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Previous issue date: 2016-05-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This thesis describes the preparation, characterization and application of electrochemical sensors and biosensors, using different modification techniques, based on Au as transducer. The enzymatic biosensor applied on the detection of pesticide carbaryl was built on a gold electrode functionalized with a
monolayer of polyamidoamine dendrimer of fourth generation with a cystamine core (PAMAM-G4) on which it was immobilized the acetylcholinesterase enzyme (AChE), with the aid of glutaraldehyde. After evaluate and determine the best conditions for immobilization of the AChE enzyme (glutaraldehyde
concentration of 1% (v/v) and the concentration of enzyme units 496 U. mL-1) on the monolayer of PAMAM, the catalytic activity of the enzyme was evaluated by chronoamperometry in presence of enzymatic substrate AChI obtaining = 2.9 . −1 . The biosensor response for carbaryl detection was based on the inhibition of the enzymatic activity caused by the pesticide. It was verified that 5 min in the pesticide solution is sufficient to block the enzyme active sites. After determining the
best conditions for the construction of the biosensor, it was applied for carbaryl detection in the concentration range from 1.0 to 9.0 mol. L-1. The detection and quantification limits were found to be 0.0108 mol. L-1 and 0.032 mol. L-1, respectively. In the second chapter, it is reported the development of an immunosensor applied to qualitative detection of antibodies (AB) T. cruzi. The sensor was built on gold electrode modified with the thiol 3-mercaptopropionic acid (MPA) and the antigens (AG) T. cruzi were covalently immobilized on this surface by the reaction with EDC and NHS. The influence of concentration and of immersion time in the AG solution were evaluated using the techniques of cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy in presence of [Fe(CN)6]3-/4- and the results showed that the best conditions were immersion time of 15 minutes and AG concentration of 0.5 g. L-1.The possible sites of non-specific binding were blocked with bovine serum albumin (BSA). The immersion time in the solution (AB) was also evaluated and the results showed that 30 minutes are sufficient for all specific bonds sites were occupied by AB T. cruzi. Selectivity tests in the absence of AB, only in the serum sample, and in the presence of AB Toxoplasma were performed. The results demonstrated that the immunosensor is selective, since it presented charge transfer resistance (Rct) values
in the presence of AB T. cruzi 70% higher than the Rct values in presence of possible interferences.Therefore, the immunosensor presents itself as an alternative to qualitative diagnosis of american trypanosomiasis. In the third chapter, it is reported the modification of carbon graphite electrodes (CG) obtained from dry batteries zinc/carbon with Au microparticles obtained by potentiostatic electrodeposition. The variables involved in the electrodeposition process, such as the gold salt concentration, time and deposition potential were evaluated and optimized using cyclic voltammetry technique in the presence of redox couple [Fe(CN)6]3-/4-. The best conditions for the Au deposition were electrodeposition time of 700 s, potential of +0.3 V and concentration of 10.0 mmol. L-1. In these
conditions, Au spherical particles were obtained with an average size of 420 nm, which were homogeneously deposited on the surface of GC electrode and promoted the increase of the electroactive area (GC electrode showed an area of 0.12 cm2 and GC/Au electrode presented an area of 0.25 cm2). The
GC/Au electrode was applied for the separation and quantification of dopamine and uric acid present in a mixture. The voltammetric results showed that the GC/Au sensor is selective, once the potential peak separation between the DA and UA species was 370 mV. The detection and quantification limits were found to be 1.86 mol. L-1 and 6.09 mol. L-1 for dopamine and uric acid 17.5 mol. L-1 and 58.5 mol. L-1, respectively. In the development of the three electrochemical devices gold electrodes were used. From the results obtained for the three developed electrochemical devices it can be concluded that high electric conductivity, chemical stability, biocompatibility, ability to miniaturization in the form of
microstructures and ease of functionalization of Au electrodes make them suitable conductive matrixes for construction of electrochemical sensors and particularly biosensors. / Esta tese descreve a preparação, caracterização e aplicação de sensores e biossensores eletroquímicos, utilizando diferentes técnicas de modificação baseadas no Au como transdutor. O biossensor enzimático aplicado na detecção do pesticida carbaril foi construído sobre um eletrodo de ouro funcionalizado com
