Flavin adenine dinucleotide functionalized gold nanoparticles for electrochemical detection of dopamine

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A dopamina (DA) é um neurotransmissor com múltiplas funções no sistema nervoso central e, quando os níveis de DA no organismo estão alterados, surgem os sintomas de doenças como a doença de Parkinson e a esquizofrenia. Portanto, é de interesse médico que sejam monitorados os níveis de DA no organismo. Para tanto, foi fabricado um novo biossensor eletroquímico sobre um substrato de ouro, como uma monocamada automontada de ácido 11-mercaptoundecanoico (11-Mua), uma camada do polieletrólito catiônico poli(etilenoimina) (PEI) e uma camada de nanopartículas de ouro, estabilizadas com glutationa e funcionalizadas com flavina adenina dinucleotídeo (FAD). O FAD é um cofator presente no sítio ativo da enzima monoamina oxidase e foi adicionado à estrutura do biossensor para lhe conferir seletividade. O biossensor foi caracterizado pelas técnicas de espectroscopia de UV-Vis, FTIR, microscopia de força atômica (AFM), e voltametria cíclica (VC) que possibilitaram confirmar que a metodologia empregada na fabricação do biossensor foi bem sucedida. Através das medidas de detecção realizadas com a técnica de voltametria de pulso diferencial (DPV) realizadas em tampão PBS 0.1 mol L-1 (pH 7.4), foram testados os potenciais interferentes: ácido úrico, ácido ascórbico, serotonina e ureia e, nenhum desses demonstrou interferência na detecção de DA. O biossensor se mostrou estável por 20 dias, e apresentou uma faixa linear de detecção que variou de 0.8 à 8.0 µmol L-1, a sensibilidade apresentada foi de 1.25 µA/µmol L-1 cm-2, os limites de detecção e quantificação calculados foram respectivamente de 0.525 µmol L-1 e 1.75 µmol L-1. A amostra real utilizada foi urina humana e os valores de recuperação variam entre 85 e 90%. Conclui-se, portanto que o biossensor possui perspectivas de aplicação em amostras complexas. Dopamine (DA) is a neurotransmitter with multiple roles in the central nervous system, and alterations in its level in the organism result in Parkinson’s and schizophrenia diseases. Therefore, DA levels monitoring in the body is of medical interest. Hence, a novel electrochemical biosensor was designed on a gold substrate with a self-assembled 11-Mua monolayer, a cationic polyelectrolyte (PEI) layer, and a layer of gold nanoparticles stabilized with glutathione and functionalized with flavin adenine dinucleotide (FAD). FAD, a cofactor found in the active site of monoamine oxidase enzymes, was added to this biosensor to make it selective. The developed biosensor was characterized by UV-Visible spectroscopy, FTIR, atomic force microscopy (AFM), and cyclic voltammetry (CV), confirming a successful development process. Differential pulse voltammetry (DPV) data for detection assays using 0.1 mol L-1 (pH 7.4) PBS buffer demonstrated no interference of uric acid, ascorbic acid, serotonin, and urea. The biosensor was stable for 20 days, presenting a linear detection ranging from de 0.8 to 8.0 µmol L-1, 1.25 µA/µmol L-1 cm-2 of sensitivity, and 0.525 µmol L-1 and 1.75 µmol L-1 for calculated limits of detection and quantification, respectively. Human urine was used as a real sample, and the values of recovery ranged from 85 to 90%. In summary, the developed biosensor demonstrated perspectives for being applied in complex sample analyses.