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Previous issue date: 2014-02-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work the immobilization of enzyme β-Galactosidase has been investigated with use of assembly technique of nanostructured films denominated LbL (Layer-by-Layer) for employment in an amperometric biosensor of lactose. Therefore, spectroscopy measured has made for UV-vis (Ultraviolet-visible) and fluorescence, in order to monitor the bands of absorption and emission of each bilayer deposited and to confirm the presence of enzyme in the films. It has made too FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) and SFG (Sum Frequency Generation) for the purpose to understand the films structure, the interactions present and the efficiency of technique in the immobilization process. For the lactose detection amperometric measured have carried and that way the performance of modified electrode have evaluated in relation to enzyme immobilization, the polyelectrolytes performance Poly (allylamine hydrochloride) (PAH) and Poli (etileno imina) (PEI) and poly(ethyleneimine) and the operations conditions of biosensor which sensibility, limit of detection, interferences and stability. The evaluation of enzyme deposition by UV-vis and fluorescence showed that the films growth has been satisfactory presenting the characteristics bands of da β-Gal regarding to amino acid residues tryptophan, tyrosine and phenylalanine, among others, in λ = 280 nm for absorption and λ = 344 nm for emission and the deposition of material has been growing. The spectrum of FTIR and SFG indicated bands of chemical groups characteristics of polymers and enzyme and proved that the bonds, probably secondary of the elements are sufficiently strong for to keep the films in substrate during the sensory evaluation. In lactose detection it has made electrode of (PEI/β-Gal)n e (PAH/β-Gal)n both of ten and third bilayers. The sensibility of film (PEI/β-Gal)10 was 0.061 μA mmol-1 cm-2, while the (PAH/β-Gal)10 was 0.079 μA mmol-1 cm-2. In order to increase the efficiency of the biosensors, electrodes compounds for third bilayers were tested, this way the film (PEI/β-Gal)30 has achieved a sensibility higher than the previous electrodes of 0.31 μA mmol-1 cm-2, is likely that a great amount of enzyme has been immobilized. However, the film ITO/PB/(PAH/β-Gal)30 has not get the same efficiency despite de number of bilayer have been increase. Have been identified two interferences, the glucose and the ascorbic acid, but both can be avoided, the first with use of a biosensor for glucose coupled with lactose biosensor and the second causes an elevation on current, being naturally differentiated. The stability of the biosensor was twelve days, being measured in days alternate. All experiments performed to converge to prove that the LbL technique were adequate to assembly the biosensor and that lactose detection can be done and in levels nearby to real samples, but is possible to improve the system still with studies more expanders about the films structure and to test news biosensors configurations. / Neste trabalho investigou-se a imobilização da enzima β-Galactosidase utilizando a técnica de automontagem de filmes nanoestruturados, denominada LbL (Layer-by-Layer do inglês) para o emprego em um biossensor amperométrico de lactose. Foram feitas medidas espectroscópicas por Ultravioleta e visível (UV-vis) e fluorescência, a fim de monitorar as bandas de absorção e emissão de cada bicamada depositada e confirmar a presença da enzima nos filmes. Fez-se também espectroscopia por transformada de Fourier (FTIR) e Geração de Soma de Frequências (SFG) para compreender a estrutura dos filmes, as interações presentes e a eficiência da técnica no processo de imobilização. Para a detecção de lactose realizou-se medidas amperométricas e dessa forma avaliou-se o desempenho do eletrodo modificado em relação à imobilização da enzima, a eficiência dos polieletrólitos Poli (alilaminahidroclorada) (PAH) e Poli (etileno imina) (PEI) e as condições de operação do biossensor tais como sensibilidade, limite de detecção, interferentes e estabilidade. A avaliação da deposição da enzima pelo UV-vis e fluorescência mostrou que o crescimento dos filmes foi satisfatório, apresentando as bandas características da β-Gal atribuídas aos resíduos de aminoácidos triptofano, tirosina e fenilalanina, entre outros, em λ = 280 nm por absorção e sendo os mesmo responsáveis pela emissão em λ = 344 nm sendo que a deposição de material foi crescente. Os espectros de FTIR e SFG indicaram bandas de grupamentos químicos característicos dos polímeros e da enzima e comprovaram que as interações, provavelmente secundárias, entre os elementos são fortes o suficiente para manter o filme no substrato durante as avaliações sensoriais. Na detecção de lactose foram feitos eletrodos de ITO/PB/(PEI/PVS)1/(PEI/β-Gal)n e ITO/PB/(PAH/PVS)1/(PAH/β-Gal)n ambos com dez e trinta bicamadas. A sensibilidade do filme ITO/PB/(PEI/PVS)1/(PEI/β-Gal)10 foi 0,061 μA.mmol-1.cm-2, enquanto o ITO/PB/(PAH/PVS)1/(PAH/β-Gal)10 foi 0,079 μA.mmol-1.cm-2. A fim de aumentar a eficiência do biossensor eletrodos compostos por 30 bicamadas foram testados, dessa forma o filme ITO/PB/(PEI/PVS)1/(PEI/β-Gal)30 alcançou uma sensibilidade superior aos eletrodos anteriores de 0,31 μA.mmol-1.cm-2, pois é possível que uma maior quantidade de enzimas tenha sido imobilizada. Entretanto o filme ITO/PB/(PAH/PVS)1/ (PAH/β-Gal)30 não obteve a mesma eficiência mesmo tendo o número de bicamadas aumentado, o que pode ser atribuído à estrutura do polieletrólito. Foram identificados dois interferentes, a glicose e o ácido ascórbico, mas ambos podem ser evitados, o primeiro com o uso de um biossensor para glicose acoplado ao da lactose e o segundo causa uma elevação na corrente, sendo naturalmente diferenciado. A estabilidade do biossensor foi de 12 dias, com medida em dias alternados. Todos os experimentos realizados convergem para provar que a técnica LbL foi adequada para a construção do biossensor e que a detecção da lactose pode ser feita em níveis de concentração próximos à de amostras reais, mas ainda é possível aprimorar o sistema com estudos mais aprofundados sobre a estrutura dos filmes e testar novas configurações de biossensores.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/1184 |
| Date | 28 February 2014 |
| Creators | Campos, Paula Pereira |
| Contributors | Ferreira, Marystela, Riul Júnior, Antonio, Dall antonia, Luiz Henrique |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciências dos Materiais (campus SOROCABA), UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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