uma monocamada do dendrímero poliamidoamina de quarta geração com núcleo de cistamina (PAMAMG4),sobre o qual foi imobilizada com o auxílio de glutaraldeído a enzima acetilcolinesterase (AChE).Após avaliar e determinar as melhores condições de imobilização da enzima AChE (concentração de
GLUT 1% (v/v) e concentração de unidades enzimáticas 496 U. mL-1) sobre a monocamada de PAMAM,a atividade catalítica da enzima AChE imobilizada foi avaliada por cronoamperometria na presença do substrato enzimático (AChI) obtendo-se o
= 2,9 . −1. A resposta do biossensor na detecção
de carbaril foi baseada na inibição da atividade enzimática causada pelo pesticida. Foi constatado que 5 min de imersão na solução do pesticida foram suficientes para que os sítios ativos da enzima fossem bloqueados. Após determinar as melhores condições de construção do biossensor, este foi aplicado na
detecção de carbaril na faixa de 1,0 a 9,0 mol. L-1. Os limites de detecção e quantificação encontrados foram de 0,0108 mol. L-1 e 0,032 mol. L-1, respectivamente. No segundo capítulo é relatado o desenvolvimento de um imunossensor aplicado na detecção qualitativa de anticorpos (AB) T. cruzi. O sensor foi construído sobre eletrodo de ouro modificado com o tiol ácido 3-mercaptopropiônico (MPA) e sobre esta superfície foram imobilizados covalentemente pela reação com EDC e NHS, os antígenos (AG) T. cruzi. A influência da concentração da solução de AG e do tempo de imersão nesta solução para a
construção do imunossensor foram avaliadas utilizando as técnicas de voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica na presença de [Fe(CN)6]3-/4- e os resultados demonstraram que as melhores condições foram: tempo de 15 min e concentração de 0,5 g. L-1. Os possíveis sítios de ligações não específicas foram bloqueados com albumina de soro bovino (BSA). O tempo de imersão na solução de AB também foi avaliado. Os resultados mostraram que 30 min são suficientes para que todos os sítios de ligações específicos fossem ocupados pelos AB T. cruzi. Testes de seletividade na ausência de AB,apenas em amostra de soro e também na presença de AB de Toxoplasma foram realizados. Os resultados demonstraram que o imunossensor é seletivo, pois este apresentou valores de resistência de transferência de carga (Rct) na detecção de AB T. cruzi 70% maiores do que na detecção dos possíveis interferentes. Portanto, o imunossensor apresenta-se como uma alternativa no diagnóstico qualitativo de tripanossomíase americana. No terceiro capítulo é descrito a modificação de eletrodos de carbono grafite (CG) obtidos de pilhas secas de zinco/carbono com micropartículas de Au obtidas pela eletrodeposição potenciostática. As variáveis envolvidas no processo de eletrodeposição, tais como concentração do sal de
ouro, potencial e tempo de deposição foram avaliadas e otimizadas utilizando a técnica de voltametria cíclica na presença do par redox [Fe(CN)6]3-/4-. As melhores condições foram: tempo de 700 s, potencial de +0,3 V e concentração de 10,0 mmol. L-1. Nestas condições, foram obtidas partículas de Au esféricas com tamanho médio de 420 nm, as quais se apresentaram homogeneamente dispersas sobre toda a
superfície do eletrodo de CG e promoveram o aumento da área eletroativa, (o eletrodo CG apresentou uma área de 0,12 cm2 e o eletrodo CG/Au uma área 0,25 cm2). O desempenho do eletrodo CG/Au foi avaliado na separação e quantificação de dopamina e ácido úrico presentes em uma mistura. Os resultados
voltamétricos demonstraram que o sensor CG/Au é seletivo, pois apresentou separação de potencial pico de 370 mV entre as duas espécies. Os limites de detecção e quantificação encontrados foram de 1,86 mol. L-1 e 6,09 mol. L-1 para dopamina, e 17,5 mol. L-1 e 58,5 mol. L-1 para ácido úrico,
respectivamente. A partir dos resultados obtidos para os três dispositivos eletroquímicos desenvolvidos pode-se concluir que a elevada condutividade elétrica, estabilidade química, biocompatibilidade, possibilidade de miniaturização na forma de microestruturas e a facilidade de funcionalização dos eletrodos de Au fazem destes matrizes condutoras apropriadas para construção de sensores e particularmente biossensores eletroquímicos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.uepg.br:prefix/9 |
| Date | 06 May 2016 |
| Creators | Santos, Cleverson Siqueira |
| Contributors | Pessoa, Christiana Andrade, Garcia, Jarem Raul, Wohnrath, Karen, Bergamini, Marcio Fernando, Marchesi, Luis Fernando Quintino Pereira |
| Publisher | UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA, Programa Associado de Pós-Graduação em Química - Doutorado, UEPG, BR, Físico Química, Química Analitica, Química Organica, Química Inorgânica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG, instname:Universidade Estadual de Ponta Grossa, instacron:UEPG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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