Tese
Desenvolvimento de biossensor potenciométrico em eletrodos de grafite modificado com aminofenóis para determinação de diclorvós em alimentos de origem vegetal
Registro en:
MELO, Edmar Isaias de. Desenvolvimento de biossensor
potenciométrico em eletrodos de grafite
modificado com aminofenóis para determinação
de diclorvós em alimentos de origem
vegetal. 2009. 171 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2009.
Autor
Melo, Edmar Isaias de
Institución
Resumen
In this work a potentiometric biosensor based of enzyme
acetylcholinesterase (AChE) was developed. As transducer, graphite electrodes,
and graphite modified with film of poly (2-aminophenol), poly (3- aminophenol)
and poly(4-aminophenol) were used. The ability of these electrodes in the
transduction in function of the acetic acid concentration was evaluated in a flow
system, and the electrodes of graphite and graphite modified with poly(4-AMP)
showed promising analytical characteristics for potentiometric detection. The
enzyme AChE was immobilized by cross-linking on the surfaces of graphite and
graphite / poly(4-AMP). Figures of merit (detection limit, quantification limit,
linear response range, linearity, sensitivity, washing time, velocity of response)
for the two biosensors were measured in function of the substrate concentration.
The response of the biosensor (graphite/poly(4-AMP)/AChE) was optimized for
different experimental conditions (pH, phosphate buffer concentration, substrate
concentration, flow rate and injection volume). Studies by electrochemical
impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry and AFM analysis for graphite
electrodes, with poly (4-AMP) and graphite / poly (4-AMP) / AChE changes were
made to confirm the modifications in the electrodes.
The percentage of inhibition of AChE enzyme inhibitor has been evaluated
using the dichlorvós in different concentrations and time of incubation. The
enzyme activity immobilized vs. concentration of the substrate was optimized to
propose a method without stopped flow to a maximum of inhibition. The
detection and quantification limits of 0.8 μmol L-1 (0.18 mgL-1) and 2.4 μmol L-1
(0.53 mg L-1) for dichlorvos, respectively, were obtained without stopped flow.
Recoveries in potato sample showed that the method was sufficiently accurate for
the levels of dichlorvos evaluated at a confidence interval of 95%. Coefficient of
variation and coefficient of variation global validated the precision of the method.
These results were comparable to values of precision obtained by gas
chromatography with electron-capture detection and mass spectrometry.
The results showed that the graphite electrode/poly(4-AMP) was
biocompatible for imobilization of the enzyme AChE and the biosensor can be
used as detector coupled with flow injection analysis for determination of waste
pesticides inhibitors of AChE in foods of vegetal origin. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Doutor em Química Neste trabalho foi desenvolvido um biossensor potenciométrico a base de
enzima acetilcolinesterase (AChE) usando como transdutor, eletrodos de grafite e
grafite modificado com filmes de poli(2-aminofenol), poli(3-aminofenol) e poli(4-
aminofenol). A capacidade de transdução destes eletrodos em relação ao ácido
acético foi avaliada em fluxo e os eletrodos de grafite e grafite modificado com
poli(4-AMP) apresentaram características analíticas promissoras para detecção
potenciométrica. A enzima AChE foi imobilizada por ligação covalente cruzada,
nas superfícies de grafite e grafite/poli(4-AMP). Figuras de mérito (LD, LQ, faixa
linear de resposta, sensibilidade, tempo de restabelecimento de linha base,
velocidade de resposta) para os dois biossensores foram avaliadas em função da
concentração do substrato. A resposta do biossensor (grafite/poli(4-AMP)/AChE)
foi otimizada em relação a diferentes condições experimentais (pH, concentração
de tampão fosfato, concentração de substrato, vazão e volume de amostra).
Medidas de voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica e
imagens de Microscopia de Força Atômica(MFA) dos eletrodos de grafite com
poli(4-AMP) e do biossensor (grafite/poli(4-AMP)/AChE) foram realizadas para
confirmar modificações provocadas pela imobilização da enzima AChE.
A porcentagem de inibição foi avaliada usando o diclorvós em diferentes
concentrações e tempo de incubação. A relação atividade enzimática imobilizada
vs concentração do substrato foi otimizada para propor um método sem parada de
fluxo. Os LD e LQ foram 0,8 μmol L-1 (0,18 mg L-1) e 2,4 μmol L-1
(0,53 mg L-1), respectivamente. Recuperações em amostra de batata mostraram
para um intervalo de confiança de 95%, que o método foi suficientemente exato
para os níveis de concentração de diclórvos avaliados. Resultados de coeficientes
de variação relativo, e de variação global, validam a precisão do método, além de
serem comparáveis a valores de precisão obtidos por cromatografia gasosa com
detecção por captura de elétrons e espectrométrica de massa.
Os resultados mostraram que o eletrodo de grafite/poli(4-AMP) apresentou
biocompatibilidade para imobilização de AChE e o biossensor pode ser usado
como sistema de detecção em fluxo para determinação de resíduos de agrotóxicos
inibidores da AChE em amostras de alimentos de origem vegetal.