Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-03-08T11:59:37Z No. of bitstreams: 4 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Parcial - Introdução.pdf: 125017 bytes, checksum: f6034259b28f1b1484d7e6328f8839cb (MD5) Dissertação Parcial - Rev.Literatura.pdf: 277213 bytes, checksum: 5f755a4079de103d9bffa8b0eaa87e40 (MD5) Dissertação Parcial - Conclusão.pdf: 116246 bytes, checksum: d050e092639e22f51708c08c27d25c80 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-03-08T11:59:57Z (GMT) No. of bitstreams: 4 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Parcial - Introdução.pdf: 125017 bytes, checksum: f6034259b28f1b1484d7e6328f8839cb (MD5) Dissertação Parcial - Rev.Literatura.pdf: 277213 bytes, checksum: 5f755a4079de103d9bffa8b0eaa87e40 (MD5) Dissertação Parcial - Conclusão.pdf: 116246 bytes, checksum: d050e092639e22f51708c08c27d25c80 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-03-08T12:01:01Z (GMT) No. of bitstreams: 4 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Parcial - Introdução.pdf: 125017 bytes, checksum: f6034259b28f1b1484d7e6328f8839cb (MD5) Dissertação Parcial - Rev.Literatura.pdf: 277213 bytes, checksum: 5f755a4079de103d9bffa8b0eaa87e40 (MD5) Dissertação Parcial - Conclusão.pdf: 116246 bytes, checksum: d050e092639e22f51708c08c27d25c80 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-08T12:01:01Z (GMT). No. of bitstreams: 4 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Parcial - Introdução.pdf: 125017 bytes, checksum: f6034259b28f1b1484d7e6328f8839cb (MD5) Dissertação Parcial - Rev.Literatura.pdf: 277213 bytes, checksum: 5f755a4079de103d9bffa8b0eaa87e40 (MD5) Dissertação Parcial - Conclusão.pdf: 116246 bytes, checksum: d050e092639e22f51708c08c27d25c80 (MD5) Previous issue date: 2016-09-30 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / Since they were discovered, the carbon nanotubes have attracted the interest of many researchers due to their physical, chemical and electronic properties that allow its application in different areas of knowledge, including biomedical applications. Carbon nanotubes may be used as nanosensors and used as pathogens detection sensor. However, for application in immunoassays there must be a good solubilization of these carbon nanotubes. The problem for a good solubilization is aggregation of carbon nanotubes which reduces the important properties of these materials, proposals for a single nanotube. This study sought a method for solubilization of carbon nanotubes and their application in lateral flow systems. For this they used recombinant proteins ( "protein 2" rich in Histidine, HRP2) already obtained in previous work. In addition, the physical characteristics of carbon nanotubes was obtained through analysis by Raman spectroscopy, absorption spectroscopy in the ultraviolet-visible region (UV-Vis) spectroscopy in the infrared Fourier transform (FTIR) was performed. And its dispersion and functionalization was measured by flow cytometry. This work showed that methodology dispersion of carbon nanotubes allows their use in lateral flow systems. What makes it interesting not only for the detection of malarial antigens demonstrated in this study, but also for other applications in detection methods. This carbon nanotube solubilization methodology makes these nanotubes applicable in Immunoassays, chromatography and molecular tests. / Desde que foram descobertos, os nanotubos de carbono têm despertado o interesse de muitos pesquisadores devido às suas propriedades físicas, químicas e eletrônicas que possibilitam sua aplicação nas mais diversas áreas de conhecimento, incluindo aplicações biomédicas. Os nanotubos de carbono podem ser utilizados como nanosensores e ser utilizado como sensor de detecção de patógenos. Contudo, para sua aplicação em imunoensaios é preciso que haja uma boa solubilização destes nanotubos de carbono. O problema para uma boa solubilização é a agregação de nanotubos de carbono que reduz as importantes propriedades desses materiais, propostas para um único nanotubo. Este trabalho buscou desenvolver nanotubos de carbono solúveis aplicáveis em sistemas de fluxo lateral. Para isso foram utilizadas proteínas recombinantes (“Proteína 2” rica em Histidina, HRP2) obtidos em trabalhos anteriores. Além disso, foi realizada a caracterização física dos nanotubos de carbono através das análises por espectroscopia Raman, espectroscopia de absorção na região do ultravioleta-visível (UV-Vis), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIV). Sua capacidade de dispersão e funcionalização foi medida por citometria de fluxo. Este trabalho mostrou que esta metodologia de solubilização de nanotubos de carbono permite sua utilização em sistemas de fluxo lateral, o que o torna interessante não só pela detecção de antígenos maláricos demonstrados neste estudo, mas também por outras aplicações em métodos de detecção. Esta metodologia de solubilização de nanotubos de carbono torna estes materiais aplicáveis em imunoensaios, cromatografias e testes moleculares.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo en el Portal de Tesis Electrónicas

