Desenvolvimento de um biossensor para detecção de glicose

Abstract

Áreas médicas, farmacêuticas e alimentares têm investido cada vez mais no desenvolvimento de sensores para detecção de glicose, visando distintas aplicações como medição de glicose no sangue humano e monitoramento de cultivos celulares. No desenvolvimento destes sensores, o método de detecção mais empregado e que possui inúmeras vantagens é através do uso da enzima glicose oxidase, que reage especificamente com a glicose. O polipirrol é uma ótima escolha para matriz polimérica onde a enzima pode ser imobilizada por encapsulamento durante a eletropolimerização, técnica simples e de fácil controle. Neste trabalho, foi desenvolvido um biossensor eletroquímico para detecção de glicose a partir da enzima glicose oxidase que, ao reagir com a glicose, gera peróxido de hidrogênio que é oxidado na superfície de um eletrodo de platina. O eletrodo de platina foi modificado com a enzima e o polipirrol por eletropolimerização. Verificou-se que eletrodos de carbono vítreo não possuem superfície catalítica para oxidar/detectar o peróxido de hidrogênio e que a presença de filme polimérico sobre o eletrodo de platina desloca a região de potencial ótima para detecção do peróxido de hidrogênio (a partir de 700 mV) quando comparado com o eletrodo de platina não modificado (a partir de 350 mV). A região de potencial de eletropolimerização do pirrol ocorre a partir de 650 mV. A detecção de glicose só foi possível com um pré-tratamento adequado do eletrodo e com a sobre-oxidação do filme de polipirrol. Observou-se que diversos resultados obtidos se devem à pequena espessura do filme polimérico que permite a detecção das espécies sem impor barreira difusiva significativa. Foram realizadas análises de imagens MEV, testes de difusão de peróxido e testes de difusão de glicose. Além disso, a análise cinética por Michaelis-Menten permitiu obter os parâmetros Km e Imáx (13,65 mM e 0,70 μA, respectivamente). As análises dos espectros de infra-vermelho, apesar de não permitirem inferir a presença de enzima no filme de polipirrol, serviram para caracterizar os compostos através da verificação da presença dos grupos funcionais. Durante a detecção de glicose, obteve-se desvio padrão baixo entre as medições (2,9 %) e um tempo de resposta máximo de 80 segundos. Obteve-se um biossensor estável (92 % de atividade após 12 dias) e reprodutível (desvio padrão de 4,95 %) através do uso de uma metodologia simples onde polimerização e imobilização enzimática ocorrem em uma única etapa. Os intervalos lineares de detecção foram de 0 a 3 mM (R2 = 0,996) e de 0 a 7 mM (R2 = 0,982). A sensibilidade do sensor foi calculada para os dois intervalos: 0,490 e 0,384 μA.mM-1.cm-2; o mesmo foi feito para o limite de detecção: 0,23 e 0,29 mM.