?rea de concentra??o: Qu?mica Anal?tica. / Submitted by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2014-12-18T17:29:43Z
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Previous issue date: 2013 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (Capes) / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do estado de Minas Gerais (FAPEMIG) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / No presente trabalho fabricou-se um material comp?sito ? base de polianilina (PAni), grafeno(rGO) e Horseradish peroxidase (HRP), visando o desenvolvimento de uma nova plataforma para detec??o de per?xido de hidrog?nio (H2O2) com uma alta sensibilidade. O grafeno utilizado foi produzido a partir da redu??o do ?xido de grafite (GO) por redu??o em forno de micro-ondas, que por sua vez foi sintetizado pelo m?todo de Laura J. Cote et al. Posteriormente, o nanomaterial foi modificado quimicamente com O,O?-Bis(2-aminoetil)-polietilenoglicol, produzindo assim grafeno funcionalizado com grupo amino (rGO-PEG-NH2). Ap?s esta etapa, foi produzido o comp?sito PAni/rGO-PEG-NH2 por via potenciodin?mica e o mesmo foi utilizado como substrato para fabricar um sensor para H2O2 atrav?s da imobiliza??o da enzima HRP sobre o pol?mero produzindo-se assim um material comp?sito. Os experimentos eletroqu?micos foram realizados em uma cela eletroqu?mica com capacidade para 10 mL com tr?s eletrodos, sendo o eletrodo de refer?ncia Ag/AgCl, contra eletrodo de fio platina, e eletrodo de trabalho de Au (0,071 cm2). Estudos comparativos entre os processos redox da PAni e PAni/rGO-PEG-NH2 realizados por voltametria c?clica e imped?ncia eletroqu?mica deixaram evidente que o material comp?sito apresenta uma maior densidade de corrente bem como uma menor resist?ncia ? transfer?ncia de carga em altos e baixos potenciais. Por fim, com o prop?sito de avaliar o comportamento eletroqu?mico do sistema a duas dimens?es 2D, foram realizadas imagens eletroqu?micas da PAni bem como da PAni/rGO-PEG-NH2 por Microscopia Eletroquimica de Varredura (SECM, do ingl?s Scanning Electrochemical Microscopy) utilizando uma c?lula eletroqu?mica de 3 mL com quatro eletrodos. Conforme observado, a PAni/rGO-PEG-NH2 apresenta regi?es com alta densidade de corrente devido ao maior feedback positivo em compara??o ? PANI na aus?ncia do grafeno, al?m de proporcionar um transporte mais efetivo de pr?tons para dentro e para fora da matriz polim?rica; tornando assim o material bastante promissor para imobiliza??o de esp?cies com carga formal positiva. Ap?s a inser??o da HRP ao material comp?sito os estudos realizados com o biossensor resultou em uma sensibilidade de 44 ?A mM?1 e LOD de 0,31 ?M e LOQ de 0,94 ?M para a detec??o de H2O2, sendo estes valores muito superiores aos de outros trabalhos presentes na literatura e muito superior ao obtido pelo pol?mero condutor aplicado isoladamente com a enzima. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2013. / ABSTRACT
In the present work a composite material based on polyaniline (PAni), graphene (rGO) and Horseradish peroxidase (HRP) was fabricated, aiming the development of a new platform for the detection of hydrogen peroxide (H2O2) with high sensitivity. The graphene used in this work was produced from the reduction of graphite oxide, using a microwave oven. The graphite oxide was synthesized by the method of J. Laura Cote et al. Subsequently, the nanomaterial was chemically modified with O, O'-Bis (2 - aminoethyl) polyethylene glycol, thus producing graphene functionalized with amino groups (rGO / PEG). After this step, the composite PAni/rGO-PEG-NH2 was produced by potentiodynamic method and it was used as a substrate to fabricate a sensor for H2O2 by immobilizing the enzyme HRP over the polymer, thus producing a composite material. Electrochemical experiments were performed in an electrochemical cell for up to 10 mL, with three electrodes: Ag / AgCl was used as the reference electrode; platinum wire as the counter electrode and the working electrode was an Au electrode with an area of 0.071 cm2. Comparative studies of the redox processes of PAni and PAni/rGO-PEG-NH2, performed by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy, made it clear that the composite material has a higher current density and a lower charge transfer resistance in high and low potentials. Finally, in order to evaluate the electrochemical behavior of the two dimensional (2D) system, electrochemical images were taken of PAni and PAni/rGO-PEG-NH2 by Scanning Electrochemical Microscopy (SECM) using an electrochemical cell with 3 mL and four electrodes. As noted, the PAni/rGO-PEG-NH2 presents regions with high current density due to the higher positive feedback compared to PAni in the absence of graphene, besides it promotes a proton transportation more effective, to the inside and the outside of the polymeric matrix. After insertion of the HRP enzyme to the composite material, the studies performed with the biosensor resulted in a sensitivity of 44 ?A mM-1, LOD 0.31 and LOQ 0.94 mM for the detection of H2O2, being these values much higher than other works found in the literature, and much higher than the one obtained with the conducting polymer used only with the enzyme.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:acervo.ufvjm.edu.br/jspui:1/292 |
| Date | 16 August 2013 |
| Creators | Pimentel, Delton Martins |
| Contributors | Franco, Diego Leoni, Luz, Rita de C?ssia Silva, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM), Damos, Fl?vio Santos |
| Publisher | UFVJM |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFVJM, instname:Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, instacron:UFVJM |
| Rights | A concess?o da licen?a deste item refere-se ao ? termo de autoriza??o impresso assinado pelo autor, assim como na licen?a Creative Commons, com as seguintes condi??es: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publica??o, autorizo a Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri e o IBICT a disponibilizar por meio de seus reposit?rios, sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei n? 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permiss?es assinaladas, para fins de leitura, impress?o e/ou download, a t?tulo de divulga??o da produ??o cient?fica brasileira, e preserva??o, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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