The translation initiation process is an important checkpoint that assures the correct protein production. Within this phase, Initiation Factor IF2 plays an important role along all early and late steps of the process. During late reactions, IF2 enhances the joining of the 50S subunit to the 30S Initiation Complex (IC) and positions initiator tRNA in the 70S IC. Concomitantly, IF2 hydrolyses a GTP molecule which led to propose that the active hydrolysis of GTP stimulates both above events. However, recent mutagenic studies of IF2 showed that inhibiting its GTP hydrolytic activity does not compromise the overall translation initiation process. Moreover, biochemical studies indicate that the dissociation of inorganic phosphate (Pi) is a late event, prior to the release of IF2. These findings indicated that it is the dissociation of Pi that weakens the interaction of IF2 with the ribosome. However, the GTP hydrolysis reaction is energetically favorable and may actively drive factor release. To elucidate which of the above postulates describe more accurately IF2 dependent reactions, here we design, produce and test a novel recombinant fluorescent phosphate binding sensor that specifically binds nearby the exit point of Pi during protein translation. This protein chimeras could evidence whether the IF2 dissociation is catalyzed by the Pi dissociation after GTP hydrolysis or by the reaction per se. Furthermore, the system provides a novel platform to study and systematically screen for new antimicrobial compounds. / Tesis

La detección de moléculas de interés biológico es un tema de gran interés desde el punto de vista de su aplicación en ciencia y medicina. En los últimos años ha sufrido un enorme progreso debido al desarrollo de dispositivos electrónicos basados en materiales carbonosos tales como grafeno o nanopartículas de metales nobles. En particular, resulta de sumo interés poder detectar la molécula de dopamina, importante neurotransmisor que cumple un rol significativo en distintos sistemas del cuerpo humano. El objetivo de la presente tesis es estudiar mediante métodos teóricos las propiedades que caracterizan la adsorción de la molécula biológica dopamina sobre materiales utilizados en sensores de moléculas tales como grafeno, grafeno dopado o metales nobles. Este trabajo se desarrolló en el marco de la Teoría del Funcional de la Densidad. Se implementó utilizando un modelo periódico para representar las superficies sólidas involucradas, considerando diferentes geometrías de adsorción sobre cada sustrato. En el caso del grafeno regular se observó que el enlace adsorbato-sustrato está gobernado por fuerzas de van der Waals, pero en grafeno con monovacancias se encontró asimismo la formación de un enlace puente de hidrógeno y una transferencia de carga electrónica no despreciable desde el grafeno hacia el adsorbato. Por otra parte, en el caso de las superficies de metales nobles se consideraron las caras (111) y (110) de plata y se estudió la adsorción de dopamina y de la especie asociada zwitteriónica sobre dichas superficies. Las energías de adsorción resultan ser de mayor magnitud que en el caso del grafeno, produciéndose una importante transferencia de carga electrónica hacia el metal. El enlace entre la dopamina zwitteriónica y la plata posee un carácter covalente extra que explica que la magnitud de su energía de adsorción es mayor que la de dopamina no zwitteriónica. En forma complementaria y a fin de tener un panorama más amplio de la temática relativa al grafeno como material de sensores, se estudió teóricamente la adsorción de ácido ascórbico y de ácido úrico sobre grafeno regular ya que estas dos moléculas y la dopamina presentan superposición de sus señales durante la detección basada en técnicas electroquímicas. Además, considerando la génesis de las láminas de grafeno que se utilizan en diversos sensores y que implica la reducción del óxido de grafeno, se planteó el modelamiento teórico de la