Biossensor enzimático eletroquímico para detecção do pesticida carbaril utilizando filme funcional de polipirrol

Abstract

Este trabalho teve como objetivo estudar as propriedades ópticas, morfológicas, estruturais e eletroquímicas de filmes de nanocompósitos de polipirrol contendo nanopartículas de ouro e como dopantes simultâneos índigo carmim e dodecilsulfato. Afim de obter uma superfície favorável para a imobilização da enzima acetilcolinesterase para aplicar como biossensor eletroquímico para detecção do pesticida carbaril, diferentes filmes de nanocompósitos foram sintetizados variando a concentração de dodecilsulfato abaixo e acima da sua concentração micelar critica. Os eletrodos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, miscroscopia de força atômica, ângulo de contato, voltametria cíclica, espectroscopia de ultravioleta visível, espectroscopia Raman e por análises de espectroscopia Raman in situ. A presença de dodecilsulfato contribuiu para o aumento da rugosidade, hidrofobicidade, grau de oxidação, condutividade e área superficial eletroativa do polímero, que facilita o transporte e a difusão de carga durante o processo redox. As análises eletroquímicas de voltametria cíclica sugeriram que o filme sintetizado com concentração de dodecilsulfato abaixo da concentração micelar crítica foi o mais adequado para a aplicação como biossensor Esta técnica eletroquímica também foi utilizada para determinar os parâmetros experimentais para a detecção do pesticida carbaril. O biossensor foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia Raman, demonstrando sucesso na imobilização da enzima acetilcolinesterase. A detecção do pesticida carbaril, baseada na inibição da enzima, foi realizada através de medidas de cronoamperometria. O biossensor apresentou um limite de detecção de 0,06 ng.mL-1, estando abaixo da concentração de limite máximo permitido para o uso desse pesticida em águas salinas. Este limite de detecção apresentou menor valor quando comparado a outros trabalhos reportados na literatura.

In this work we have investigated the optical, morphological, structural and electrochemical properties of polypyrrole nanocomposite films containing gold nanoparticles and as simultaneous dopants indigo carmine and dodecylsulfate. In order to achieve a suitable surface for immobilization of acetylcholinesterase enzyme to apply as electrochemical biosensor for detecting the pesticide carbaryl, different nanocomposites films were synthesized by changing the concentration of dodecylsulfate below and above its critical micellar concentration. The electrodes were characterized by scanning electron microscopy, atomic force microscopy, contact angle, cyclic voltammetry, ultraviolet visible spectroscopy, Raman spectroscopy and in situ Raman spectroscopy. The presence of dodecyl sulfate contributed to an increase in roughness, hydrophobicity, oxidation degree, conductivity and electroactive surface area of the polymer, which facilitates the transport and diffusion of charge during the redox process. The electrochemical analysis suggested that synthesized film with dodecylsulphate below the critical micellar concentration are more suitable for the application as biosensors. This electrochemical technique was also used to determine the experimental parameters for the detection of the pesticide carbaryl The biosensor was characterized by scanning electron microscopy and Raman spectroscopy, showing success in the immobilization of the acetylcholinesterase enzyme. Detection of the pesticide carbaryl, based on the inhibition of acetylcholinesterase enzyme, was performed by chronoamperometry measurements. The biosensor presented a detection limit of 0.06 ng.mL-1, below the maximum concentration allowed in salt water for this pesticide. This detection limit is lower than that in other works reported in the literature.