynamic light scattering (DLS) e scanning electron microscopy (SEM). Biosensor stages were studied by cyclic and linear voltametry, amperommetry and atomic force microscopy (AFM) and tested agains two analytes: catechol (CAT) and dopamine (DA). Detection limit (LD) for CAT is 1 μmol L-1 and linear range from 2.8 to 30.3 μmol L-1, for DA, LD is 10.0 μmol L-1 and linear range 27.8 to 448.7 μmol L-1. Besides, the biosensor shows great response in the presence of interferents, it also had an excellent performance in real samples that along with repeatability and reproducibility tests indicate stability and accuracy of the biosensor. The second sensor is an impedimetric DNA sensor prepared on gold electrode to detect c.68_69del mutation related to breast cancer predisposition. Capture sequence (HS-ssDNA) immobilization occurred due to gold-sulfur bond (Au-S) and direct hybridization was the chosen hybridization model. The genosensor was able to distinguishing between target sequence (tarDNA) and non-complementary sequence (ncsDNA) and linear range and LD were found to be 1.0 to 200.0 nmol L-1 and 0.14 nmol L-1, respectively. Results suggest both biosensors have potential and proposed strategies are promising for other biosensors development.

As nanopartículas de ouro (AuNPs), com formatos e distribuição de tamanhos definidos, têm atraído grande atenção devido às suas propriedades óticas e e catalíticas únicas, que dependem de da forma e tamanho de AuNPs e que são importantes para diversos aplicações. O desenvolvimento de métodos simples e ecológicamente seguros para a síntese de AuNPs de tamanho e forma controlados, empregando reagentes de baixo custo e de fácil manuseamento é, portanto, de grande importância. Considerando isto, realizou-se um estudo sistemático para preparar nanoparticlus de ouro (AuNPs) e prata (AgNPs) com um controle de forma e tamanho, empregando exclusivamente glicerol como um agente redutor flexivel, eco-friendly e de baixo custo. Em primeiro lugar, descrevemos um novo one-pot método para a preparação de nanorods ou nanobastões de ouro (AuNRs) monocristalinos com quase 100% de rendimento empragando o glicerol em meio alcalino como agente redutor e Brometo de hexadeciltrimetilamónio (CTAB) como agente controlador da forma de particulas. Podemos conseguir um controle da razões de aspecto (Aspect ratio do inglês, AR = 2 a 6), rendimento de AuNRs (27-99%) bem como da posicao de banda de absorção óticas de AuNRs (de 620 a 1200 nm) simplesmente variando as condições experimentais, principalmente o pH de meio reaccional (variou-se entre 12-13,5) e a concentração do AgNO3. Descobrimos que a formação de AuNRs é mais rápida a pH mais alto (> 11) e a maior temperatura (> 30 ° C), mas o rendimento de AuNRs é menor (< 70%). A análise de HRTEM mostrou que os AuNRs crescem na direcção [001] e têm uma estrutura do tipo fcc monocristalina, isenta de falhas estruturais ou deslocamentos. Em segundo lugar, realizamos com sucesso, pela primeira vez, a formação de nanoparticlulas esféricas de ouro (AuNPs), quase monodispersas de cerca de 8 nm, utilizando o glicerol bruto conhecido localmente como Glicerina Loíra (crude glycerol (CG) do inglê), tal como recebido, da planta de biodiesel pela. Não foi realizado nehum tratamento químico ou físico específico do CG, exceto filtração simples. Utilizaram-se duas amostras diferentes de CG com diferentes teores de glicerol (65% e 73%) e diferentes níveis de impurezas (baixo e alto) e tipos (orgânicos e inorgânicos) para preparar AuNPs, a fim de estudar o efeito de possíveis impurezas na formato e distribuição de tamanho de AuNPs. Para comparação, foram também preparadas AuNPs utilizando glicerol comercial puro (99,5%) em condições experimentais idênticas. Foram obtidos AuNPs com tamanho e formato semelhantes em ambos os casos (glicerol puro comercial e CG) indicando que o glicerol comercial pode ser substituído por CG na síntese de AuNPs e as impurezas orgânicas e inorgânicas não afectam significativamente a distribuição de tamanho de AuNPs preparadas . Este estudo abre novas possibilidades para um eco-friendly preparação de nanopartículas metálicas utilizando