reducción de grupos superficiales epoxi mediante ioduro de hidrógeno. / The detection of biological molecules is a highly interesting subject taking into account its application in science and medicine. In recent years, this field has undergone a large progress due to development of electronic devices based on carbonaceous materials such as graphene and noble metal nanoparticles. In particular, it is of great value to achieve the detection of dopamine molecule, an important neurotransmitter that has a significant role in human body systems. The goal of this thesis is to study theoretically the adsorption of dopamine molecule on sensor materials like graphene, doped graphene or noble metals. This work was performed in the framework of Density Functional Theory. It was implemented using a periodic model to represent the solid surfaces involved, considering different adsorption geometries for each substrate. In the case of regular graphene we found that the adsorbate-substrate bond is governed by van der Waals forces, nevertheless, in graphene with monovacancies the appearance of a hydrogen bond between dopamine and graphene and a non-negligible electronic charge transfer from the substrate towards the adsorbate was also obtained. On the other hand, in the case of noble metal surfaces, we focused on the (111) and (110) faces of silver and the adsorption of dopamine and its associated zwitterionic species on such surfaces was analyzed. The adsorption energies result to be of larger magnitud than on graphene, with a relevant electronic charge transfer being produced towards the metal. The bond between the zwitterionic dopamine and silver shows an extra-covalent character that explains the magnitude of its adsorption energy, the latter being greater than that of non-zwitterionic dopamine. In a complementary way, and in order to have a wider view about graphene as a sensor material, the adsorption of ascorbic acid and uric acid on regular graphene was theoretically studied, because these two molecules and dopamine show overlapping signals during the detection based on electrochemical techniques. Moreover, and taking into account the genesis of graphene layers used in different sensors implying the reduction of graphene oxide, the theoretical modeling of reduction process of surface epoxi groups by means of hydrogen iodide was considered.

El objetivo del presente trabajo es analizar y comprobar el comportamiento de los ISFETs respecto a los MOSFETs. Para lograr lo anterior se utilizarán técnicas modernas de simulación y ensayos en laboratorio; de esta forma se podrá observar las similitudes y diferencias de comportamiento, y dependencias entre las variaciones tales como corriente de drenador respecto a variaciones del voltaje umbral. Además, esta comprobación se realizará considerando los valores de los parámetros de fabricación que ha generado el fabricante de los ISFETs y asumiendo valores intrínsecos de este dispositivo y siempre observando lo que sucede con los MOSFETs en situaciones similares. / Tesis

Nesta dissertação, a polifenol oxidase (PFO) como extrato bruto de abacate (Persea americana) foi imobilizada em filmes de polipirrol (PPI) sintetizados eletroquimicamente utilizando o glutaraldeído (GA) como um agente de ligação entrecruzada. Os filmes PPI e PPI/PFO-GA foram caracterizados por eletroquímica, principalmente voltametria cíclica, sendo avaliadas a eletroatividade e a reversibilidade eletroquímica. A detecção de compostos fenólicos em soluções padrão foi feita por cronoamperometria, tendo um controle sobre a concentração dos compostos. O processo de transferência de massa foi monitorado com uma microbalança de cristal de quartzo eletroquímica. Os resultados indicaram uma boa reprodutibilidade das medidas na detecção dos compostos fenólicos. A estabilidade do biossensor em uma solução tampão manteve-se durante 27 dias, um resultado aceitável já que é encontrado na literatura um tempo de vida estável para sistemas semelhantes em tomo de 30 dias / In this dissertation, polyphenol oxidase (PPO) as crude extract of avocado (Persea americana) was immobilized on electrochemical1y synthesized polypyrrole (PPY) films using glutaraldehyde (GA) as a crosslinking agent. PPY and PPY/PPO-GA films were electrochemical1y characterized, mainly by cyclic voltametry, where electroactivity and electrochemical reversibility were evaluated. The detection of phenolic compounds in standard samples was made by chronoamperometry with a control over the compound concentration. The process of mass transfer was monitored with an electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM). Our results indicated a good repeatability of the measurements for the detection of phenolic compounds. The stability of biosensor in a buffer solution has remained for 27 days, a result acceptable since it is found in the literature a time of life stable for similar systems around 30 days

