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Tipo de documento: Tese
Tipo de acceso: Acesso Aberto
Título: Desenvolvimento de plataforma funcionalizada com poli(4-HBA) para aplicação em sensores biológicos
Título (s) alternativo (s): Development platform functionalized with poly(4-HBA) for use in biological sensors
Autor: Ferreira, Lucas Franco
Primer orientador: Madurro, João Marcos
Primer coorientador: Madurro, Ana Graci Brito
Primer miembro de la banca: Eiras, Sebastiao de Paula
Segundo miembro de la banca: Silva, Leonardo Morais da
Tercer miembro de la banca: Crespilho, Frank Nelson
Cuarto miembro de la banca: Boodts, Julien Françoise Coleta
Resumen: Neste trabalho foi investigada a eletropolimerização do ácido 4-hidroxibenzóico (4-HBA), visando sua aplicação como plataforma funcionalizada na imobilização de biomoléculas, para o desenvolvimento de sensores biológicos. O material adsorvido sobre eletrodo de grafite foi caracterizado eletroquimicamente por voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Estas análises indicaram a formação de material eletroativo sobre o eletrodo. A voltametria cíclica foi utilizada para investigar as propriedades de barreira dos eletrodos de grafite modificados com poli(4-HBA) (EG/4-HBA) utilizando-se os complexos de ferrocianeto/ferricianeto de potássio e cloreto de hexaaminrutênio (II) como sondas redox. Devido às características ácido/base dos grupos funcionais presentes no monômero, a eletropolimerização foi conduzida com variação do pH (ácido, neutro e básico). Foi observada a deposição de filmes poliméricos eletroquimicamente ativos tanto em meio ácido como em meio neutro. Os filmes produzidos nestes meios apresentaram dois pares de ondas redox, não sendo observada nenhuma atividade eletroquímica quando gerado em meio básico. Estudos do crescimento dos filmes de poli(4-HBA) por voltametria cíclica, microbalança eletroquímica de cristal de quartzo e microscopia de força atômica, indicaram que, em meio ácido, encontrada-se maior atividade eletroquímica, melhor estabilidade, maiores depósitos de massa e maior rugosidade. Estudos das propriedades elétricas realizados por espectroscopia de impedância eletroquímica mostraram aumento nos valores de resistência a transferência de carga (Rtc) com o aumento do valor do pH. A extração do poli(4-HBA) foi realizada utilizando-se acetonitrila como solvente, para as análises de caracterização química como FTIR, DSC, EF e TG. Os espectros de FTIR mostraram que os grupos funcionais são preservados na formação do polímero. As análises térmicas mostraram que cerca de 30% de massa é mantida após elevação de temperatura a 800 oC. Análises de fluorescência mostraram a atividade fotoquímica do poli(4-HBA). O mecanismo de eletropolimerização foi proposto baseado no ataque eletrofílico do monômero ao intermediário catiônico, levando a formação do poli(4-HBA), formado preferencialmente pela ligação anel-oxigênio-anel. A avaliação da imobilização de biomoléculas sobre a superfície funcionalizada foi investigada. Oligonucleotídeos foram imobilizados para construção de genossensores, e o evento de hibridização detectado por medidas diretas das bases guanina e adenina, e também utilizando-se brometo de etídio ou azul de metileno como intercaladores. Maior afinidade foi encontrada para azul de metileno com a ssDNA, e do brometo de etídio com a dsDNA. Os sinais de hibridização foram detectados indiretamente pela eletroatividade dos intercaladores. A imobilização do antígeno rK39 (leishmaniose visceral) foi reconhecida com sucesso pelo anticorpo especifico, e a transdução do sinal detectada por espectroscopia de impedância eletroquímica. Aumento nos valores de Rtc foram encontrados na superfície contendo o complexo antigeno-anticorpo. Estas análises demonstraram a aplicabilidade da plataforma funcionalizada para imobilização de biomoléculas, mostrando-se promissora para o desenvolvimento de biossensores.
Abstract: In this work, the 4-hidroxtbenzoic acid electropolymerization was investigated aiming at its application as functionalized platform in biomolecule immobilization in order to develop biological sensors. The material was adsorbed over graphite electrode and electrochemically characterized by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. This analysis shows formation of an electroactive material on electrode. Cyclic voltammetry was used to investigate the polymer barrier properties using the potassium ferro/ferricyanate complexes and hexamine ruthenium(II) chloride as redox probes. Due to the acid/base properties of the monomer funtional groups, the electropolymerization was carried out as function of pH (acid, neutral and basic). It was observed that electrochemically active polymeric film deposition takes place in both acid and neutral media. The films produced in these media presented two redox signal and no electrochemical activity was found when in basic media. Poly(4-HBA) film growing process studied by cyclic voltammetry, electrochemical quartz crystal microbalance and atomic force microscopy showed higher electrochemical activity, higher stability, mass deposit and roughness in acid media. Electrical properties studies performed through electrochemical impedance spectroscopy showed a charge transfer resistance (Rct) value increase with pH value increase. In the poly(4-HBA) extraction, acetonitrile was used as solvent and the polymer was chemically characterized through FTIR, DSC, EF and TG. The FTIR spectra showed that the functional groups are preserved in the polymer formation. The thermal analysis showed that around 30% of mass remains after temperature is raised to 800ºC. The fluorescence analysis showed the poly(4-HBA) photochemical activity. The electropolymerization mechanism was proposed based on the nucleophilic attack from the monomer to the cationic intermediary leading to the poly(4-HBA) formed preferentially by ring-oxygen-ring bond. The biomolecule immobilization evaluation over the functionalized surface was investigated. Oligonucleotides were immobilized for genosensor construction and the hybridization was detected through direct measurements from guanine and adenine nitrogenated bases and also, using ethidium bromide and methylene blue as intercalators. Better affinity was found with methylene blue and ssDNA and with ethidium bromide and dsDNA. The hybridization signal was detected indirectly by the intercalator electroactivity. The rK39 antigen (visceral leishmaniosis) immobilization was recognized successfully by the specific antibody and the signal transduction detected through electrochemical impedance spectroscopy. Increase in the Rct values were found on the surface containing the Antibody-Antigen complex. Such analysis showed the applicability of the functionalized platform for biomolecule immobilization, showing to be promissory for the biosensor development.
Palabras clave: Ácido 4-hidroxibenzóico
Eletropolimerização
Biossensores
Genossensor
Imunossensor impedimétrico
Leishmaniose visceral
4-hydroxybenzoic acid
Electropolymerization
Biosensors
Impedimetric immunosensor
Visceral leishmaniasis
Polímeros condutores
Polimerização
Área (s) del CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: BR
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Sigla de la institución: UFU
Departamento: Ciências Exatas e da Terra
Programa: Programa de Pós-graduação Multi-Institucional em Quimica (UFG - UFMS - UFU)
Cita: FERREIRA, Lucas Franco. Development platform functionalized with poly(4-HBA) for use in biological sensors. 2009. 201 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2009.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17497
Fecha de defensa: 8-sep-2009
Aparece en las colecciones:TESE - Química (Multi-Institucional UFG - UFMS - UFU)

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