In this work we developed an electrochemical sensor modified with multi-walled carbon nanotubes and 5-nitroindole (5-NI) for the simultaneous determination of ascorbic (AA) and uric (UA) acids in urine and serum samples and a biosensor based on dsDNA for determination of 3-nitro-L-tyrosine ethyl ester (3NO2TEE), as a biomarker of biological peroxynitration. The polymer of 5-NI was electrogenerated in situ on the carbon nanotubes deposited on glassy carbon electrode (GCE). Thereafter, the aromatic nitro group, present in the molecule, was reduced, generating a hydroxylamine/nitroso redox couple, then used for detection and quantification of the analytes in the biological samples. The electrochemical behavior of the modified electrodes were studied using cyclic voltammetry, differential pulse voltammetry and chronoamperometry, which were used for the detection of the analytes and to obtain the kinetic parameters and the analytical characterization of the platforms. The chronoamperometric studies were performed in order to obtain more information about the redox processes between AA and the sensor, since it proved to be an electrocatalytic process. Thus, by means of graphs and Cottrell equations, it was possible to obtain values for the diffusion coefficient (DAA) and the catalytic constant (kcat) for the AA electrocatalytic oxidation. The values for DAA and kcat, determined for AA were 4.2 x10-6 cm-2 s-1 and 1.1 x 106 M-1 s-1, respectively. The platform for the detection of AA e AU showed good sensitivity and stability in urine and serum samples, with LOD of 1.9 mol L-1 for AA and 2.1 mol L-1 for UA. The analytical performance obtained for the nanostructured platform GCE/MWCNT/poly-5-NID justifies its use as a sensor for the simultaneous determination of AA and UA. Studies of 3NO2TEE in protic media (pH 4.5 acetate buffer and pH 7.4 and 10.0, in phosphate buffer) and in aprotic media (DMF/TBAPF6, 0.1 mol L-1), using Pt and glassy carbon electrodes, were necessary before the construction of the CT-DNA biosensor. The spectrolectrochemistry of 3NO2TEE, held in aprotic media was useful for rationalizing the electrochemical behavior of 3NO2TEE and intermediates generated during the reduction. For the biosensor construction, the amount of dsDNA, the conditioning time for reduction of the analyte, the pH value, on GCE, were optimized. The developed biosensor was used to determine the concentration of 3NO2TEE and showed a linear range from 60 to 320 nmol L-1 and LOD and LOQ of 58 nmol L-1 and 200 nmol L-1, respectively. These results indicate that the prepared sensor and biosensor were effective for the detection of substances with biological interest. (P.S.: some expressions out of formatting) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho foram desenvolvidos um sensor eletroquímico modificado com nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) e 5-nitroindol (5-NI) para determinação simultânea dos ácidos ascórbico (AA) e úrico (AU), em amostras de urina e soro, e um biossensor à base de dsDNA para determinação do éster etílico da 3-nitro-L-tirosina (3NO2TEE), como biomarcador de peroxinitração biológica. O trímero do 5-nitroindol foi eletrogerado in situ sobre os nanotubos de carbono depositados em eletrodo de carbono vítreo (ECV). Após esse processo, o grupo nitro aromático, presente na molécula foi reduzido gerando o par redox hidroxilamina/nitroso, utilizado para detecção e quantificação dos analitos presentes nas amostras biológicas. Os comportamentos eletroquímicos dos eletrodos modificados foram estudados, empregando as técnicas de voltametria cíclica, voltametria de pulso diferencial e cronoamperometria, as quais foram utilizadas para a detecção dos analitos e para obtenção dos parâmetros cinéticos e caracterização analítica da plataforma. Os estudos cronoamperométricos foram realizados com o objetivo de obter maiores informações dos processos redox entre AA e o sensor, uma vez que este demonstrou ser um processo eletrocatalítico. Assim, por meio de gráficos e equações de Cottrell, foi possível obter os valores para o coeficiente de difusão (DAA) e a constante catalítica (kcat) da reação para o AA. Os valores do DAA e de kcat, determinados para AA, foram de 4,2 x10-6 cm-2 s-1 e 1,1 x 106 M-1 s-1, respectivamente. O método desenvolvido de detecção de AA e AU apresentou boa sensibilidade e estabilidade em amostras de urina e soro, com limite de detecção (LD) de 1,9 mol L-1 para AA e 2,1 mol L-1 para AU. A partir do desempenho analítico obtido da plataforma nanoestruturada ECV/MWCNT/poli-5-NID, justifica-se a sua utilização deste como sensor para a determinação simultânea de AA e AU. Antes da construção do biossensor de DNA, para nitroaromáticos de importância biológica, foi necessária a realização dos estudos da 3NO2TEE, em meios prótico: tampão acetato pH 4,5 e tampão fosfato pH 7,4 e 10,0 e, em meio aprótico (DMF/ TBAPF6, 0,1 mol L-1), utilizando eletrodo de Pt e carbono vítreo, como eletrodos de trabalho. A espectroeletroquímica de 3NO2TEE, realizada em meio aprótico, foi útil para racionalizar o comportamento eletroquímico de 3NO2TEE e de seus intermediários gerados durante a redução. Para a construção do biossensor, sobre o eletrodo de carbono vítreo, foram otimizados: concentração de dsDNA, tempo de condicionamento para a redução do nitrocomposto, valor de pH. O biossensor ECV/dsDNA apresentou faixa linear de 60 - 320 nmol L-1 e LD e LQ (limite de quantificação) encontrados foram 58 nmol L-1 e 200 nmol L-1. Estes resultados indicaram que o sensor e o biossensor foram produzidos e aplicados de forma eficaz para detecção de substâncias de interesse biológico. (obs.: algumas expressões fora da formatação)
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/1835 |
| Date | 13 December 2016 |
| Creators | Costa, Erivaldo de Oliveira |
| Contributors | Goulart, Marília Oliveira Fonseca, http://lattes.cnpq.br/5271094336884473, Cunha, Silvio do Desterro, http://lattes.cnpq.br/5661286013847300, Anunciação, Daniela Santos, http://lattes.cnpq.br/9549507796312647, Del Colle, Vinícius, http://lattes.cnpq.br/2569899437213303, Reys, José Rui Machado, http://lattes.cnpq.br/5637387651693816, Moura, Maria Aline Barros Fidelis de, http://lattes.cnpq.br/8554388756291432 |
| Publisher | Universidade Federal de Alagoas, Brasil, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, UFAL |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFAL, instname:Universidade Federal de Alagoas, instacron:UFAL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/1835/2/license.txt, bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/1835/1/Desenvolvimento+de+sensor+nanoestruturado+e+biossensor+de+dsDNA+para+determina%C3%A7%C3%A3o+de+subst%C3%A2ncias+de+interesse+biol%C3%B3gico+-+nitrotirosina%2C+%C3%A1cido+asc%C3%B3rbico+e+%C3%A1cido+%C3%BArico.pdf |
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