Desenvolvimento de (bio)sensores eletroquímicos utilizando nanopartículas de ouro produzidas pelo método bifásico

Orientador : Prof. Dr. Luiz Humberto Marcolino-Junior Coorientadores : Prof. Dr. Aldo José Gorgatti Zarbin, Prof. Dr. Arben Merkoçi Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 26/08/2016 Inclui referências : f. 125-142 Área de concentração : Química analítica Resumo: O presente trabalho tem como objetivo a abordagem eletroanalítica de nanopartículas de ouro sintetizadas pelo método bifásico, o qual é dividido em três partes: i) síntese e caracterização de um nanocompósito entre nanopartículas de ouro (NPAu) e nanotubos de carbono (NTC) pelo método bifásico e a construção de um sensor eletroquímico para a determinação de dopamina. Nesta parte, os NTCs foram funcionalizados por oxidação química por rota ácida para promover melhor dispersão das NPAu sobre os NTCs. A efetividade da funcionalização química foi avaliada por espectroscopia RAMAN e titulações potenciométricas, indicaram a introdução de grupos oxigenados na estrutura dos NTCs. Após isso, o NTC funcionalizado foi utilizado como suporte para o crescimento de NPAu, utilizando uma rota inédita para a sua obtenção. Após caracterização, o material foi utilizado como sensor eletroquímico para a determinação de dopamina na presença de ácido ascórbico e ácido úrico por meio da voltametria de onda quadrada. Posterior à otimização dos parâmetros analíticos, a faixa linear encontrada foi de 0,48 a 5,7 ?mol L?1 de dopamina, com limite de detecção e quantificação de 0,071 a 0,24 ?mol L?1 respectivamente; ii) aplicação do nanocompósito NTC-NPAu na construção de um biossensor: Eletrodos impressos modificados com NTC-NPAu foram utilizados como suporte para a imobilização da enzima tirosinase e este biossensor foi acoplado a um sistema microfluídico de baixo custo constituídos de fios de algodão como microcanais de fluxo de solução. O sistema foi aplicado para a determinação de fenol e, após a otimização dos parâmetros analíticos, o limite de detecção e quantificação foram de 2,91 nmol L?1 e 8,92 nmol L?1 respectivamente. O sistema foi aplicado no estudo de adição e recuperação de fenol em água potável, obtendo recuperações entre 89 e 110%; iii) desenvolvimento de tintas a base de NPAu passivadas por dodecanotiol e construção de eletrodos impressos. Neste estudo, as NPAu foram utilizadas na formulação de tintas para a produção de eletrodos utilizando a tecnologia jato de tinta de impressão (JTI). A produção de eletrodos foi avaliada na construção de um dispositivo de multidetecção onde os desvios padrão elativos de repetibilidade e reprodutibilidade encontrados foram de 2,7% e 10%, indicando a potencialidade analítica do sistema. Palavras-chave: Química eletroanalítica. Biossensores. Nanopartículas de Ouro. Inkjet. Abstract: This work aims to electroanalytical approach of gold nanoparticles synthesized by biphasic method, which is divided into three parts: i) synthesis and characterization of nanocomposite between gold nanoparticles (NPAu) and carbon nanotubes (NTC) by biphasic method and construction of electrochemical sensor for dopamine determination. In this section, NCTs were functionalized by adicic chemical oxidation to promote better NPAu dispersion onto CNTs, the effectiveness of chemical functionalization was evaluated by RAMAN spectroscopy and potentiometric titrations indicating the introduction of oxygenated groups on the CNTs surface occurred. Thereafter, the functionalized NTC was applied as support for NPAu growth by a new synthetic route. After structural characterization, the material was used as electrochemical sensor for the determination of dopamine in presence of ascorbic acid and uric acid using a square wave voltammetry. Thereafter, optimization of analytical parameters was carried out and the linear range was found from 0.48 × to 5.7 ?mol L?1 with limit of detection and quantification 0.07 and 0.24 ?mol L?1, respectively; ii) application of the NTC-NPAu nanocomposite for biosensor construction. Screen printed electrodes modified NTC-NPAu were used as support for immobilizing tyrosinase enzyme, and the biosensor was coupled to microfluidic low-cost system consisting of cotton thread as solution flow microchannels. The system was evaluated for phenol quantification after optimized analytical parameters of limit of detection and limit of quantification were found 2,9 nmol L?1 and 8,9 nmol L?1 respectively. The system was applied on phenol addition and recovery studies in tap water, obtaining recoveries rates between 89 and 110%; iii) development NPAu-dodecanethiol capped-based inks and construction of printed electrodes. In this study, NPAu were used in ink formulations for producing electrodes using inkjet printing technology. After optimization of ink composition and printing parameters, the electrodes were characterized by electrochemical techniques.The printing process was evaluated in a multidetection device where repeatability and reproducibility standard deviation values were found 2.7% and 10 %, indicating good analytical performance. Keywords: Electroanalytical chemistry. Biosensors. Gold Nanoparticles. Inkjet.