Desenvolvimento e caracterização de sensores eletroquímicos baseados em nanotubos de carbono alinhados com DNA para a detecção de bisfenol A

• Autor(a) principal: Silva, Tiago Augusto da
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-28112013-114944/
• topic: bisfenol-A; bisphenol-A; DNA; DNA; nanotubes; nanotubos

Neste trabalho foram imobilizados nanotubos de carbono de parede simples sobre um eletrodo de ouro policristalino gerando uma camada de nanotubos alinhados verticalmente na superfície do eletrodo. Para isto, foi utilizado um fragmento de DNA (ssDNA tiol-terminado (5-HS-TGG-GGT-TTA-TGG-AAA-TTGGAA-3)) que foi posicionado ao redor do nanotubo de carbono com o procedimento seguinte: 1,0 mg SWCNT funcionalizado foi misturado com 1,0 mL de uma solução de ssDNA de 1,0 &micro;mol L-1, e o ssDNA foi preparado em 0,1 molL-1 de PBS contendo cloreto de sódio a 10% (v / v). Em seguida, a mistura foi sonicada usando uma sonda de ultra-som por 45 min e depois centrifugada a 10000 rpm por 30 min. Finalmente, um eletrodo de Au previamente limpo foi imerso na solução de sobrenadante e monocamadas auto-organizadas (SAM), que consistem de ssDNA/SWCNT foram formadas durante 24 h numa sala refrigerada a 4 &deg;C. As características morfológicas dos eletrodos foram determinadas por microscopia de força atômica, observando-se o alinhamento vertical, que alterou a rugosidade do eletrodo de 1,95 nm para 47,5 nm, com a altura média dos SWCNTs de 260,3 nm, com um desvio padrão relativo de 19,9%. O comportamento eletroquímico do eletrodo de ouro modificado com o hibrido ssDNA/SWCNT foi caracterizado utilizando voltametria cíclica em meio de Na2SO4 0,1 mol L-1 contendo K3Fe(CN)6 5,0 mmol L-1, com velocidade de varredura de potencial de 50 mVs-1. Observou-se que a reversibilidade do par redox Fe(CN)63-/Fe(CN)64- é maior para o eletrodo modificado com ssDNA/SWCNT (&Delta;Epico= 80 mV) quando comparado ao eletrodo de Au (&Delta;Epico = 115 mV). A modificação proporcionou uma resposta mais eletrocatalítica com um deslocamento de 43 mV para valores menos positivos do potencial de oxidação do Fe(CN)63-. A oxidação no eletrodo de Au/ssDNA/SWCNTs ocorre em +417 mV e no eletrodo de Au em +460 mV. Este aumento de reversibilidade foi quantificado por espectroscopia eletroquímica de impedância faradaica, onde se encontrou os valores de constantes de velocidade de 7.56 &times; 10-5 cm s-1 para o eletrodo modificado e apenas 3,36 &times; 10-5 cm s-1 para o de ouro puro. O efeito da modificação da superfície Au com o nanohíbrido ssDNA / SWCNT na oxidação do bisfenol-A (BPA) foi avaliado em Na2SO4 0,1 mol L-1, pH 6,0, contendo 100 &micro;mol L-1 de BPA por voltametria cíclica a 50 mV s-1. Observou-se um processo de oxidação com um pico voltamétrico anódico num valor de potencial de 510 mV. Este processo de oxidação está relacionado com a eletro-oxidação de BPA para íons fenoxeno. O processo ocorreu em um potencial menos positivo do que o valor observado para o eletrodo de Au não modificado, ou seja 720 mV. Além disso, o processo oxidativo referente à superfície modificada mostrou-se mais catalítico, proporcionando um aumento do pico de oxidação de 163%. <br /> Para a metodologia analítica, procurou-se se maximizar o sinal analítico da técnica de voltametria de pulso diferencial, DPV, assim a resposta para o eletrodo de Au/ssDNA/SWCNT foi estudada em relação ao pH, salto de potenciais e a amplitude de pulso. Os valores ótimos encontrados foram 6,0, 2 mV e 50 mV, respectivamente. Nestas condições o eletrodo de Au/ssDNA/SWCNT foi aplicado para a determinação de BPA em uma solução de Na2SO4 0,1 mol L-1, pH 6,0. A resposta analítica tem um comportamento linear na faixa entre 1,0 - 4,5 &micro;mol L-1, de acordo com a seguinte equação: I (&micro;A) = 0.019 (&micro;A) + 5.82 (&micro;A/ &micro;molL-1) [BPA], com um coeficiente de correlação de 0,996 (n = 10) e um limite de detecção (LOD) de 11,0 nmol L-1 (2,51 &micro;g L-1) determinado de acordo com as recomendações da IUPAC. O valor obtido é menor que aqueles disponíveis na literatura.