o CG com um agente redutor barato, não tóxico e biodegradável como. Em terceiro lugar, desenvolvemos um método de síntese de AuNPs do tipo Ligand-free (sem uso de agente establizante) empregando o glicerol tanto como agente redutor quanto com agente estabilizador. A ideia era evitar o uso de um agente estabilizante externo que muitas vezes diminui a actividade catalítica ou afeta adversamente a biocompatibilidade dos sistemas surfactante/AuNPs. Obtiveram-se AuNPs coloidais estáveis com uma distribuição de tamanho razoavelmente estreita (8 &plusmn; 3 nm) por este método e verificou-se que a estabilidade e distribuição de tamanho das partículas dependiam da razão água/glicerol, temperatura e pH dos meios reaccionais. Tais ligand-free AuNPs preparados utilizando glicerol podem ser utilizadas nas aplicações catáliticas e biomédicas. / Gold nanoparticles (AuNPs) especially with a control of size and shape have attracted great attention due to their shape-dependent optical properties that are important for many applications. The development of simpler and greener methods for the synthesis of size- and shape-controlled AuNPs employing low-cost and easily handled reagents is thus of great importance. Thus we have carried out a systematic study to prepare shape- and size-controlled AuNPs and AgNPs employing exclusively glycerol as an eco-friendly, low cost and pH-tunable reducing agent. Firstly, we report a new one-pot seedless method for the preparation of single-crystalline AuNRs in almost 100% yield based on the use of glycerol in alkaline medium as the reducing agent and hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) as the shape-controlling agent. We could achieve a control of the aspect ratio (AR= 2 to 6), AuNRs yield (27-99%) as well the LSPR band of the AuNRs (620 to 1200 nm) by simply varying the experimental conditions, principally the pH of the reaction media (varied between 12-13.5 ) and the concentration of the AgNO3. We found that the formation of AuNRs is faster at higher pH (>11) and higher temperature (>30°C) but the AuNRs yield is smaller (< 70%). HRTEM analysis showed that the AuNRs grow in [001] direction and have a perfect single crystalline fcc structure, free from structural faults or dislocations. Secondly, we successfully carried out the formation of nearly monodisperse spherical AuNPs of around 8 nm using the as-received crude glycerol (CG) from the biodiesel plant for the first time. No special chemical or physical treatment of CG except simple filtration was carried out. Two different crude glycerol samples with different glycerol contents (65% and 73%) and different impurity levels (low and high) and types (organic and inorganic) were employed to prepare AuNPs so as to study the effect of possible impurities on the shape and size distribution of AuNPs. For comparison, AuNPs were also prepared using pure commercial (99.5 %) glycerol under identical experimental conditions. AuNPs with similar size and shape were obtained in both cases (commercial pure glycerol as well as CG) indicating that commercial glycerol can be replaced with CG in the AuNPs synthesis and the organic and inorganic impurities do not significantly affect the particle size distribution of prepared AuNPs. This study opens up new possibilities for the environment-friendly preparation of metallic nanoparticles using the low-cost, non-toxic and biodegradable CG as a reducing agent. Thirdly, we developed a ligand-free one-pot synthesis method of AuNPs employing the eco-friendly glycerol both as reducing agent and stabilizing agent. The idea was to avoid the use of an external stabilizing agent which often hinder the catalytic activity and adversely affect the biocompatibility of the surfactant/AuNP systems. Stable AuNPs with reasonably good size distribution (8 &plusmn; 3 nm) were obtained by this method and the stability and size distribution of the particles was found to be dependent on the water/glycerol ratio, temperature and pH of the reaction media. Such surfactant-free biocompatible AuNPs prepared using the eco-friendly glycerol may find useful applications in catalysis and biomedical applications.