DE LA TESIS EN CASTELLANOAntecedentesUn avance importante en el campo de química analítica se hizo por Clark y Lyons en los años setenta. Ellos propusieron acoplar la especificidad de la enzima glucosa oxidasa con la transducción electroquímica de la señal en "biosensores". En general, los biosensores son artefactos integrados autocontenidos, capazes de proporcionar información analítica, cuantitativa utilizando un elemento biológico de reconocimiento (receptor bioquímico) que se retiene en contacto espacial directo con un elemento de transducción. Posteriormente, los primeros biosensores de glucosa, basados en la detección amperométrica de peróxido de hidrógeno generado por glucosa oxidasa en la presencia de oxígeno fueron introducidos en el mercado por la empresa estadounidense Yellow Spring Instrument Co. (Ohio, EE. UU.) en 1975. La respuesta de biosensores electroquímicos basados en el uso de oxígeno como cosustrato para oxidasas se ve desviada por la presencia de interferencias que pueden contribuir a la corriente. Por lo tanto la superficie de electrodo debe estar protegida por una membrana no permeable por sustancias que pueden interferir con la señal. Para evitar corrientes que perjudican la selectividad de los biosensores, el potencial aplicado puede ser aminorado usando electrocatalizadores difusionales ("mediadores") en lugar de oxígeno, con un potencial redox controlable. Pero la respuesta de estos sensores también depende de la concentración de oxígeno porque este compite con los mediadores, para la reoxidación de las oxidasas. Un inconveniente adicional del uso de mediadores diffusionales artificiales en biosensores es la baja estabilidad de los mismos debida al escape de mediadores desde la superficie del electrodo cuando esto se usa en linea. Se puede aliviar este problema creando enlaces covalentes entre los mediadores y la superficie del electrodo o usando polímeros redox que se adsorben fućrtemente en la superficie del electrodo. Una de las posibles maneras para disminuir la influencia del oxígeno a la corriente de la respuesta de biosensores es el uso de las deshidrogenasas dependientes de la pareja redox NAD+/NADH. El potencial estándar redox de esta pareja es -0.56 V vs. SCE pero para conseguir la oxidación de NADH en la superficie de electrodos de carbono un sobrepotencial de +0.5 V vs. SCE debe aplicarse. Bajo estas condiciones los electrodos tienen tiempo de vida corto debido a la adsorción de los productos de oxidación en su superficie ya que la oxidación de NADH no es reversible químicamente. Por otro lado estos electrodos sufren por la oxidación no especifica de interferencias a estos potenciales de operación. Los electrodos modificados químicamente por mediadores pueden oxidar NADH a potenciales más bajos. Sin embargo, muchos de los mediadores mencionados en la bibliografía no son estables o/y no forman NAD+ enzimaticamente activo. Un problema adicional de los sistemas analíticos basados en deshidrogenasas dependientes de NAD+ es la necesidad de añadir este cofactór, que tiene alto coste y es inestable, en las muestras. Se puede inmovilizar NAD+ en la superficie de electrodos para producir biosensores capaces de funcionar en muestras que no contienen NAD+, biosensores reagentless (sin necesidad de adición de reactivos). Los métodos descritos en la bibliografía para la fabricación de biosensores reagentless se basan en cinco estrategias: (1) la inmovilización en hidrogeles formados in situ; (2) la inmovilización por una membrana; (3) la inmovilización en películas preparadas por electropolimerización; (4) la inmovilización en una pasta de carbono; (5) la inmovilización en monocapas auto ensambladas. Sólo los electrodos preparados con la estrategia (4) son biosensores reagentless con estabilidad operacional relativamente alta. Las demás estrategias no resultan en biosensores con suficiente estabilidad operacional por culpa de la perdida del mediador, de NAD+ o de la deshidrogenasa. Sin embargo la estrategia basada en electrodos de pasta de carbono no permite su aplicación a la producción de microsensores (electrodos con diámetro de menos de 10 m) para su uso in vivo. MetodologíaEl