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Previous issue date: 2017-09-18 / Glutathione (GSH) is the major low molecular weight thiol found in human cells, whose function is related to the biotransformation and elimination of xenobiotics, and protection of cells against oxidative stress. It has been found that a decrease in their physiological levels may be indicative of several diseases, standing out as an important biomarker. Several techniques are used to detect glutathione, as in the case of liquid chromatography. However, the electrochemical sensors method has been of increasing interest. Recently, the contribution of nanomaterials in the manufacture of these devices has been translated into an increase in the reproducibility and reach of low detection limits, highlighting themselves as promising tools for clinical diagnosis. In this work, two different sensors based on nanomaterials were developed for the detection of the GSH. The first sensor was composed of a gold electrode modified with a film based on the metal-organic framework copper (II) -benzene-1,3,5-tricarboxylate (CuBTC) and the acrylamide sodium acrylate copolymer (CuBTC/EAu). Electrochemical measurements were performed using the cyclic voltammetry method in an electrochemical cell, using silver/silver chloride (Ag/AgCl(KClsat)) as a reference electrode, platinum wire as an auxiliary electrode, and the CuBTC/EAu sensor as the working electrode. According to the results, the developed sensor exhibited a good electrocatalytic activity for the glutathione oxidation, in a potential of 0,41 V, with a low detection limit (0,03 μmol L-1), and a linear range operating range of 0,05 – 2 μmol L-1 of GSH and a response time of 15 minutes. The second sensor deals with the electrosynthesis of a nanocomposite based on CuBTC and gold nanoparticles stabilized with PVP, which was denominated Au@CuBTC. The morphological and structural characteristics of the new compound were investigated by scanning electron microscopy (SEM), thermal gravimetric analysis (TGA), diffraction Xray powder (XRPD) and absorption spectroscopy in the infrared region (FTIR) and its application as an electrochemical sensor for GSH quantification was evaluated by square wave voltammetry. In accordance with the results, it was observed that the use of nanoparticles in the structure of the metal-organic framework significantly increased the sensitivity and the response time of the electrode. The analytical curve of the sensor showed a linear response range between 10 - 40 μmol L-1 of GSH, and a detection limit of 0,3 μmol L-1, with response time of 60 seconds. The proposed sensors are presented as an innovative technology and open paths for applications of metal organic frameworks in electrocatalysis and the construction of attractive sensors for the detection of glutathione in biological fluids. / A glutationa (GSH) é o principal tiol de baixo peso molecular encontrado nas células humanas, cuja função está relacionada à biotransformação e eliminação de xenobióticos e a defesa das células contra o estresse oxidativo. Tem sido estabelecido que uma redução nos seus níveis fisiológicos pode ser indicativa de diversas doenças, destacando-se como um importante biomarcador. Várias técnicas são utilizadas para detecção da gluatationa, a exemplo da cromatografia líquida, entretanto, o método dos sensores eletroquímicos tem despertado interesse crescente. Recentemente, a contribuição de nanomateriais na fabricação desses dispositivos, tem se traduzido no aumento na reprodutibilidade e alcance de baixos limites de detecção, destacando-se como ferramentas promissoras para diagnóstico clínico. Neste trabalho foram desenvolvidos dois sensores a base de nanomaterias para a detecção de GSH. O primeiro sensor foi constituído por um eletrodo de ouro modificado com um filme baseado na rede metal-orgânica cobre(II)–benzeno-1,3,5–tricarboxilato (CuBTC) e o copolímero acrilamida acrilato de sódio (CuBTC/EAu). As medidas eletroquímicas foram realizadas pelo método da voltametria cíclica numa célula eletroquímica, utilizando-se como eletrodo de referência prata/cloreto de prata (Ag/AgCl(KClsat)), um eletrodo auxiliar de fio de platina e como eletrodo de trabalho o sensor CuBTC/EAu. De acordo com os resultados, o sensor desenvolvido obteve uma boa atividade eletrocatalítica para a oxidação da glutationa, no potencial de 0,41 V, com baixo limite de detecção (0,03 μmol L-1), faixa de trabalho linear de 0,05 - 2 μmol L-1 de GSH e um tempo de resposta de 15 minutos. O segundo sensor aborda a eletrossíntese de um nanocompósito baseado no CuBTC e nanopartículas de ouro estabilizadas com PVP, o qual foi denominado Au@CuBTC. As características morfológicas e estruturais do novo composto foram investigadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), difração de raios-X de pó (XRPD) e espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e sua aplicação como sensor eletroquímico para quantificação da GSH foi avaliada pela voltametria de onda quadrada. De acordo com os resultados obtidos, foi observado que o uso das nanopartículas na estrutura da rede metal-orgânica aumentou significativamente a sensibilidade e o tempo de resposta do eletrodo. A curva analítica do sensor mostrou uma faixa de resposta linear entre 10 - 40 μmol L-1 de GSH e um limite de detecção de 0,3 μmol L-1, com tempo de resposta de 60 segundos. Os sensores propostos apresentam-se como tecnologias inovadoras e abre caminhos para aplicações das redes metal orgânicas na eletrocatálise e na construção de sensores atrativos para a detecção de glutationa em fluidos biológicos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2:tede2/7173 |
| Date | 18 September 2017 |
| Creators | FERRAZ, Nadja Vanessa de Almeida |
| Contributors | GOMES FILHO, Manoel Adrião, ALVES JUNIOR, Severino, NASCIMENTO, Railda Shelsea Taveira Rocha do, SILVA JUNIOR, Valdemiro Amaro da, MAIA, Maria de Mascena Diniz, AREIAS, Madalena Carneiro da Cunha, PAIM, Ana Paula Silveira |
| Publisher | Universidade Federal Rural de Pernambuco, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia (Renorbio), UFRPE, Brasil, Rede Nordeste de Biotecnologia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE, instname:Universidade Federal Rural de Pernambuco, instacron:UFRPE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 7794227690756777355, 600, 600, 600, -8104576588452276421, 6209957791494323825 |
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