Desenvolvimento de sensor eletroquímico para compostos fenólicos baseado em catalisadores bimetálicos de cobalto-níquel

Abstract

Os compostos fenólicos são de especial interesse, uma vez que uma grande parte das biomoléculas, como é o caso da dopamina, contém na sua estrutura grupos fenólicos. A quantificação de dopamina, que é um neurotransmissor importante, é relevante uma vez que a variação dos seus níveis no organismo humano está associada ao surgimento de diversas doenças entre elas, a esquizofrenia. A sua concentração no sangue humano varia entre 0,01 e 1 µM, daí o interesse em desenvolver métodos altamente sensíveis. Além disso, como o sangue é uma matriz complexa é importante garantir a seletividade destes para a deteção da dopamina. O objetivo desta dissertação foi desenvolver um sensor eletroquímico para a deteção de dopamina no organismo humano. Na construção deste sensor foram testados diferentes xerogéis de carbono (CX) e, com o intuito de melhorar as suas propriedades eletrónicas, estes foram modificados quer por impregnação (ES) quer por dopagem (IS) com Co(III) e Ni(III),sendo, posteriormente, reduzidos e fosforizados. O comportamento eletroquímico dos diferentes materiais obtidos foram caraterizados recorrendo a duas sondas, o K3 [Fe(CN)6 ] e a hidroquinona (HQ). Ainda que todos os materiais sejam aptos para a deteção de compostos fenólicos, o (CoNi)red@CX(ES) e o CoNiP@CX(ES) foram os que mostraram ser mais sensíveis para a deteção da sonda de HQ, representativa dos compostos fenólicos. Os resultados obtidos por DPV para a quantificação da dopamina mostraram que os sensores desenvolvidos apresentaram uma elevada sensibilidade, nomeadamente de 24,47 A M-1 cm-2 e 99,96 A M-1 cm-2 para o (CoNi)red@CX6,0(ES)/GCE e CX6,0(ES)/GCE, respetivamente. Simultaneamente, os limites de deteção e quantificação foram baixos, 8,0 e 25,0 nM (para o (CoNi)red@CX6,0(ES)/GCE); e 4,7 e 14,0 nM (para o CX6,0(ES)/GCE), respetivamente. Relativamente à seletividade não se verificou interferência por parte do ácido ascórbico na resposta de nenhum dos dois sensores, enquanto que o ácido úrico mostrou interferir na resposta do (CoNi)red@CX6,0(ES)/GCE.

Phenolic compounds are of special interest, since a large part of biomolecules, such as dopamine contain phenolic groups in their structure. The quantification of dopamine, which is as important neurotransmitter, is relevant since the variation in its levels in the human body is associated with the emergence of several diseases, including schizophrenia. Its concentration in human blood varies between 0.01 and 1 µM, hence the interest in developing highly sensitive and selective methods for dopamine’s detection in complex media. The objective of this dissertation was to develop an electrochemical sensor for the detection of dopamine in the human body. In the construction of this sensor, different carbon xerogels (CX) were tested and, in order to improve their electronic properties, they were modified either by impregnation (ES) or by doping (IS) with Co(III) and Ni(III), being subsequently reduced and phosphorized. The electrochemical behavior of the different materials obtained were characterized using two probes, K3 [Fe(CN)6 ] and hydroquinone (HQ). Although all the materials are suitable for detecting phenolic compounds, (CoNi)red@CX(ES) and CoNiP@CX(ES) were those that proved to be most sensitive for the detection of the HQ probe, representative of phenolic compounds. The results obtained by DPV for the quantification of dopamine showed that the developed sensors had a high sensitivity, namely 24,47 A M-1 cm-2 and 99,96 A M-1 cm-2 for (CoNi)red@CX6,0(ES)/GCE and CX6,0(ES)/GCE, respectively. At the same time, the detection and quantification limits were low, 8.0 and 25.0 nM (for (CoNi)red@CX6,0(ES)/GCE); and 4.7 and 14.0 nM (for CX6,0(ES)/GCE), respectively. Regarding selectivity, there was no interference from ascorbic acid in the response of either sensor, while uric acid was found to interfere with the response of (CoNi)red@CX6,0(ES)/GCE.