objetivo principal de esta tesis es el desarrollo de nuevas estrategias para la fabricación de biosensores reagentless basados en deshidrogenasas dependientes de NAD+ con características mejoradas respecto a la densidad de la corriente, de la estabilidad operacional y de almacenamiento. Para cumplir el objetivo se han sintetizado dos nuevos mediadores para la oxidación de NADH: un polímero insoluble en agua [Os(1,10-fenantrolina-5,6-diona)2(PVP)4Cl]Cl, (Os-fendiona-PVP) y un complejo amfifílico [Os(1,10-fenantrolina-5,6-diona)24,4'-(n-C18H37NHCO)2bpi)](PF6)2 (Os-fendiona-surfactante). El polímero Os-fendiona-PVP fue producido vía la derivatización de poli(vinilpiridina) (peso molecular 50000) con [Os(1,10-fenantrolina-5,6-diona)2Cl2]. El estudio electroquímico de este polímero redox adsorbido en electrodos de grafito se realizó por voltametría cíclica a distintas velocidades de barrido para evaluar el número de protones y electrones que participan en la reacción redox, la influencia del pH a su potencial estándar formal, y la constante de la transferencia heterogénea del electrónes kS. Bajo bien definidas condiciones hidrodinámicas se realizaron estudios para encontrar la constante de la interacción con NADH k[NADH]=0. Os-fendiona-surfactante fue producido por la complejacion de [Os(1,10-fenantrolina-5,6-diona)2]Cl2 con el ligando hidrófobo octadodecilamida del acido 2,2'-Bipiridina-4,4'-dicarboxilico. Las monocapas de Langmuir-Blorgett de Os-fendiona-surfactante y las de su análogo [Os(bpi)24,4'-(n-C18H37NHCO)2bpi)](PF6)2 fueron estudiados en un equipo de Langmuir-Blodgett. Os-fendiona-surfactante fue aplicado a la construcción de biosensores reagentless del glutamato vía la inmovilización de glucosa deshidrogenasa y de NAD+ entre las bicapas en la fase lamelar formada por Os-fendiona-surfactante y el lípido 1,2-dioleoilo-sn-glicero-3-fosfatidilcolina. Dos métodos adicionales para la fabricación de los biosensores reagentless de glutamato y glucosa basados en deshidrogenasas fueron desarrollados. Los electrodos del grafito fueron modificados con Os-fendiona-PVP y utilizados para (a) la inmovilización de deshidrogenasa y de NAD+ en un hidrogel formado por entercruzamiento de poli(vinilpiridina) modificado por grupos amino con el éter diglicidil de poli(etilenglicol); (b) la inmovilización por adsorción de la deshidrogenasa y del ácido algínico modificado por NAD+. Se ha hecho un estudio de los biosensores reagentless para calcular sus constantes de Michaelis, el efecto del pH y de la temperatura en su respuesta y su estabilidad operacional. Además se ha comparado la estabilidad operacional a temperaturas elevadas de biosensores de la configuración (a) usando glutamato, glucosa y glucosa-6-fosfato deshidrogenasas termófilas y mesófilas. Por otro lado se han estudiado métodos nuevos para mejorar le estabilidad durante el almacenamiento de sensores de glutamato. Con este fin, se han preparado electrodos utilizando glutamato deshidrogenasa mesófila y termófila con varios estabilizadores. Conclusiones1. El polímero [Os(1,10-fenantrolina-5,6-diona)2(PVP)4Cl]Cl, (Os-fendiona-PVP) para la oxidación de NADH se puede sintetizar por la complejación de [Os(1,10-fenantrolina-5,6-diona)2Cl2] con poli(vinilpiridina). La adsorción física de este polímero sobre los electrodos de grafito desde su solución en etilenglicol resulta en la formación de una monocapa de este polimero redox en la superficie del electrodo. 2. El proceso redox de este mediador es casi-reversible e implica 4 electrones y 4 protones dentro del rango del pH de 3-6.5. El mediador pierde su estabilidad química en valores de pH más altos que 6.5. Tres ramas lineales en el diagrama de E0' frente a pH con diversas pendientes se observan. 3. La constante heterogénea de la velocidad de transferencia de electrones (kS) de Os-fendiona-PVP es del mismo orden de magnitud que la de otros mediadores capaces de oxidar NADH mencionados en la bibliografía (kS= 18±2 s-1) . 