Dissertação/Tese DESENVOLVIMENTO DE UM SENSOR ELETROQUÍMICO MODIFICADO COM UM FILME DE CARBON BLACK E DELTA OXIHIDRÓXIDO DE FERRO DOPADO COM PRATA PARA DETECÇÃO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO. - PPGQ

Atualmente, sabe-se o importante papel do H2O2 como sinalizador de diversos processos fisiológicos e condições patológicas. É de extrema importância detectar e quantificar esse metabólito nesses processos, pois o H2O2 está associado ao dano celular e ao aparecimento de algumas doenças. A detecção do H2O2 pode ser feita através de várias técnicas, como a cromatografia e a espectroscopia. As técnicas eletroanalíticas, comparadas as técnicas citadas anteriormente são baratas, rápidas e de fácil miniaturização, além de serem sensíveis e seletivas. As últimas duas características podem ser melhoradas através da modificação do eletrodo de trabalho. Nesse sentido, foi desenvolvido um filme com nanomateriais de CB, A/δ-FeOOH e PDDA, para a modificação da superfície sensora, pela técnica Drop Casting, onde depositou-se 10 µL de uma dispersão preparada com 1mg de CB, 1 mg Ag/δ-FeOOH, sintetizado pelo método simples e reproduzível, e 1 µL de PDDA em água ultrapura de pH 10, sonicada durante 10 minutos. A imobilização do filme foi feita em um eletrodo descartável produzido artesanalmente. As características morfológicas foram estudadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e energia dispersiva de raios X (EDS), as quais revelaram que a imobilização do filme CB//A/δ-FeOOH ocorreu de forma eficiente. A análise da resistência relacionada à transferência de cargas foi realizada pela espectroscopia de impedância eletroquímica, que revelou uma menor resistência no eletrodo modificado em relação ao eletrodo não modificado. A partir dos dados de voltametria cíclica foi diagnosticada uma área eletroativa de 0,106 ± 0,005 cm2 e uma constante heterogênea de kº =1,04 × 10-3 cm·s-1 para o eletrodo CB//A/δ- FeOOH, comprovando o bom desempenho eletroquímico da modificação proposta. A investigação eletroquímica na detecção e quantificação do H2O2 indicou que o eletrodo com CB//Ag/δ-FeOOH obteve uma boa resposta eletroquímica para a redução do H2O2, com limite de detecção de 21,6 μM, limite de quantificação de 72,1 μM, sensibilidade analítica de 4,6.10- 9 μA/μM e repetibilidade de 4,78 % para N = 5. Ademais, o sensor eletroquímico CB//Ag/δ- FeOOH foi capaz de detectar H2O2 na presença de dopamina (DA), ácido úrico (UA) e ácido ascórbico (AA). Por fim, recuperações entre 103 e 92% foram determinadas para H2O2 em soro fetal bovino. Os resultados alcançados indicam que o sensor desenvolvido para detectar H2O2 é uma alternativa na área de sensoriamento com bons níveis de precisão, boa seletividade, sensibilidade e reprodutibilidade.

The critical role of H2O2 in physiologic signalling and pathological conditions is currently known. It is essential to detect and quantify this metabolite in these processes, as it is associated with cell damage and the appearance of some diseases. The detection of H2O2 can be done through several techniques, such as chromatography and spectroscopy. Compared to the mentioned above, the electroanalytical techniques are cheap, fast and easy to miniaturize, in addition to being sensitive and selective. The last two characteristics can be improved by modifying the working electrode. A film with nanomaterials of CB, A/δ-FeOOH and PDDA was developed for the modification of the sensing surface by the Drop Casting technique, where 10 µL of a dispersion prepared with 1 mg of CB, 1 mg Ag/δ- was deposited. FeOOH, synthesized by the simple and reproducible method, and 1 µL of PDDA in ultra-pure water of pH 10, sonicated for 10 minutes. The immobilization of the film was performed on a homemade disposable electrode. The morphological characteristics studied by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-rays (EDS) revealed that the immobilization of the CB//A/δ-FeOOH film occurred efficiently, demonstrated by the images and spectra. The analysis of resistance related to charge transfer was performed by spectroscopy electrochemical impedance, which revealed a lower resistance in the modified electrode concerning the clean electrode. From cyclic voltammetry, an electroactive area of 0.106 ± 0.005 cm2 and heterogeneous constant of kº =1.04 × 10- 3 cms-1 for the electrode of CB//A/δ-FeOOH were obtained, proving an excellent electroanalytic performance for electrode modification. The electrochemical investigation in the detection and quantification of H2O2 indicated that the electrode with CB//Ag/δ-FeOOH obtained a good electrocatalytic response for the reduction of H2O2, showing a detection limit of 21,6 μM, quantification limit of 72,1 μM and analytical sensitivity of 4,6.10-9 μA/μM, repeatability of 4.78 % N = 5. Furthermore, the CB//Ag/δ- FeOOH electrochemical sensor was able to selectively detect H2O2 in the presence of dopamine (DA), uric acid (UA) and ascorbic acid (AA). Finally, it can determine H2O2 in fetal bovine serum with a recovery rate between 103 and 92%. The results indicate that the sensor developed to detect H2O2 is an alternative in the sensing area, with good precision, selective, sensitive, and reproducible.