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Biossensores eletroquímicos para compostos fenólicos usando novos materiais

By Suellen Cadorin Fernandes

Abstract

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2012Este trabalho descreve o desenvolvimento de novos biossensores para determinação de hidroquinona em creme dermatológico e ácido cafeico em erva-mate empregando a técnica de voltametria de onda quadrada. Inicialmente, um biossensor para hidroquinona foi construído utilizando a enzima peroxidase (PER) obtida do extrato de broto de alfafa (Medicago sativa) imobilizada sobre a superficie de um eletrodo de ouro recoberta com surfactante zwitteriônico 3-(1-tetradecil-imidazólio-3-il)propano-1-sulfonato (ImS3-14) contendo nanopartículas (NP) de ouro dispersas. Na presença de H2O2, esta enzima catalisa a oxidação da hidroquinona a sua correspondente o-quinona, a qual é reduzida eletroquimicamente na superfície do eletrodo a um potencial de +0,09 V vs. Ag/AgCl. Com as condições experimentais otimizadas, o biossensor proposto apresentou uma resposta linear para hidroquinona na faixa de 7,0x10-7 a 8,5x10-6 mol L-1 com um limite de detecção de 2,0x10-7 mol L-1. Esse biossensor apresentou excelentes resultados para a repetibilidade, reprodutibilidade, seletividade e estabilidade. Os resultados obtidos na determinação de hidroquinona em produtos dermatológicos com este biossensor estão de acordo com aqueles obtidos com o método espectrofotométrico em um nível de 95% de confiança com valores de recuperação entre 98,3 a 104,5%. Um segundo biossensor foi desenvolvido utilizando a enzima lacase (LAC) imobilizada em matriz de quitosana previamente reticulada com genipina. O suporte contendo a enzima foi posteriormente incorporado em uma pasta de carbono que apresentou uma resposta linear para ácido cafeico no intervalo de 2,7x10-7 a 3,3x10-5 mol L-1 com limite de detecção de 2,0x10-7 mol L-1. Além disso, a recuperação de ácido cafeico nas amostras de erva-mate variou de 92,8 a 103,1% para os eletrodos desenvolvidos. O método foi aplicado com sucesso na determinação do teor de polifenóis totais em erva-mate sendo que o excelente desempenho do biossensor proposto foi atribuído à efetiva imobilização do lacase no suporte reticulado.<br>Abstract : This paper describes the development of biosensors applied in the determination of hydroquinone in dermatological cream and caffeic acid in mate herb samples employing square-wave voltammetry technique. Initially, a biosensor for hydroquinone was constructed using peroxidase enzyme obtained from alfalfa sprout extract (Medicago sativa) immobilized on a gold electrode using a solution of the zwitterionic surfactant 3-(1-tetradecyl-3-imidazolio)propanesulfonate (ImS3-14) containing well-dispersed gold nanoparticles. In the presence of H2O2, this enzyme catalyzes the oxidation of hydroquinone to its corresponding o-quinone, which is electrochemically reduced at a potential of + 0.09 V vs. Ag/AgCl at the electrode surface. Under the optimized experimental conditions, the proposed biosensor showed a linear response for hydroquinone in the range of 7.0x10-7 to 8.5x10-6 mol L-1, with a detection limit of 2.0x10-7 mol L-1. This biosensor showed excellent results for repeatability, reproducibility, stability and selectivity. The results obtained in the determination of hydroquinone in dermatological products with this biosensor are in agreement with those obtained with spectrophotometric method at a 95% confidence level with recovery values between 98.3 to 104.5%. A second biosensor was developed using laccase enzyme immobilized in the chitosan matrix previously cross-linked with genipin.The support with laccase was subsequently incorporated into a carbon paste electrode which presented a linear response to caffeic acid in the range from 2.7x10-7 to 3.3x10-5 mol L-1 with a detection limit of 2.0x10-7 mol L-1. In addition, recovery of caffeic acid in mate herb samples ranged between 92.8 and 103.1% to the electrodes developed. The method was successfully applied to the determination of the total phenolic content in the mate herb samples and excellent performance of the proposed biosensor was attributed to the effective immobilization of laccase in the cross-linked support

Topics: Quimica, Biosensores, Enzimas, Agentes ativos de superficies, Hidroquinonas, Quitosana, Ácido caféico, Fenois, Voltametria
Year: 2012
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.RI_UFSC:oai:repositorio.ufsc.br:123456789/100949
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