As nanopartículas de ouro (AuNPs), com formatos e distribuição de tamanhos definidos, têm atraído grande atenção devido às suas propriedades óticas e e catalíticas únicas, que dependem de da forma e tamanho de AuNPs e que são importantes para diversos aplicações. O desenvolvimento de métodos simples e ecológicamente seguros para a síntese de AuNPs de tamanho e forma controlados, empregando reagentes de baixo custo e de fácil manuseamento é, portanto, de grande importância. Considerando isto, realizou-se um estudo sistemático para preparar nanoparticlus de ouro (AuNPs) e prata (AgNPs) com um controle de forma e tamanho, empregando exclusivamente glicerol como um agente redutor flexivel, eco-friendly e de baixo custo. Em primeiro lugar, descrevemos um novo one-pot método para a preparação de nanorods ou nanobastões de ouro (AuNRs) monocristalinos com quase 100% de rendimento empragando o glicerol em meio alcalino como agente redutor e Brometo de hexadeciltrimetilamónio (CTAB) como agente controlador da forma de particulas. Podemos conseguir um controle da razões de aspecto (Aspect ratio do inglês, AR = 2 a 6), rendimento de AuNRs (27-99%) bem como da posicao de banda de absorção óticas de AuNRs (de 620 a 1200 nm) simplesmente variando as condições experimentais, principalmente o pH de meio reaccional (variou-se entre 12-13,5) e a concentração do AgNO3. Descobrimos que a formação de AuNRs é mais rápida a pH mais alto (> 11) e a maior temperatura (> 30 ° C), mas o rendimento de AuNRs é menor (< 70%). A análise de HRTEM mostrou que os AuNRs crescem na direcção [001] e têm uma estrutura do tipo fcc monocristalina, isenta de falhas estruturais ou deslocamentos. Em segundo lugar, realizamos com sucesso, pela primeira vez, a formação de nanoparticlulas esféricas de ouro (AuNPs), quase monodispersas de cerca de 8 nm, utilizando o glicerol bruto conhecido localmente como Glicerina Loíra (crude glycerol (CG) do inglê), tal como recebido, da planta de biodiesel pela. Não foi realizado nehum tratamento químico ou físico específico do CG, exceto filtração simples. Utilizaram-se duas amostras diferentes de CG com diferentes teores de glicerol (65% e 73%) e diferentes níveis de impurezas (baixo e alto) e tipos (orgânicos e inorgânicos) para preparar AuNPs, a fim de estudar o efeito de possíveis impurezas na formato e distribuição de tamanho de AuNPs. Para comparação, foram também preparadas AuNPs utilizando glicerol comercial puro (99,5%) em condições experimentais idênticas. Foram obtidos AuNPs com tamanho e formato semelhantes em ambos os casos (glicerol puro comercial e CG) indicando que o glicerol comercial pode ser substituído por CG na síntese de AuNPs e as impurezas orgânicas e inorgânicas não afectam significativamente a distribuição de tamanho de AuNPs preparadas . Este estudo abre novas possibilidades para um eco-friendly preparação de nanopartículas metálicas utilizando o CG com um agente redutor barato, não tóxico e biodegradável como. Em terceiro lugar, desenvolvemos um método de síntese de AuNPs do tipo Ligand-free (sem uso de agente establizante) empregando o glicerol tanto como agente redutor quanto com agente estabilizador. A ideia era evitar o uso de um agente estabilizante externo que muitas vezes diminui a actividade catalítica ou afeta adversamente a biocompatibilidade dos sistemas surfactante/AuNPs. Obtiveram-se AuNPs coloidais estáveis com uma distribuição de tamanho razoavelmente estreita (8 &plusmn; 3 nm) por este método e verificou-se que a estabilidade e distribuição de tamanho das partículas dependiam da razão água/glicerol, temperatura e pH dos meios reaccionais. Tais ligand-free AuNPs preparados utilizando glicerol podem ser utilizadas nas aplicações catáliticas e biomédicas. / Gold nanoparticles (AuNPs) especially with a control of size and shape have attracted great attention due to their shape-dependent optical properties that are important for many applications. The development of simpler and greener methods for the synthesis of size- and shape-controlled AuNPs employing low-cost and easily handled reagents is thus of great importance. Thus we have carried out a systematic study to prepare shape- and size-controlled AuNPs and AgNPs employing exclusively glycerol as an eco-friendly, low cost and pH-tunable reducing agent. Firstly, we report a new one-pot seedless method for the preparation of single-crystalline AuNRs in almost 100% yield based on the use of glycerol in alkaline medium as the reducing agent and hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) as the shape-controlling agent. We could achieve a control of the aspect ratio (AR= 2 to 6), AuNRs yield (27-99%) as well the LSPR band of the AuNRs (620 to 1200 nm) by simply varying the experimental conditions, principally the pH of the