Estruturas dendríticas de ouro e sua aplicação no desenvolvimento de biossensor para determinação de bisfenol a (BPA)

Abstract

Bisfenol A (BPA) é uma substância orgânica usado na produção de policarbonatos e resinas epóxi. A exposição humana ao BPA através de alimentos e água potável pode resultar em doenças cardiovasculares, diabetes, distúrbios neurológicos, câncer de mama e próstata. Este trabalho visa o desenvolvimento de um biossensor baseado na enzima tirosinase para detecção de BPA. Biossensores representam boas alternativas às técnicas convencionais; eles aproveitam a especificidade e a sensibilidade dos sistemas biológicos em dispositivos pequenos e de baixo custo. Na preparação do biossensor, optamos pelo uso de eletrodos impressos de carbono, que constituem células eletroquímicas descartáveis. O substrato à base de carbono consiste em uma mistura de grafite, solventes e ligantes poliméricos. Esta superfície, rica em grupos funcionais de oxigênio, funcionou perfeitamente para realizar a eletrodeposição de ouro a partir de uma solução de íons cloroáuricos utilizando as técnicas de voltametria cíclica e cronoamperometria independentemente. Diferentes morfologias foram observadas por microscopia eletrônica de varredura. Os eletrodos modificados foram utilizados como suporte para a imobilização da enzima tirosinase, permitindo a preparação de um biossensor altamente seletivo e sensível para a detecção do BPA. Além disso, o biossensor proposto mostrou estabilidade a longo prazo e foi aplicado para um teste de recuperação de BPA em água mineral e de torneira. Os eletrodos de grafite também provaram ser um material adequado como plataforma para o desenvolvimento de sensores eletroquímicos. Estruturas de ouro hiper-ramificadas resultaram da eletrodeposição realizada sob condições experimentais semelhantes aos eletrodos impressos de carbono. Além disso, estudos preliminares revelaram a potencial aplicabilidade do eletrodo modificado para a eletrooxidação de BPA em meio alcalino.

Bisphenol A (BPA) is an organic substance used in the production of polycarbonates and epoxy resins. Human exposure to BPA through food and drinking water can result in cardiovascular disease, diabetes, neurological disorders, breast, and prostate cancer. This work aims the development of a biosensor based on the enzyme tyrosinase for BPA detection. Biosensors represent good alternatives to conventional techniques; they take advantage of the specificity and sensitivity of biological systems in small and low-cost devices. In the preparation of the biosensor, we opted for the use of carbon printed electrodes, which constitute disposable electrochemical cells. The carbon-based substrate consists of a mixture of graphite, solvents and polymeric binders. This surface, rich in functional groups of oxygen, worked perfectly to perform the electrodeposition of gold from a solution of chloroauric ions using the techniques of cyclic voltammetry and chronoamperometry independently. Different morphologies were observed by scanning electron microscopy. The modified electrodes were used as support for the immobilization of the enzyme tyrosinase, allowing the preparation of a highly selective and sensitive biosensor for the detection of BPA. Additionally, the proposed biosensor showed long-term stability and was applied for a recovery test of BPA in mineral and tap-water. Graphite pencil electrodes also proved to be a suitable material as a platform for the development of electrochemical sensors. Hyperbranched gold structures resulted from electrodeposition performed under similar experimental conditions to the carbon printed electrodes. Furthermore, preliminary studies revealed the potential applicability of the modified electrode for the electrooxidation of BPA in an alkaline medium.