4. Os-fendiona-PVP es un electrocatalizador eficiente para la oxidación del NADH. La modificación de los electrodos del grafito con Os-fendiona-PVP conduce a la disminución del sobrepotential para la oxidación electroquímica del NADH desde +0.33 V vs. Ag/AgCl/KClsat para los electrodos no modificados hasta +0.11 V vs. Ag/AgCl/KClsat. La constante cinética para la interacción del polímero redox con el NADH (k1,[NADH]=0 = (1.9±0.2)x103 s-1 M-1) coincide prácticamente con la de Os-fendiona que sugiere que el número de los ligandos de fendiona en los complejos del osmio es proporcional a la corriente de la respuesta al NADH pero no afecta a las constantes cinéticas electroquímicas. / The objective of this work was the development of new configurations of reagentless biosensors based on NAD+ dependent dehydrogenases. These configurations are based on the immobilisation of enzyme, cofactor and the electrochemical catalyst used for its regeneration. In addition to being reagentless these configurations yielded biosensors with improved current density and operational stability compared to the state of the art. To achieve the objective two new NADH oxidising mediators were synthesised: a water insoluble polymer [Os(1,10-phenanthroline-5,6-dione)2(PVP)4Cl]Cl (Os-phendione-PVP) and an amphiphilic complex [Os(1,10-phenanthroline-5,6-dione)24,4'-(n-C18H37NHCO)2bpy)](PF6)2 (Os-phendione-surfactant). The electrochemical study of Os-phendione-PVP has revealed a rate constant for the heterogeneous electron transfer of the phendione redox couple ks = 252 s-1, and a second order rate constant for NADH oxidation k[NADH]=0=(1.10.1)x103 M-1 s-1. These constants are higher or of the same order of magnitude as those of previously described NADH oxidising mediators. The tensoactive mediators Os-phendione-surfactant and its analogue [Os(bpy)24,4'-(n-C18H37NHCO)2bpy)](PF6)2 (Os-bpy-surfactant) form very stable monolayers at the air-water interface collapsing at the surface pressure 60-65 mN m-1. The Os-phendione-surfactant was used for the construction of reagentless glutamate biosensors via the immobilisation of dehydrogenase and NAD+ between bilayers in lamellar phase formed by Os-phendione-surfactant and the lipid 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphatidylcholine. The resulting glutamate biosensors demonstrated maximum current density of 3.5 A cm-2 (RSD=25%), apparent Michaelis constant of 47 mM, and operational half life of 0.5 h. In addition graphite electrodes were modified by Os-phendione-PVP and utilised for (a) immobilisation of dehydrogenase and NAD+ in a hydrogel formed by crosslinking of poly(vinylpyridine) carrying amino groups with polyethylene glycol diglycidyl ether and (b) immobilisation of dehydrogenase and an NAD+-alginic acid derivative by adsorption. The configuration (a) yielded glutamate sensors with maximum current density of 8.7 A cm-2 (RSD=5%), apparent Michaelis constant of 9.1 mM, operational half life of 12 h and glucose sensors with maximum current density of 37 A cm-2 (RSD=14%), apparent Michaelis constant of 4.2 mM, the operational half life of 1 h. The glutamate sensors based on the configuration (b) showed maximum current density of 15.8 A/cm2 (RSD=21%), apparent Michaelis constant of 17.6 mM and operational half life of 1.5 h. Glucose, glucose-6-phosphate, and glutamate biosensors were prepared and characterised. The employment of the thermophilic enzymes helps to dramatically increase the operational stability of biosensors at elevated temperatures higher than 60oC. The shelf life of glutamate electrodes built with the use of thermophilic dehydrogenase was eleven times longer than this of electrodes modified with the mesophilic enzyme. The addition of the copolymer of vinyl-pyrrolidone and dimethylamino ethyl methacrylate termed as Gafquat HS100 to the enzyme also significantly improved shelf life

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-26T00:10:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 315354.pdf: 2133522 bytes, checksum: eefe0b703be4f764c790aa76e4b7ac36 (MD5) / Este trabalho descreve o desenvolvimento de novos biossensores para determinação de hidroquinona em creme dermatológico e ácido cafeico em erva-mate empregando a técnica de voltametria de onda quadrada. Inicialmente, um biossensor para hidroquinona foi construído utilizando a enzima peroxidase (PER) obtida do extrato de broto de alfafa (Medicago sativa) imobilizada sobre a superficie de um eletrodo de ouro recoberta com surfactante zwitteriônico 3-(1-tetradecil-imidazólio-3-il)propano-1-sulfonato (ImS3-14) contendo nanopartículas (NP) de ouro dispersas. Na presença de H2O2, esta enzima catalisa a oxidação da hidroquinona a sua correspondente o-quinona, a qual é reduzida eletroquimicamente na superfície do eletrodo a um potencial de +0,09 V vs. Ag/AgCl. Com as condições experimentais otimizadas, o biossensor proposto apresentou uma resposta linear para hidroquinona na faixa de 7,0x10-7 a 8,5x10-6 mol L-1 com um limite de detecção de 2,0x10-7 mol L-1. Esse biossensor apresentou excelentes resultados para a repetibilidade, reprodutibilidade, seletividade