Imobilização da enzima glicose-oxidase em nanopartículas de ferrita de cobalto.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7203 |
Resumo: | A imobilização de enzimas tem se apresentado como uma estratégia promissora em processos que visam separação, recuperação e reutilização de biomoléculas. Diante da necessidade de desenvolvimento de materiais compatíveis com essas características, este trabalho tem como objetivo sintetizar e funcionalizar nanopartículas magnéticas (NPMs) do tipo ferrita de cobalto (CoFe2O4), e utilizá-las na imobilização da enzima glicose-oxidase (GOD), com finalidade de aplicação em biosensores. As NPMs foram preparadas por reação de combustão, silanizadas pelo método de stöber com o agente organosilano tetraetilortossilicato (TEOS), e funcionalizadas com 3-aminopropiltrietoxisilano (APTES); as NPMs de CoFe2O4 e CoFe2O4@SiO2NH2 foram caracterizadas por difração de raiosX (DRX), distribuição granulométrica (Horiba), microscopia eletrônica de varredura (MEV), adsorção física de nitrogênio (Método BET), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), medidas termogravimétricas (TG/DTG) e medidas de magnetização (ZFC/FC). Pelos resultados obtidos, observou-se reprodutibilidade das sínteses por reações de combustão, partículas manométricas de CoFe2O4 entre 21nm a 25nm, com cristalinidade em torno de 60%, composição de 83,95% de ferrita de cobalto e 16,05% de hematita, área superfial de 16,64m2/g, potencial zeta de -49,2mV, perda de 2,52% em massa após análise termogravimétrica, e magnetização característica de materiais do tipo hard; após o recobrimento com TEOS e APTES, observou-se aumento de 3,7% do tamanho da partícula, redução de 21,7% de área superficial, potencial zeta de -0,2mV, perda de massa de 12,55%, e aumento da magnetização remanente (31,9%) e da coercividade (12,8%), mantendo boa resposta magnética. Pelos resultados de imobilização da GOD, foi verificado que a ativação com concentração de 2% de glutaraldeido, apresentou melhor resultado de capacidade adsortiva (0,048 mgAdsb/mgAdsv) de GOD nas NPMs. O modelo de pseudo-primeira ordem previu satisfatoriamente o comportamento da imobilização a baixas concentrações; pela isoterma de adsorção, constatou-se que a concentração inicial de GOD de 1mg/mL forneceu a maior carga enzimática adsorvida por grama de NPMs (0,048 mgAdsb/mgAdsv); a GOD imobilizada nas NPMs CoFe2O4@SiO2-NH2 apresentou atividade enzimática de 34,3U/g, e após 5 ciclos de reuso, a atividade decaiu a 1/3 da inicial, mantendo-se constante após 2 ciclos consecutivos. |
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Imobilização da enzima glicose-oxidase em nanopartículas de ferrita de cobalto.Glucose oxidase immobilization on cobalt ferrite nanoparticles.Engenharia QuímicaFerritas de CobaltoImobilizaçãoEnzima Glicose-oxidaseChemical EngineeringCobalto FerritImmobilizationGlucose oxidase enzymeEngenharia QuímicaA imobilização de enzimas tem se apresentado como uma estratégia promissora em processos que visam separação, recuperação e reutilização de biomoléculas. Diante da necessidade de desenvolvimento de materiais compatíveis com essas características, este trabalho tem como objetivo sintetizar e funcionalizar nanopartículas magnéticas (NPMs) do tipo ferrita de cobalto (CoFe2O4), e utilizá-las na imobilização da enzima glicose-oxidase (GOD), com finalidade de aplicação em biosensores. As NPMs foram preparadas por reação de combustão, silanizadas pelo método de stöber com o agente organosilano tetraetilortossilicato (TEOS), e funcionalizadas com 3-aminopropiltrietoxisilano (APTES); as NPMs de CoFe2O4 e CoFe2O4@SiO2NH2 foram caracterizadas por difração de raiosX (DRX), distribuição granulométrica (Horiba), microscopia eletrônica de varredura (MEV), adsorção física de nitrogênio (Método BET), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), medidas termogravimétricas (TG/DTG) e medidas de magnetização (ZFC/FC). Pelos resultados obtidos, observou-se reprodutibilidade das sínteses por reações de combustão, partículas manométricas de CoFe2O4 entre 21nm a 25nm, com cristalinidade em torno de 60%, composição de 83,95% de ferrita de cobalto e 16,05% de hematita, área superfial de 16,64m2/g, potencial zeta de -49,2mV, perda de 2,52% em massa após análise termogravimétrica, e magnetização característica de materiais do tipo hard; após