reaction media (varied between 12-13.5 ) and the concentration of the AgNO3. We found that the formation of AuNRs is faster at higher pH (>11) and higher temperature (>30°C) but the AuNRs yield is smaller (< 70%). HRTEM analysis showed that the AuNRs grow in [001] direction and have a perfect single crystalline fcc structure, free from structural faults or dislocations. Secondly, we successfully carried out the formation of nearly monodisperse spherical AuNPs of around 8 nm using the as-received crude glycerol (CG) from the biodiesel plant for the first time. No special chemical or physical treatment of CG except simple filtration was carried out. Two different crude glycerol samples with different glycerol contents (65% and 73%) and different impurity levels (low and high) and types (organic and inorganic) were employed to prepare AuNPs so as to study the effect of possible impurities on the shape and size distribution of AuNPs. For comparison, AuNPs were also prepared using pure commercial (99.5 %) glycerol under identical experimental conditions. AuNPs with similar size and shape were obtained in both cases (commercial pure glycerol as well as CG) indicating that commercial glycerol can be replaced with CG in the AuNPs synthesis and the organic and inorganic impurities do not significantly affect the particle size distribution of prepared AuNPs. This study opens up new possibilities for the environment-friendly preparation of metallic nanoparticles using the low-cost, non-toxic and biodegradable CG as a reducing agent. Thirdly, we developed a ligand-free one-pot synthesis method of AuNPs employing the eco-friendly glycerol both as reducing agent and stabilizing agent. The idea was to avoid the use of an external stabilizing agent which often hinder the catalytic activity and adversely affect the biocompatibility of the surfactant/AuNP systems. Stable AuNPs with reasonably good size distribution (8 &plusmn; 3 nm) were obtained by this method and the stability and size distribution of the particles was found to be dependent on the water/glycerol ratio, temperature and pH of the reaction media. Such surfactant-free biocompatible AuNPs prepared using the eco-friendly glycerol may find useful applications in catalysis and biomedical applications.

In this work, different colloidal gold nanorods were prepared dispersed in different liquid matrices. All gold nanorods were prepared from the acid tethrachloroauric (HAuCl4) in the presence of a reducing agent, using the seed mediated method. The cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) was employed as director growth agent. The variable concentration of CTAB in the medium was evaluated in order to verify the selectivity in the formation of nanorods. In addition, we performed a kinetic study to obtain information about the formation mechanism of these particles. Colloid containing gold nanorods in organic matrices such as castor oil and hexafluorophosphate ionic liquid butylmethylilimidazolium (BMIM.PF6) were prepared in order to obtain colloid systems with different physico-chemical characteristics, however among same particles. These new colloids were obtained using the transfer technique of particles, which were synthesized in aqueous medium and then dispersed, after separation, for the desired organic matrix. All colloids were characterized by absorption spectroscopy at ultraviolet and visible (UV-Vis) and nanoparticles characterized by Transmission Electron Microscopy (TEM) / Neste trabalho, diferentes colóides contendo nanobastões de ouro dispersos em diferentes matrizes líquidas foram preparados a partir do ácido tetracloroáurico (HAuCl4), em presença de um agente redutor adequado, através do método mediado por sementes. O brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) foi empregado como agente direcionador de crescimento. A variável concentração de CTAB no meio foi avaliada com o objetivo de verificar a seletividade na formação de nanobastões. Além disso, foi realizado um estudo cinético para obter informações sobre o mecanismo de formação dessas partículas. Coloides contendo nanobastões de ouro em matrizes orgânicas como óleo de mamona e o líquido iônico hexafluorofosfato de butilmetilimidazólio (BMIM.PF6) foram preparados a fim de obter sistemas coloidais com diferentes características fisico-químicas porém com as mesmas partículas. Esses novos colóides foram obtidos através da técnica de transferência de partículas, as quais foram sintetizadas em meio aquoso e posteriormente dispersas, após separação, para a matriz orgânica desejada. Todos os colóides preparados foram caracterizados por Espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e visível (UV-Vis) e as nanopartículas caracterizadas por Microscopia na eletrônica de transmissão (MET)