e estabilidade. Os resultados obtidos na determinação de hidroquinona em produtos dermatológicos com este biossensor estão de acordo com aqueles obtidos com o método espectrofotométrico em um nível de 95% de confiança com valores de recuperação entre 98,3 a 104,5%. Um segundo biossensor foi desenvolvido utilizando a enzima lacase (LAC) imobilizada em matriz de quitosana previamente reticulada com genipina. O suporte contendo a enzima foi posteriormente incorporado em uma pasta de carbono que apresentou uma resposta linear para ácido cafeico no intervalo de 2,7x10-7 a 3,3x10-5 mol L-1 com limite de detecção de 2,0x10-7 mol L-1. Além disso, a recuperação de ácido cafeico nas amostras de erva-mate variou de 92,8 a 103,1% para os eletrodos desenvolvidos. O método foi aplicado com sucesso na determinação do teor de polifenóis totais em erva-mate sendo que o excelente desempenho do biossensor proposto foi atribuído à efetiva imobilização do lacase no suporte reticulado.<br> / Abstract : This paper describes the development of biosensors applied in the determination of hydroquinone in dermatological cream and caffeic acid in mate herb samples employing square-wave voltammetry technique. Initially, a biosensor for hydroquinone was constructed using peroxidase enzyme obtained from alfalfa sprout extract (Medicago sativa) immobilized on a gold electrode using a solution of the zwitterionic surfactant 3-(1-tetradecyl-3-imidazolio)propanesulfonate (ImS3-14) containing well-dispersed gold nanoparticles. In the presence of H2O2, this enzyme catalyzes the oxidation of hydroquinone to its corresponding o-quinone, which is electrochemically reduced at a potential of + 0.09 V vs. Ag/AgCl at the electrode surface. Under the optimized experimental conditions, the proposed biosensor showed a linear response for hydroquinone in the range of 7.0x10-7 to 8.5x10-6 mol L-1, with a detection limit of 2.0x10-7 mol L-1. This biosensor showed excellent results for repeatability, reproducibility, stability and selectivity. The results obtained in the determination of hydroquinone in dermatological products with this biosensor are in agreement with those obtained with spectrophotometric method at a 95% confidence level with recovery values between 98.3 to 104.5%. A second biosensor was developed using laccase enzyme immobilized in the chitosan matrix previously cross-linked with genipin.The support with laccase was subsequently incorporated into a carbon paste electrode which presented a linear response to caffeic acid in the range from 2.7x10-7 to 3.3x10-5 mol L-1 with a detection limit of 2.0x10-7 mol L-1. In addition, recovery of caffeic acid in mate herb samples ranged between 92.8 and 103.1% to the electrodes developed. The method was successfully applied to the determination of the total phenolic content in the mate herb samples and excellent performance of the proposed biosensor was attributed to the effective immobilization of laccase in the cross-linked support.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-20T01:06:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T02:38:22Z : No. of bitstreams: 1 183445.pdf: 78404288 bytes, checksum: 1c93f5c6f83d780e6d0011f9019980f7 (MD5) / O presente trabalho trata da preparação de misturas de poli(anilina), um polímero condutor eletrônico, e borracha de EPDM, um terpolímero de etileno-propileno-5-etililideno-2-norborneno. Os materiais foram preparados por vários métodos. Obtiveram-se blendas de EPDM/PAni a partir da incorporação mecânica do oxidante e do dopante à borracha e exposição aos vapores de anilina. Testou-se também o uso de anidrido maleico, enxertado à borracha de EPDM, como agente compatibilizante. As blendas obtidas desta forma apresentam eletroatividade e condutividade elétrica.Porém, são imiscíveis e apresentam uma série de limitações, como a ocorrência de ligações secundárias, ou sobreoxidação do polímero condutor ocasionadas pela presença do agente oxidante na matriz de borracha, a inibição da ação do anidrido maleico na compatibilização dos componentes pelo agente oxidante e a diminuição da estabilidade térmica das misturas. A segunda metodologia, consistiu na dissolução da borracha de EPDM e do polímero condutor já sintetizado, em um solvente comum. Esta técnica permite a obtenção de filmes de espessura controlável, os quais podem ser vulcanizados sem a necessidade da adição de aditivos iniciadores ou estabilizantes. Por outro lado, estes materiais apresentam condutividade elétrica suficiente e propriedades mecânicas