The potentiality and limitations of electrochemical impedance spectroscopic methods for molecular film applications

• Autor(a) principal: Lucas Garrote, Beatriz
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/153544
• topic: Electrochemical impedance spectroscopy; Electrochemical capacitance spectroscopy; Biosensor; Molecular film; Biosensoring interface; Espectroscopia de impedância eletroquímica; Espectroscopia de capacitância eletroquímica; Biossensor; Filmes moleculares; Interface biossensora

A pesquisa em biomedicina está direcionando seus esforços para conseguir desenvolver dispositivos analíticos rápidos, simples e point-of-care para o diagnóstico de doenças. Os biossensores eletroquímicos label-free baseados na espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) são uma ferramenta interessante para este fim. EIE é uma técnica mais sensível do que outras técnicas eletroquímicas, como as amperométricas, potenciometricas ou voltamétricas. Em um sistema EIE com configuração faradaica, as variações na superfície do eletrodo são monitoradas, geralmente, pela resistência de transferência de carga (Rct) e pode-se correlacionar as variações no valor do Rct com a concentração do analito específico. Assim, EIE é uma técnica muito usada para biossensoriamento. Neste trabalho foi proposto um sistema baseado em EIE para a detecção da proteína interleukina-6 (IL-6). O eletrodo de trabalho foi modificado com uma monocamada auto-organizada (SAM) de alcanotióis. Nela é imobilizado covalentemente o receptor biológico (Ab IL-6). Durante o desenvolvimento do trabalho, foram enfrentados alguns problemas experimentais que comprometeram a resposta analítica do sistema. Para encontrar a causa da falta de resposta, foi analisado cada etapa de construção do biossensor. Após esses estudos foi concluído que as razões da ausência de resposta eram os defeitos ou pinholes presentes na SAM, devido ao fato de que EIE é uma técnica baseada na transferência de carga e a presença de defeitos na monocamada pode facilitar a migração iônica e/ou eletrônica. Para resolver isso, foi proposto um segundo sistema para a detecção da proteína IL-6 baseado na ECE (espectroscopia de capacitância eletroquímica), usando uma monocamada auto-organizada formada por um peptídeo redox. De novo, a sensibilidade do sistema não foi suficiente para a detecção da proteína. De acordo com trabalhos publicados previamente pelo nosso grupo de pesquisa, foi possível estabelecer uma correlação entre a sensibilidade do sistema e o peso molecular do antígeno e do receptor biológico. Assim, foi observado que sistemas similares mostram maior sensibilidade quanto maior é o analito. Da mesma forma, foi observado que sistemas com receptores biológicos pequenos e analitos maiores mostram maior sensibilidade. Essas duas afirmações podem ter afetado a sensibilidade do sistema proposto, pois a proteína IL-6 é uma proteína de 26 kDa e é a menor proteína já testada pelo nosso grupo em um sistema ECE e o receptor biológico foi um anticorpo de 150 kDa, 5,8 vezes maior do que o analito. Paralelamente, foi realizado um estudo eletroquímico preliminar de um sistema com duas sondas redox, em solução e confinada na superfície. O objetivo foi estudar o fenômeno de amplificação de sinal observado quando ambas as sondas redox formam parte do sistema e entender o processo eletroquímico. Foi observada uma transformação de um sistema capacitivo, quando só a sonda redox confinada na superfície está presente para um sistema impedimétrico, quando a sonda redox em solução participa no processo. A presença das duas sondas redox diminuiu a capacitância redox da monocamada eletroativa e a resistência de ressonância e aumentou a energia do sistema e a frequência de relaxação, devido a que foi favorecido a difusão dos elétrons com a solução.