Desenvolvimento e caracterização de filmes eletroativos a base de PAni/rGO-PEG-NH2/HRP visando a construção de um biossensor enzimático para detecção de H2O2

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pimentel, Delton Martins
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFVJM
Texto Completo: http://acervo.ufvjm.edu.br:8080/jspui/handle/1/292
Resumo: Área de concentração: Química Analítica.
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spelling Pimentel, Delton MartinsFranco, Diego LeoniLuz, Rita de Cássia SilvaUniversidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)Damos, Flávio Santos2014-12-18T18:02:22Z2014-12-18T18:02:22Z20132013-08-16PIMENTEL, Delton Martins. Desenvolvimento e caracterização de filmes eletroativos a base de PAni/rGO-PEG-NH2/HRP visando a construção de um biossensor enzimático para detecção de H2O2. 2013. 78 p. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Diamantina, 2013.http://acervo.ufvjm.edu.br:8080/jspui/handle/1/292Área de concentração: Química Analítica.No presente trabalho fabricou-se um material compósito à base de polianilina (PAni), grafeno(rGO) e Horseradish peroxidase (HRP), visando o desenvolvimento de uma nova plataforma para detecção de peróxido de hidrogênio (H2O2) com uma alta sensibilidade. O grafeno utilizado foi produzido a partir da redução do óxido de grafite (GO) por redução em forno de micro-ondas, que por sua vez foi sintetizado pelo método 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). Após esta etapa, foi produzido o compósito PAni/rGO-PEG-NH2 por via potenciodinâmica e o mesmo foi utilizado como substrato para fabricar um sensor para H2O2 através da imobilização da enzima HRP sobre o polímero produzindo-se assim um material compósito. Os experimentos eletroquímicos foram realizados em uma cela eletroquímica com capacidade para 10 mL com três eletrodos, sendo o eletrodo de referência 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 cíclica e impedância eletroquímica deixaram evidente que o material compósito apresenta uma maior densidade de corrente bem como uma menor resistência à transferência de carga em altos e baixos potenciais. Por fim, com o propósito de avaliar o comportamento eletroquímico do sistema a duas dimensões 2D, foram realizadas imagens eletroquímicas da PAni bem como da PAni/rGO-PEG-NH2 por Microscopia Eletroquimica de Varredura (SECM, do inglês Scanning Electrochemical Microscopy) utilizando uma célula eletroquímica de 3 mL com quatro eletrodos. Conforme observado, a PAni/rGO-PEG-NH2 apresenta regiões com alta densidade de corrente devido ao maior feedback positivo em comparação à PANI na ausência do grafeno, além de proporcionar um transporte mais efetivo de prótons para dentro e para fora da matriz polimérica; tornando assim o material bastante promissor para imobilização de espécies com carga formal positiva. Após a inserção da HRP ao material compósito os estudos realizados com o biossensor resultou em uma sensibilidade de 44 μA mM−1 e LOD de 0,31 μM e LOQ de 0,94 μM para a detecção de H2O2, sendo estes valores muito superiores aos de outros trabalhos presentes na literatura e muito superior ao obtido pelo polímero condutor aplicado isoladamente com a enzima.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes)Fundação de Amparo à Pesquisa do estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação em Química, 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 μA 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.porUFVJMA concessão da licença deste item refere-se ao à termo de autorização impresso assinado pelo autor, assim como na licença Creative Commons, com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri e o IBICT a disponibilizar por meio de seus repositórios, sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, e preservação, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessDesenvolvimento e caracterização de filmes eletroativos a base de PAni/rGO-PEG-NH2/HRP visando a construção de um biossensor enzimático para detecção de H2O2Study of the properties of electroactive films based on PAni/rGO-PEG-NH2 as a platform for biosensors developmentinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPolianilinaÓxido de grafeno reduzidoPolímeros condutoresHorseradish peroxidasereponame:Repositório Institucional da UFVJMinstname:Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)instacron:UFVJMTHUMBNAILdelton_martins_pimentel.pdf.jpgdelton_martins_pimentel.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg2764https://acervo.ufvjm.edu.br//bitstreams/9b26ffe5-9844-46e3-9569-1babfa8b6748/download53d38cdd6d59bfb940c6de7e119cf67fMD54falseAnonymousREADORIGINALdelton_martins_pimentel.pdfdelton_martins_pimentel.pdfapplication/pdf3429904https://acervo.ufvjm.edu.br//bitstreams/00f96234-b419-441a-b9ad-4e28160b86e7/download0bdb59431143a44261723bfd797ed6b3MD51trueAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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