Biossensores estruturados com polímeros condutores para detecção de glicose

Abstract

A monitorização da glicemia é a forma mais popular de acompanhar o tratamento do diabetes e entender o funcionamento do organismo em relação a certos alimentos, à prática de atividades físicas e à administração de medicamentos. O presente trabalho teve como objetivo a produção de sensores para detecção de glicose, utilizando polipirrol (PPi) disperso, poli(3,4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT) submetido a tratamento corona ou poli(hidroximetil-3,4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT-OH) como transdutores e glicose oxidase (GOx) como enzima responsável pela catálise da glicose. O polipirrol foi obtido em dispersão através de síntese química com poli (óxido de etileno) (PEO), para facilitar o método de aplicação no sensor por casting, enquanto que o PEDOT e o PEDOT-OH foram sintetizados eletroquimicamente proporcionando excelente cobertura do eletrodo de trabalho. A enzima GOx foi imobilizada por adsorção sobre os três diferentes sensores produzidos com PPi/PEO, PEDOT ou PEDOT-OH, ainda foi produzido um biossensor com GOx imobilizada por entrapment ou confinamento durante a síntese eletroquímica do PEDOT-OH, com o propósito de avaliar o melhor método de imobilização enzimática para a produção de um biossensor sensível e seletivo. A morfologia e as estruturas dos biossensores foram analisados por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva de raios-X, microscopia de força atômica, espectroscopia no infravermelho e espectroscopia RAMAN. A eletroatividade dos polímeros e das etapas de desenvolvimento dos sensores foi verificada com voltametria cíclica. Provou-se, através de analises de cronoamperometria, que os sensores desenvolvidos são capazes de detectar diferentes concentrações de glicose, além de obter a equação característica, que determina a densidade de corrente elétrica em função da concentração de substrato utilizado. O sensor de PEDOT-OH não necessitou da enzima GOx para a detecção de glicose, inclusive em amostras sanguíneas.

Blood glucose monitoring is the most popular way of monitoring the treatment of diabetes and understanding the functioning of the body in relation to certain foods, the practice of physical activity and medication administration. This study aimed to produce sensors for glucose detection using dispersed polypyrrole (PPi), poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) subjected to corona treatment or poly(hydroxymethyl-3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT -OH) as transducers and glucose oxidase (GOx) as the enzyme responsible for the catalysis of glucose. The polypyrrole dispersion was obtained by chemical synthesis with poly(ethylene oxide) (PEO), in order to facilitate the application method in the sensor by casting, while the PEDOT and PEDOT-OH were synthesized electrochemically providing excellent cover to work electrode. The GOx enzyme was immobilized by adsorption on three different sensors made with PPi/PEO, PEDOT or PEDOT-OH; it was also produced a biosensor with GOx immobilized by entrapment during the electrochemical synthesis of PEDOT-OH, with the purpose of evaluating the best method for enzyme immobilization for producing a sensitive and selective biosensor. The morphology and structures of biosensors were analyzed by scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray, atomic force microscopy, infrared spectroscopy and Raman spectroscopy. The electroactivity of polymers and sensor development stages was checked with cyclic voltammetry. It has been proven through analysis of chronoamperometry that it was developed sensors capable of detecting different concentration of glucose and allow the obtaining of the characteristic equation, which determines the current density as a function of the substrate concentration used. The PEDOT-OH sensor does not require the GOx enzyme for the detection of glucose, including blood samples.