Desenvolvimento de biossensores de pasta de carbono e de pasta de nanotubos de carbono modificados com a enzima acetilcolinesterase para detecção de pesticidas da classe dos carbamatos

• Autor(a) principal: Martinez, Murilo Teodoro
• Data de Publicação: 2011
• 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/75/75132/tde-06072011-083015/
• topic: Acetilcolinesterase; Acetylcholineterase; Biosensors; Biossensores; Carbamates; Carbamatos

No campo da eletroanalítica existe uma intensa atividade de pesquisa sobre eletrodos de pasta de carbono. As principais vantagens da pasta de carbono são a rapidez e a simplicidade do processo de preparação, e a possibilidade de renovação da superfície do eletrodo a cada nova medida. Isso é possível devido à modificação interna do material eletródico, em que o modificador escolhido está diretamente relacionado com o analito de interesse a ser determinado. Os biossensores de pasta de carbono são muito utilizados na determinação de pesticidas da classe dos organofosforados e carbamatos pelo processo de inibição enzimática. Um dos principais problemas na determinação de substâncias utilizando eletrodos de pasta de carbono e biossensores de pasta de carbono é o seu alto limite de detecção, que dificulta a análises traços de substâncias. Uma opção que há décadas vem sendo adotada é a utilização dos eletrodos de nanotubos de carbono, funcionalizados ou não, na elaboração da pasta. Estes sensores, juntamente com os biossensores de pasta de nanotubos de carbono, possuem propriedades catalíticas e estruturais que fornecem um menor limite de detecção e quantificação na determinação de várias substâncias associadas. Estas características são singulares e inerentes à conformação dos nanotubos de carbono, sendo a elevada área ativa e poder eletrocatalítico umas das propriedades destes nanomateriais mais relatadas na literatura. Diante da falta de trabalhos que descrevam, paralelamente, o desempenho destes biossensores na determinação de carbamatos, neste trabalho objetivou-se explorar comparativamente o comportamento eletroquímico de biossensores de pasta de carbono e de pasta de nanotubos de carbono modificados com a enzima acetilcolinesterase para a determinação dos pesticidas carbaril e metomil. Estes nanotubos foram purificados em meio ácido e caracterizados por microscopia eletrônica de varredura e por voltametria cíclica. Parâmetros cinéticos da enzima acetilcolinesterase como a constante de Michaelis-Menten e velocidade máxima de hidrólise do substrato acetiltiocolina foram obtidos e analisados pelo método espectrofométrico. Os biossensores confeccionados tiveram seus parâmetros eletródicos de operação otimizados e foram utilizados na determinação do pesticida carbaril em amostra fluvial. Os biossensores de pasta de carbono e de pasta de nanotubos de carbono modificados com a enzima acetilcolinesterase apresentaram uma repetibilidade com desvio padrão relativo de 2,44% e 1,77%, respectivamente. A reprodutibilidade dos biossensores elaborados apresentou um desvio padrão relativo de 6,60% e 4,13%, respectivamente. Na determinação do pesticida carbaril, os biossensores de pasta de carbono e de pasta de nanotubos de carbono modificados com a enzima acetilcolinesterase apresentaram um limite de detecção de 0,0389 e 0,0163 µmol L-1, respectivamente. Na determinação do pesticida metomil, os biossensores de pasta de carbono e de pasta de nanotubos de carbono modificados com a enzima acetilcolinesterase apresentaram um limite de detecção de 0,0398 e 0,0083 µmol L-1, respectivamente. Em ambas as determinações, o biossensor elaborado com os nanotubos funcionalizados apresentou maior sensibilidade. Quando comparado com o biossensor de pasta de carbono frente à determinação do carbaril, o biossensor de pasta de nanotubos apresentou um limite de detecção aproximadamente 2,4 vezes menor e, quando comparado com o biossensor de pasta de carbono na determinação do pesticida metomil, o biossensor de pasta de nanotubos apresentou um limite de detecção aproximadamente 5 vezes menor. Os limites de quantificação dos biossensores de pasta de carbono e de pasta de nanotubos de carbono modificados com a enzima acetilcolinesterase, para os pesticidas carbaril e o metomil, foram de 0,1297 e 0,0542 µmol L-1 e de 0,1323 e 0,0277 µmol L-1, respectivamente. O biossensor de pasta de nanotubos de carbono modificado com a enzima acetilcolinesterase foi aplicado na determinação de carbaril em amostra de água de rio e ácido húmico, fornecendo um LD de 0,0722 e 0,0704 µmol L-1, respectivamente. Comparado com a curva original realizada em tampão fosfato, este biossensor apresentou um limite de detecção e quantificação de aproximadamente 4,32 e 4,43 vezes maior no procedimento utilizando ácido húmico e água fluvial, respectivamente.