semelhantes às de um elastômero, características importantes para serem empregados como sensores para uso em estudos ortopédicos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4417.pdf: 4764292 bytes, checksum: f843bb063e4e62585bcaf3a316f53db2 (MD5) Previous issue date: 2012-06-22 / Universidade Federal de Minas Gerais / First, a glassy carbon electrode modified with functionalized carbon nanotubes (CNTs) and glucose oxidase was proposed. Cyclic voltammetry of GOx immobilized onto the surface of CNTs showed a pair of well-defined redox peaks, which corresponds to the direct electron transfer of GOx, with a formal potential of -0.418 V in 0.1 mol L-1 phosphate buffer solution (pH 7.0). An apparent heterogeneous electron transfer rate constant of 1.69 s-1 was obtained. The determination of glucose was carried out by square wave voltammetry and the developed biosensor showed good reproducibility and stability. The second biosensor was a boron-doped diamond electrode modified with AuNPs electrodeposited and Tyrosinase (Tyr). The occurrence of direct electron transfer between the electrode surface and the Tyr active site was verified by cyclic voltammetry, yielding the following parameter values: formal redox potential of 0.115 V. The developed Tyr-AuNPs/BDD biosensor exhibits good sensitivity, stability, and reproducibility for the determination of phenol by SWV. The third proposed biosensor was developed based on acetylcholinesterase, gold nanoparticles and poly (allylamine hydrochloride) film on the surface of screen printed carbon electrodes (SPCE) for the determination of pesticides using a portable micromachined flow injection system. The AChE-AuNPs/SPCE biosensor presented a limit of detection of 5.0 x 10-8 mol L-1 for Diuron. In addition, the biosensor showed good sensitivity, stability and reproducibility for Diuron determination in water samples. Finally, a novel electrochemical immunosensor using electrodeposited gold nanoparticles modified-screen-printed carbon electrodes (AuNPs/SPCEs) was developed for the determination of prolactin.The variables involved in the preparation of the immunosensor and the electrochemical detection step were optimized, which presented a limit of detection of 10 ng mL-1. The analytical usefulness of the immnunosensor for the analysis of real samples was demonstrated by analyzing human serum spiked with PRL at two different concentration levels. / Primeiramente desenvolveu-se uma nova arquitetura de um biossensor para glicose utilizando-se a enzima glicose oxidase (GOx) imobilizada em nanotubos de carbono funcionalizados (CNTs) e dihexadecil hidrogenio fosfato (DHP) sobre a superficie de carbono vitreo (GCE). Resultados de voltametria ciclica apresentaram um par de picos redox bem definidos, correspondente a transferencia eletronica direta da GOx para o eletrodo, com o potencial formal de -0,418 V (vs. Ag/AgCl (KCl 3,0 mol L-1)). O biossensor foi aplicado na determinacao de glicose, o qual mostrou boas reprodutibilidade, estabilidade e seletividade. O segundo biossensor desenvolvido foi aquele utilizando-se a enzima tirosinase (Tyr) imobilizada em nanoparticulas de ouro sobre a superficie de um eletrodo de diamante dopado com boro. Resultados de voltametria ciclica apresentaram um par de picos redox bem definidos, correspondente a transferencia eletronica direta da Tyr. As determinacoes de fenol foram realizadas por SWV e o biossensor proposto apresentou um limite de deteccao de 0,07 &#956;mol L-1. Em sequencia foi proposto um biossensor para a determinacao de pesticidas utilizando-se a enzima acetilcolinesterase imobilizada sobre filme de nanoparticulas de ouro e hidrocloreto de polialilamina sobre a superficie de eletrodos de carbono impresso (SPCE). O eletrodo AChE-AuNPs/SPCE apresentou um limite de deteccao de 5,0 x 10-8 mol L-1 para Diuron, alem de boa estabilidade e reprodutibilidade para a determinacao do pesticida por amperometria. Por fim foi proposto tambem um imunossensor usando nanoparticulas de ouro eletrodepositadas sobre eletrodos de carbono impresso (AuNPs/SPCEs) para a determinacao de prolactina. Os anticorpos antiprolactina biotinilada foram imobilizados em AuNPs/SPCEs modificados com estreptavidina em um imunoensaio do tipo sanduiche envolvendo o analito e um anticorpo antiprolactina marcado com fosfatase alcalina (AP). O imunossensor proposto apresentou um limite de deteccao de 10 ng mL-1 e foi aplicado com sucesso em amostras de soro humano enriquecido com prolactina comprovando a eficacia do procedimento proposto.