o recobrimento com TEOS e APTES, observou-se aumento de 3,7% do tamanho da partícula, redução de 21,7% de área superficial, potencial zeta de -0,2mV, perda de massa de 12,55%, e aumento da magnetização remanente (31,9%) e da coercividade (12,8%), mantendo boa resposta magnética. Pelos resultados de imobilização da GOD, foi verificado que a ativação com concentração de 2% de glutaraldeido, apresentou melhor resultado de capacidade adsortiva (0,048 mgAdsb/mgAdsv) de GOD nas NPMs. O modelo de pseudo-primeira ordem previu satisfatoriamente o comportamento da imobilização a baixas concentrações; pela isoterma de adsorção, constatou-se que a concentração inicial de GOD de 1mg/mL forneceu a maior carga enzimática adsorvida por grama de NPMs (0,048 mgAdsb/mgAdsv); a GOD imobilizada nas NPMs CoFe2O4@SiO2-NH2 apresentou atividade enzimática de 34,3U/g, e após 5 ciclos de reuso, a atividade decaiu a 1/3 da inicial, mantendo-se constante após 2 ciclos consecutivos.The immobilization of enzymes has been presented as a promising strategy in processes aimed at separation, recovery and reuse of these biomolecules. Due to the need to develop materials compatible with these characteristics, this work aims to synthesize and functionalize magnetic nanoparticles (MNPs) of the type cobalt ferrite (CoFe2O4), and to use them in the immobilization of the glucose oxidase enzyme (GOD), to be applied as biosensors. The MNPs were prepared by combustion reaction using iron and cobalt metal nitrates as precursors and urea as fuel, silanized by the stöber method with the organosilane tetraethylorthosilicate (TEOS), and functionalized with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES); the CoFe2O4 and CoFe2O4@SiO2NH2 MNPs were characterized by X-ray diffraction (XRD), granulometric distribution (Horiba), scanning electron microscopy (SEM), physical nitrogen adsorption (BET method), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric measurements (TG/DTG) and magnetization measurements (ZFC/FC). The results showed reproducibility of the synthesis by combustion reactions, CoFe2O4 manometric particles between 21nm and 25nm, crystallinity around 60%, composition of 83.95% of cobalt ferrite and 16.05% of hematite, surface area of 16.64m2/g, zeta potential of -49.2mV, loss of 2.52% in mass after thermogravimetric analysis, and characteristic magnetization of hard type materials; after coating with TEOS and APTES, the MNPs showed 3.7% increase in particle size, 21.7% surface area reduction, zeta potential of -0.2mV, mass loss of 12.55%, and remaining magnetization (31.9%) and coercivity (12.8%), maintaining a good magnetic response. By the immobilization results of the GOD, it was verified that the activation with a concentration of 2% of glutaraldehyde, presented better adsorptive capacity result of GOD in the NPMs (0.048 mgAdsb/mgAdsv). The proposed pseudo-first order model predicted the immobilization behavior satisfactorily to low concentrations; by the adsorption isotherm, it was found that the initial GOD concentration of 1mg / mL provided the highest adsorbed enzymatic load per gram of NPMs (0.048 mgAdsb/mgAdsv); the GOD immobilized in the CoFe2O4@SiO2NH2 NPMs showed enzymatic activity of 34.3U/g, and after 5 cycles of reuse, the activity decreased to 1/3 of the initial, remaining constant after 2 consecutive cycles.CapesUniversidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Ciências e Tecnologia - CCTPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICAUFCGOLIVEIRA, Líbia de Sousa Conrado.CONRADO, L. S.OLIVEIRA, L. S. C.http://lattes.cnpq.br/1704346203363785RAMOS, Wagner Brandão.LEAL, Elvia.COSTA, Ana Cristina Figueiredo de Melo.MÉLO, Beatriz Cavalcanti Amorim de.EDUARDO, Raphael da Silva.2019-03-192019-09-23T13:24:38Z2019-09-232019-09-23T13:24:38Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7203EDUARDO, R. S. Imobilização da enzima glicose-oxidase em nanopartículas de ferrita de cobalto. 2019. 98f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2019. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7203porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2022-11-23T13:25:26Zoai:localhost:riufcg/7203Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512022-11-23T13:25:26Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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