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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Santos, Antonio de Santana
Título: Desenvolvimento de um Biossensor Amperométrico para Álcool, Empregando Mediadores de Elétrons Imobilizados sobre SiO2/Nb2O5
Ano: 2003
Orientador: Prof. Dr. Lauro Tatsuo Kubota
Departamento: Química Analítica
Palavras-chave: Eletrodos modificados, Biossensores, Mediadores de elétrons e enzimas
Resumo: Neste trabalho foi empregada a sílica gel modificada com óxido de nióbio, contendo 1,4 mmol Nb/g de material. Esta matriz foi utilizada como suporte para imobilizacao dos corantes orgâ-nicos: Azul de Meldola, Azul do Nilo e Azul de Toluidina, adsorvendo, respectivamente, 55, 48 e 59 mmol/g de material. Posteriormente, estas matrizes foram empregadas na elaboração de eletrodos a base de pasta de carbono. Com estes eletrodos foram realizados estudos das propriedades eletroquímicas e da capacidade de eletrocatalisar a oxidação do NADH. Nestes estudos observou-se que o potencial formal dos mediadores adsorvidos na matriz de sílica-nióbio não variaram numa faixa de pH entre 5 a 8. Todos os eletrodos mostraram-se como excelentes dispositivos para a detecção de NADH com alta sensibilidade e estabilidade, sendo possível realizar mais de 300 determinações de NADH com desvio padrão relativo inferior a 3 %. Destaca-se o sensor contendo o mediador Azul de Meldola que apresentou faixa de resposta linear de 1,0 10 a 7,5 10 mol L para NADH e sensibilidade de 48 mA L mol, a um potencial aplicado de 0,0 mV vs ECS. Também foi estudada a cinética de transferência de elétrons entre o mediador adsorvido e o NADH, empregando-se eletrodo de disco rotatório. Estes estudos indicaram que a reação de oxidação de NADH deve acontecer através da formação de um complexo de transferência de carga entre o mediador e o NADH. O aumento na velocidade de reação, kobs, com o aumento do pH da solução foi atribuído ao aumento na diferença de potencial redox entre o NADH e o mediador. Uma vez realizados estes estudos, partiu-se para o desenvolvimento de um biossensor para álcool, utilizando-se a enzima álcool desidrogenase. Com o biossensor resultante, foi determinada a concentração de etanol em diferentes bebidas, tais como: cerveja, uísque, vinho, tequila e destilados. Os resultados foram todos concordantes com o teor de álcool acusados nos rótulos destas bebidas. Também foram realizados os testes de recuperação com todas as bebidas avaliadas e os valores ficaram próximos de 100 % com desvio inferior a 3 %, demonstrando que não há interferência significativa da matriz na resposta do biossensor. Este biossensor apresentou elevada estabilidade, podendo ser utilizado por mais de 80 dias sem mudança significativa na resposta.
Abstract: In this work the silica gel modified with niobium oxide, containing 1,4 mmol Nb/g of material was employed. This matrix was used as support for immobilization of organic dyes: Meldola Blue, Nile Blue and Toluidine Blue, adsorbing 55, 48 and 59 mmol /g of material respectively. These matrices were employed on the preparation of modified carbon paste electrode. With these electrodes electrochemical investigation of theirs behavior were carried out as well as the electrocatalytical oxidation of NADH. The formal potential of the dyes in these electrodes were independent of the solution pH between 5 and 8. The electrodes proceeded as excellent sensors for NADH determination with high sensitivity and stability, allowing more than 300 determinations with relative standard deviation lower than 3 %. The sensor containing Meldola Blue was highlighted, showing a linear response NADH concentration range between 1.0 x 10 and 7.5 x 10 mol L, with a sensitivity of 48 mA L mol at an applied potential of 0.0 mV versus SCE. The kinetic of the electron transfer between NADH and the electron mediators employing rotation disk electrode were also investigated. The formation of an intermediate charge tranfer (CT) complex between NADH and mediator was proposed. The rate constant of the reaction, kobs, increased with the solution pH, and it was assigned to the thermodynamic driving force between NADH and electron mediator. After these studies, an amperometric biosensor for ethanol was developed, employing the alcohol dehydrogenase enzyme. The ethanol was determined in different alcoholic beverages like beer, whisky, wine and spirits employing the developed biosensor. The results were in agreement with the nominal values. Recovery of about 100 % were obtained with different beverages, indicating that the matrices have no effect on the biosensor response. The biosensor showed an excellent operational stability, allowing measurements for over than 80 days, with no significant change.
Arquivo (Texto Completo): vtls000295339.pdf ( tamanho: 2,58 MB )

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