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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. - PowerPoint PPT Presentation
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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)