Polianilina para aplicação em biossensores amperométricos de glicose

Abstract

A pesquisa na área de biossensores de glicose tem crescido muito nos últimos anos, devido a sua grande importância no monitoramento contínuo da glicemia em pessoas com diabetes. O estudo da utilização de novos materiais nestes dispositivos, como os polímeros condutores e nanopartículas de ouro, tem sido alvo de extensas pesquisas. Neste trabalho, a polianilina (PAni), um dos polímeros condutores mais estudados, foi sintetizada quimicamente na presença de poli(óxido de etileno) (PEO) e também na presença de PEO e de ácido cloroáurico (HAuCl4), para a formação de nanopartículas de ouro (NPAu). Estes nanocompósitos foram utilizados na fabricação de um biossensor eficiente para glicose, servindo de suporte para a imobilização da enzima glicose oxidase (GOx) e de facilitadores do transporte de elétrons. Os polímeros foram caracterizados por infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), microscopia eletrônica de transmissão (MET), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia UV-visível, voltametria cíclica e pelo método padrão de 4 pontas. Para a produção dos biossensores, parâmetros como a quantidade de polímero a ser aplicada sobre os eletrodos, a concentração da GOx, o pH do eletrólito de realização dos ensaios eletroquímicos e a quantidade de mediador no eletrólito, foram avaliadas previamente por voltametria cíclica, a fim de encontrar a máxima resposta eletroquímica do biossensor. Além dos ensaios de voltametria cíclica, os biossensores foram caracterizados por espectroscopia de impedância eletroquímica e por cronoamperometria. Através dos ensaios de cronoamperometria foi verificado que o biossensor de PAni-PEO detecta glicose em uma faixa de concentrações de 1 a 10 mM, com sensibilidade de 16,04 μA mM-1 cm-2, e o de PAni-PEO-NPAu, na faixa de 0,1 a 5,5 mM, com sensibilidade de 5,5 e 0,76 μA mM-1 cm-2, nas faixas de concentração de 0,1 a 0,5 e de 1,5 a 5,5 mM, respectivamente. Além disso, ambos os biossensores apresentaram seletividade a interferentes como ácido ascórbico e ácido úrico, confirmando que o sinal gerado nos ensaios eletroquímicos refere-se efetivamente à detecção da glicose.

Research in the area of glucose biosensors has grown tremendously in recent years due to their great importance in continuous glucose monitoring in patients with diabetes. The study of the use of new materials in these devices, such as conductive polymers and gold nanoparticles, has been the subject of extensive research. In this work, polyaniline (PAni), one of the most studied conductive polymers, was chemically synthesized in the presence of polyethylene oxide (PEO) and also in the presence of PEO and chloroauric acid (HAuCl4) for the formation of gold nanoparticles (AuNP). These nanocomposites were used in the manufacture of an efficient glucose biosensor, serving as support for the immobilization of the enzyme glucose oxidase (GOx) and as electron transport facilitators. The polymers were characterized by Fourier transform infrared (FT-IR), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), UV-visible spectroscopy, cyclic voltammetry and standard 4-point pobe method. For the production of the biosensors, parameters such as the amount of polymer to be applied on the electrodes, the concentration of GOx, the electrolyte’s pH of the electrochemical tests and the amount of mediator in the electrolyte were previously evaluated by cyclic voltammetry to find the maximum electrochemical response of the biosensor. In addition to the cyclic voltammetry tests, the biosensors were characterized by electrochemical impedance spectroscopy and chronoamperometry. Through the chronoamperometry assays, it was verified that PAni-PEO biosensor detected glucose in a range of 1 to 10 mM, with a sensitivity of 16,04 μA mM-1 cm-2 and PAni-PEO-NPAu biosensor, in the range of 0,1 to 5,5 mM, with sensitivity of 5,5 and 0,76 μA mM-1 cm-2 in the 0,1 to 0,5 and 1,5 to 5,5 mM ranges, respectively. In addition, both biosensors presented selectivity to interferents such as ascorbic acid and uric acid, confirming that the signal generated in the electrochemical tests effectively refers to the detection of glucose.