Sensores eletroquímicos

• Área de maior crescimento em Q.A.

Alternativa aos novos desafios impostos por amostras de interesse industrial, clínico e ambiental

Devido a sua versatilidade, apresentam características como alta sensibilidade, seletividade e estabilidade .

Pereira et al., Química Nova, 25(6),2002

Eletrodos não modificados

• Utilidade limitada pela bloqueio gradual da superfície, por adsorção dos produtos gerados durante os processos eletroquímicos. Limitação em discriminar compostos

com características redox semelhantes

Eletrodos Quimicamente modificados, buscam a eliminação destas limitações

Eletrodos Quimicamente Modificados

• Termo introduzido por Murray e col. em 1975.

Imobilização de um agente modificador na superfície de eletrodos convencionais

As características físico-químicas da superfície destes eletrodos são alteradas em termos de reatividade e seletividade.

Grande aplicação analítica devido ao vasto número de materiais que podem atuar como agentes modificadores.

Delbem et al., Química Nova, , 25 (5), 741 - 747 (2002).

Classificação de EQM:

• Voltamétricos

• Amperométricos

• Potenciométricos

• Conditimétricos

Baixo custoAlta sensibilidadeAlta precisãoMiniaturizáveisAlta seletividadeRobustezFácil manuseio

Biossensores

• Componentes biológicos ativos:

Enzimas, tecidos, microrganismos, antígeno, células, anticorpo, etc.

São dispositivos de detecção contendo um componente biológico ativo, intimamente acoplado a um transdutor e que efetue o reconhecimento molecular

Dantoni, Anal.Chim. Acta, 366, 137 - 145 (1998).

Biossensores

AnalitoAnalito

ImpurezaImpureza

ReceptorReceptor

BiocamadaBiocamadaSuperfícieSuperfície

do transdutordo transdutor

EVENTOEVENTO BIOQUÍMICO BIOQUÍMICO TRANSDUTOR TRANSDUTOR

Eletrodos Quimicamente Modificados

(EQM)

I.1. Definição: são eletrodos que foram deliberadamente tratados com algum reagente, de modo que as propriedades superficiais do eletrodo assemelham-se às propriedades dosreagentes.

Seleção de reagente químico a ser previamente adsorvido na superfície do eletrodo, cujas propriedades poderiam ser utilizadas para fins analíticos.

I.2. Origem: surgiram durante os estudos de adsorção realizados nos anos 60-70, quando se observou que certasfuncionalidades moleculares tinham afinidades adsortivas pela superfície de eletrodos.

I.3. Aplicações

A) Pré concentração seletiva do analito

Zeólitas e Resinas de Troca Iônica; Agentes Complexantes;

Organismos Biológicos-Bioacumulação;

Camadas de fofofolipídeos-Interação Hidrofóbica;

Filmes poliméricos permseletivos: náfion, acetato de celulose

B) Evitar efeitos de adsorção de reagentes ou produtos sobre a superfície dos eletrodos

C) Promover Catálise- Mediadores

Filmes eletropolimerizados de 3,4 Diidroxibenzaldeído

(Determinação de NADH)

Filmes eletrodepositados de Azul da Prússia

( Determinação de H2O2 )

Filmes finos de Guanina-8-oxoguanina

Eletrodo

2 e-

Med

(red)Med

(oxi)

-

Med (ox) + Analito (red) Med (red) + Analito (ox)

Corrente de pico de oxidação do mediador é [Analito]

Med: filmes de 3,4 DHB e Azul da Prússia

I.4. Fabricação de EQM

Adsorção de uma monocamada (tempo, potencial);

Lane e Hubbard:

J.Phys. Chem., 1973, 77, 1401 e J. Phys. Chem., 1973, 77, 1411

Adsorção resulta da interação entre o plano basal do grafite e os elétrons das moléculas redox

Recobrimento ~ 10-10 mol cm-2 = 1 monocamada

Excesso Superficial = = Q/nFA (voltametria cíclica)

Modificação Covalente - Silanização

R = Ligante de interesse, grupo redox ou grupo funcional que pode ser derivatizado

X = haleto

OH

OH

OH

+ X3SiR

OH

OH

OH

SiR + 3HX

Modificação com Filmes Poliméricos

“Dip coating” – Imersão na solução de polímero - Adsorção

“Droplet Evaporation” – Evaporação do Solvente – Polímero Insolúvel no eletrólito suporte

Deposição Polimérica oxidativa ou redutiva - PVF

“Spin coating” – Rotação do eletrodo após recobrimento com solução do polímero – evitar microfuros

Eletropolimerização

II.Substratos Potencialmente Utilizáveis:

Eletrodos de carbono vítreo; grafite pirolítico; platina; ouro e pasta de carbono

II. Eletrodos de pasta de carbono

Grafite misturado com líquido orgânico que atua como agente aglutinante Compósito

Principal vantagem: baixa corrente residual, que diminui com Aumento da percentagem do agente aglutinante

Outras vantagens:

Extração de espécies lipofílicas

Pré extração não é muito seletiva. Seletividade aumenta alterando-se parâmetros como pH do meio (espécies neutras são extraídas)

Trabalhar com a possibilidade de formação de pares iônicos – Extrair metais pesados por formação de pares iônicos com ânions

Voltametria de Estado Sólido

Características que o agente aglutinante deve possuir:

Eletroinatividade na faixa de potencial de trabalho;

Ser quimicamente inerte;

Ser imiscível nas soluções do analito;

Ser pouco volátil e livre de impurezas.

Nujol; uvasol; parafina; bromonaftaleno

Faixa de Potencial de Trabalho

-1,0 V a +1,3 V vs ECS (meio ácido)

-1,5 V a +1,0 V vs ECS (meio alcalino)