Publicação: Formação de filme polimérico derivado de ácido 3-hidroxifenilacético
para a construção de biosensores
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
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Resumo
Um filme polimérico derivado de ácido 3-hidroxifenilacético poli-3-HFA foi produzido
sobre eletrodo de grafite em meio aquoso ácido utilizando voltametria cíclica com a finalidade de
formar uma interface para a detecção de biomoléculas para o desenvolvimento de biossensores.
Voltamogramas cíclicos mostram que o processo de eletropolimerização se inicia por
volta de +0,9V, com o surgimento de uma onda de oxidação, atingindo um potencial de pico a
+1,06V. Essa onda é apontada como sendo a oxidação do monômero estudado em questão para
sua forma cátion-radical.
Com um segundo ciclo, há uma queda nos valores de corrente dessa onda e um par de
ondas redox surge entre os potenciais +0,3 e +0,7V. Esse par se refere ao processo redox do
filme polimérico em crescimento na superfície do eletrodo. Com o aumento do número de
varreduras é observado um grande aumento nos valores de corrente destas ondas redox,
indicando a formação de materiais na superfície do eletrodo.
Um estudo de estabilidade do material produzido foi feito com a técnica da voltamentria
cíclica e o material polimérico foi caracterizado utilizando-se algumas técnicas como:
microscopia de força atômica (AFM), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e
microbalança eletroquímica de cristal de quartzo (MECQ).
O eletrodo modificado com uma película delgada de Poli-3-HFA foi utilizado para a
incorporação de biomoléculas. Na imobilização direta um fragmento de Poli-adenosina -poli(A)
foi incorporado a superfície do eletrodo e uma modificação do sinal eletroquímico do sistema
foi observado. Após a hibridização do poli(A) contido na superfície modificada do filme
polimérico com uma fita de poli-timidina Poli(T) observou-se outra alteração no sinal
eletroquímico produzido pelo eletrodo indicando materiais diferentes em sua superfície.
Já na imobilização indireta, utilizou-se o azul de metileno como intermediador e assim
obteve-se também, diferentes respostas eletroquímicas com o eletrodo modificado com Poli-3-
HFA, como com Poli-3-HFA/Poli(A) e Poli-3-HFA/poli(A)/poli(T).
Portanto a superfície de um eletrodo de grafite pode ser modificada com um polímero
derivado de ácido 3-HFA e esse filme pode ser utilizado para a incorporação de biomoléculas
btendo-se diferentes respostas eletroquímicas.
Abstract
A polymer derived from 3-hydroxi phenyl acetic acid, poly-(3-HFA) was produced over a
graphite electrode in an aqueous acid media through cyclic voltammetry with the intention to
form an interface for biomolecule detection for a biosensor development.
Cyclic voltammograms show that electropolymerization process begins around +0.9V,
with the appearance of an oxidation wave reaching a peak potential at +1.06V. This wave is
pointed as being the monomer oxidation for its cation-radical form.
With a second cycle there is a current values decrease of this wave and a redox pair
waves appears between +0.3 and +0.7V. This pair refers to the redox process of the polymeric
film, growing over the electrode surface. As the sweep number increases it is observed a large
current values increase of these redox waves, pointing the formation of electroactive material
with a low insulating behavior.
The electrical properties of this polymer were determined through electrochemical
impedance spectroscopy (EIS) and the electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM).
high frequency and another in low frequency ranges, suggesting the existence of two time
constants, which can be confirmed through Bode diagram. This result suggest that the poly-(3-
HFA) electrochemical behavior is controlled by kinetic processes in high frequency ranges and
by mass transport in low frequency ranges.
The obtained result were simulated by a set of physical resistances and capacitances to fit
to the experimental data, seeking the better circuit to represent it, which the first time constant is
referred to an electronic transference on the electrode surface between the polymer and the
solution and the second refers to mass transport processes in poly-(3-HFA) inner layers.
For the EQCM result, it is observed that the charge/frequency profile present a linear
behavior, namely, a rigid film is being deposited over the electrode surface and the Sauerbrey
equation is valid for the mass calculus. It is observed that, on the first cycle, the mass values
remained constant until around +0.9V, exactly where the electropolymerization process begins.
After 1.0V, the monomer, reaching its oxidation potential, begins to form the cation-radical
structures which adsorbs on the electrode proved by the mass values increase. During the reverse potential sweep, there is an additional mass increase due to the part of
the monomer oxidation over this range. After this point, a little mass values decrease is observed,
however, remaining constant until the end of the cycle.
Palavras-chave
Polímeros, Biosensores, Nanotecnologia
Citação
OLIVEIRA, Ronalt Marcelino Lemos de. Formação de filme polimérico derivado de ácido 3-hidroxifenilacético
para a construção de biosensores. 2010. 81 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.