Desenvolvimento e caracterização de filmes eletroativos a base de PAni/rGO-PEG-NH2/HRP visando a construção de um biossensor enzimático para detecção de H2O2

Abstract

No presente trabalho fabricou-se um material compósito à base de polianilina (PAni), grafeno(rGO) e Horseradish peroxidase (HRP), visando o desenvolvimento de uma nova plataforma para detecção de peróxido de hidrogênio (H2O2) com uma alta sensibilidade. O grafeno utilizado foi produzido a partir da redução do óxido de grafite (GO) por redução em forno de micro-ondas, que por sua vez foi sintetizado pelo método de Laura J. Cote et al. Posteriormente, o nanomaterial foi modificado quimicamente com O,O’-Bis(2-aminoetil)-polietilenoglicol, produzindo assim grafeno funcionalizado com grupo amino (rGO-PEG-NH2). Após esta etapa, foi produzido o compósito PAni/rGO-PEG-NH2 por via potenciodinâmica e o mesmo foi utilizado como substrato para fabricar um sensor para H2O2 através da imobilização da enzima HRP sobre o polímero produzindo-se assim um material compósito. Os experimentos eletroquímicos foram realizados em uma cela eletroquímica com capacidade para 10 mL com três eletrodos, sendo o eletrodo de referência Ag/AgCl, contra eletrodo de fio platina, e eletrodo de trabalho de Au (0,071 cm2). Estudos comparativos entre os processos redox da PAni e PAni/rGO-PEG-NH2 realizados por voltametria cíclica e impedância eletroquímica deixaram evidente que o material compósito apresenta uma maior densidade de corrente bem como uma menor resistência à transferência de carga em altos e baixos potenciais. Por fim, com o propósito de avaliar o comportamento eletroquímico do sistema a duas dimensões 2D, foram realizadas imagens eletroquímicas da PAni bem como da PAni/rGO-PEG-NH2 por Microscopia Eletroquimica de Varredura (SECM, do inglês Scanning Electrochemical Microscopy) utilizando uma célula eletroquímica de 3 mL com quatro eletrodos. Conforme observado, a PAni/rGO-PEG-NH2 apresenta regiões com alta densidade de corrente devido ao maior feedback positivo em comparação à PANI na ausência do grafeno, além de proporcionar um transporte mais efetivo de prótons para dentro e para fora da matriz polimérica; tornando assim o material bastante promissor para imobilização de espécies com carga formal positiva. Após a inserção da HRP ao material compósito os estudos realizados com o biossensor resultou em uma sensibilidade de 44 μA mM−1 e LOD de 0,31 μM e LOQ de 0,94 μM para a detecção de H2O2, sendo estes valores muito superiores aos de outros trabalhos presentes na literatura e muito superior ao obtido pelo polímero condutor aplicado isoladamente com a enzima.