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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/8266
Tipo: | Tese |
Título: | INFLUÊNCIA DE SUPERFÍCIES DE OURO MODIFICADAS COM FTALOCIANINAS NA ELETRO-OXIDAÇÃO DE NEUROTRANSMISSORES DE CATECOLAMINAS |
Autor(es): | Rubens Marcelo Carlos da Silva |
Primeiro orientador: | Martha Janete de Giz |
Resumo: | Catecolaminas são uma classe de compostos biogeneticamente ativos, encontradas no cérebro e no sistema nervoso central. Uma delas, a dopamina (DA), funciona diretamente como neurotransmissor. O conhecimento dos processos biológicos destes neurotransmissores é essencial para que se entenda seu papel fisiológico, pois estão associadas a doenças como ansiedade, depressão e mal de Parkinson. Dessa forma a detecção e quantificação dessas moléculas podem servir como biomarcadores para o estágio da doença ou para monitorar a eficácia de tratamentos. Nesse contexto a aplicação eletroquímica com o uso de superfícies de ouro como substrato eletródico para o estudo de reações biológicas tem recebido considerável atenção no âmbito de sensores, visto que várias destas biomoléculas se adsorvem fortemente sobre sua superfície. Porém a oxidação da dopamina em eletrodos convencionais não apresenta bons resultados, uma vez que os estudos de oxidação da DA são realizados em conjunto com seus interferentes biológicos, ácido ascórbico (AA) e ácido úrico (AU), e estes se oxidam na mesma faixa de potencial da DA, impedindo a detecção eficaz da mesma. Diante disso, neste trabalho avaliou-se a eficácia da inibição da oxidação dos interferentes e/ou a separação das regiões de oxidação destas biomoléculas modificando as superfícies de ouro com ftalocianinas tetrassulfonadas (Ftc) com núcleos metálicos de cobre e níquel (Ftc_Cu e Ftc_Ni). Além destes eletrodos modificados também foram preparadas nanopartículas de ouro policristalinas (AuNP) para os estudos. As análises eletroquímicas das oxidações foram realizadas por voltametria cíclica e voltametria de pulso diferencial, em solução tampão fosfato 0,1mol L-1 em pH 3,0; 7,0 e 12,0 com concentrações iniciais de 1 mmol L-1 de DA, AA e AU. As superfícies dos materiais eletródicos foram estudadas por meio da técnica de microscopia de força atômica onde os resultados indicam que a deposição espontânea de Ftc_Cu forma monocamadas auto-orientadas sobre o ouro, uma vez que apresentam distribuição homogênea e tamanhos regulares das partículas. As imagens de Ftc_Ni/Au mostram que a velocidade de varredura mais adequada para sua deposição é de 20mV s-1, as imagens das AuNP’s mostram que foram produzidas estruturas de formatos esféricos, característico de materiais policristalinos. Os resultados das voltametrias, com auxílio da 1ª derivada da corrente (di/dV), para oxidação conjunta (DA+AA+AU) em pH 7,0 indicam que a Ftc_Cu/Au é o eletrodo mais promissor, visto que apresenta excelente inibição do pico de oxidação de AA ao tempo em que mantém a separação dos picos de DA e AU, porém é necessário garantir um teor de recobrimento superficial acima de 20%. O eletrodo de Ftc_Ni/Au não apresentou resultados expressivos na separação ou inibição dos picos de algum dos interferentes. As AuNP’s apresentam melhores resultados de oxidação quando comparadas com o disco de ouro, em termos de sinal de detecção da DA. Palavras chave: Eletro-oxidação; Dopamina; Ácido ascórbico, Ácido úrico; Ftalocianinas. |
Abstract: | Catecholamines are a class of biogenetically active compounds found in the brain and central nervous system. One of them, dopamine (DA), functions directly as a neurotransmitter. Understanding the biological processes of these neurotransmitters is essential for understanding their physiological role, as they are associated with diseases such as anxiety, depression, and Parkinson's disease. Thus, the detection and quantification of these molecules can serve as biomarkers for disease stage or to monitor treatment efficacy. In this context, electrochemical application using gold surfaces as electrode substrates for the study of biological reactions has received considerable attention in the field of sensors, as several of these biomolecules strongly adsorb onto their surface. However, the oxidation of dopamine on conventional electrodes does not yield good results, as studies of dopamine oxidation are conducted together with its biological interferents, ascorbic acid (AA), and uric acid (UA), which oxidize at the same potential range as dopamine, hindering its effective detection. Therefore, this work evaluated the effectiveness of inhibiting the oxidation of interferents and/or separating the oxidation regions of these biomolecules by modifying gold surfaces with tetrakisulfonated phthalocyanines (Ftc) with copper and nickel metal cores (Ftc_Cu and Ftc_Ni). In addition to these modified electrodes, polycrystalline gold nanoparticles (AuNPs) were also prepared for the studies. Electrochemical analyses of the oxidations were performed by cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry in a 0.1 M phosphate buffer solution at pH 3.0, 7.0, and 12.0, with initial concentrations of 1 mmol L-1 of DA, AA, and UA. The surfaces of the electrode materials were studied using atomic force microscopy, where the results indicate that the spontaneous deposition of Ftc_Cu forms self-oriented monolayers on gold, as they exhibit a homogeneous distribution and regular particle sizes. The images of Ftc_Ni/Au show that the most suitable scanning rate for its deposition is 20 mV s-1, and the images of AuNPs show that spherical structures were produced, characteristic of polycrystalline materials. The results of voltammetry, with the aid of the first derivative of the current (di/dV), for the combined oxidation (DA+AA+UA) at pH 7.0 indicate that Ftc_Cu/Au is the most promising electrode, as it exhibits excellent inhibition of the AA oxidation peak while maintaining the separation of the DA and UA peaks, but it is necessary to ensure a surface coverage above 20%. The Ftc_Ni/Au electrode did not show significant results in the separation or inhibition of any of the interferent peaks. AuNPs show better oxidation results when compared to the gold disk in terms of dopamine detection signal. Keywords: Electro-oxidation; Dopamine; Ascorbic acid, Uric acid; Phthalocyanines. |
Palavras-chave: | Eletro-oxidação Dopamina Ácido ascórbico, Ácido úrico Ftalocianinas. |
País: | Brasil |
Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
Sigla da Instituição: | UFMS |
Tipo de acesso: | Acesso Restrito |
URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/8266 |
Data do documento: | 2023 |
Aparece nas coleções: | Programa de Pós-graduação em Química |
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