Enzymeless biosensors: uma nova área para o desenvolvimento de sensores amperométricos

Abstract

Recebido em 21/1/01; aceito em 11/5/01 ENZYMELESS BIOSENSORS: A NOVEL AREA FOR THE DEVELOPMENT OF AMPEROMETRIC SENSORS. The aim of this work is to describe the recent area that it has been developed for the construction of amperometric sensors, with the purpose to make possible a more effective electron transfer between enzyme and electrode. The advances reported in the literature will be described, such as enzymatic configurations that can be mimic using the chemistry of the artificial enzymes.Keywords: enzymeless biosensors; electron transfer; modified electrode. INTRODUÇÃODurante décadas uma das principais preocupações na construção de biossensores amperométricos centralizou-se na velocidade de transferência de elétrons do sítio ativo da enzima para a superfície do eletrodo 1-3 . Isto põe-se claramente em evidência, quando observa-se todas as transformações através das quais os biossensores tem passado, a procura de uma maior seletividade e eficiência na transferência de elétrons. Os biossensores da primeira geração, baseados na eletroatividade do substrato ou produto da reação enzimática, apresentavam problemas de interferências devido à necessidade de potenciais muito altos 4 . Na tentativa de diminuir estes potenciais, surgiram os biossensores de segunda geração, onde o emprego de mediadores de elétrons, tinham como função o transporte (shuttling) de elétrons entre a enzima e o eletrodo 4 . Entretanto, esta configuração pode apresentar problemas de interferências, uma vez que, este arranjo pode facilitar também a transferência de elétrons proveniente de reações redox paralelas à reação entre a enzima e o substrato. Com o intuito de superar estes problemas, uma nova categoria de biossensores chamada de terceira geração tem sido proposta a menos de uma década 4 . Esta é baseada na transferência direta de elé-trons entre enzima e eletrodo na ausência de mediadores, sendo esta uma característica que a torna bastante vantajosa, já que promove uma maior seletividade, a medida que eles operam em potenciais mais próximos ao da própria enzima, diminuindo como conseqüên-cia reações interferentes, assim como, dispensando o uso de outros reagentes na seqüência das reações enzimáticas. Grupos de pesquisas têm publicado que uma transferência de elétrons eficiente é conseguida, através de uma diminuição ou remoção da camada protetora de proteínas ao redor do sítio ativo da enzima, sem perder a seletividade e ao mesmo tempo aumentando a sensibilidade oferecida pelos "biossensores" construídos desta forma.Neste sentido, o trabalho desenvolvido por Lötzbeyer e colaboradores 5,6 se faz bastante interessante já que eles compararam a enzima HRP (horseradish peroxidase) nativa com a mini-enzima MP-11 (micro peroxidase 11) e a hemina, ambas fragmentos do citocromo c (Figura 1), concluindo que: (i) A concentração de sítios ativos pode aumentar significativamente, comparada com enzimas grandes, quando mini-enzimas são imobilizadas na forma de monocamada na superfície de um eletrodo de ouro. (ii) A diferença na velocidade de transf...

Construction of a New Sensor with Ruthenium Complex Anchored in Functionalized Silica and Their Application in Determination of Ascorbic Acid in Industrial Fruit Juice

“…The development of chemically modified electrodes (CME) and their application in electroanalytical techniques have been extensively revised [1,2]. The chemically modified electrodes have characteristics such as: selectivity, high sensitivity and simplicity of monitoring the analyte of interest, without previous treatment of the sample [3].…”

“…There is also a great interest in the modification of silicas by organic compounds that can act as ligands for the coordination of metallic ions in theirsurface and used in the construction of chemically modified electrodes of carbon paste electrodes (CPE), in the study of the electrochemical behavior of these anchored complexes, in electroanalysis and electrocatalysis [1][2][3][4][5][6][7].…”

Studies of the Electrochemical Degradation of Acetaminophen Using a Real‐Time Biomimetic Sensor

“…In recent work we have developed alternative methodologies to quantify a variety of pollutants based on the use of biomimetic sensors, which can be considered to be a new class of electrochemical biosensors [11,12]. These devices, which possess characteristics similar to those of an enzymatic biosensor, allow analyses of different matrix types to be performed with precision, accuracy, selectivity and sensitivity.…”

Development of Biomimetic Sensor for Fast and Sensitive Detection of Norfloxacin

“…Biomimetic sensors (or enzymeless biosensors) are based on the use of synthetic analogues of natural enzymes [9,10], and result from attempts to produce chemical sensors that are more stable and durable than conventional biosensors based on biological materials such as enzymes or antibodies. These devices aim to overcome limitations of conventional enzymatic biosensors, such as availability, cost and enzyme instability, as well as to improve electronic transfer between electrode/active site (biomimetic catalyst/substrate), since in *Address correspondence to this author at the Departamento de Química Analítica -IQ, Universidade Estadual Paulista,14801-970 Araraquara-SP, Brazil; Tel: +55-16330-16620; E-mail: mpilar@iq.unesp.br biomimetic sensors the "active site" is free, in contrast to enzymes, where the active site is surrounded by a dense layer of residual amino acids [9,10].…”

“…These devices aim to overcome limitations of conventional enzymatic biosensors, such as availability, cost and enzyme instability, as well as to improve electronic transfer between electrode/active site (biomimetic catalyst/substrate), since in *Address correspondence to this author at the Departamento de Química Analítica -IQ, Universidade Estadual Paulista,14801-970 Araraquara-SP, Brazil; Tel: +55-16330-16620; E-mail: mpilar@iq.unesp.br biomimetic sensors the "active site" is free, in contrast to enzymes, where the active site is surrounded by a dense layer of residual amino acids [9,10].…”