A utilização de materiais obtidos pelo processo de sol-gel na construção de biossensores

Abstract

Recebido em 17/8/01; aceito em 31/10/01 THE UTILIZATION OF MATERIALS OBTAINED BY THE SOL-GEL PROCESS IN BIOSENSORS CONSTRUCTION. The use of sol-gel materials to develop new biosensors has received great attention due to its characteristics and versatility of sol-gel process. An overview is presented of the state-of-the-art of electrochemical biosensors employing sol-gel materials. Lowtemperature, porous sol-gel ceramics represent a new class for the immobilization of biomolecules. The rational design of solgel sensing materials, based on the judicious choice of the starting alkoxide, encapsulated reagents, and preparation conditions, allows tailoring of material properties in a wide range, and offers great potential for the development of electrochemical biosensors.Keywords: biosensors; sol-gel process; electrochemical sensors. INTRODUÇÃOAtualmente muitos procedimentos analíticos necessitam de uma instrumentação complexa e pessoal altamente especializado. Os sensores químicos são dispositivos pequenos, robustos, portáteis, de fácil manipulação e não necessitam da adição contínua de reagentes para a sua operação podendo, assim, fornecer informações confiáveis continuamente. Portanto, o sensor químico tem sido um elemento chave na instrumentação analítica dispensando, em muitos casos, a utilização de aparelhos complexos e a necessidade de uma enorme infra-estrutura de suporte.Os sensores eletroquímicos têm apresentado maior desenvolvimento nos últimos anos, devido à crescente necessidade de testes analíticos simples, rápidos e baratos para a determinação de importantes compostos químicos e biológicos em concentrações muito baixas. Os principais sensores eletroquímicos podem ser classificados como: potenciométricos, amperométricos, voltamétricos e condutométricos, sendo os sensores amperométricos os de maior destaque [1][2][3][4][5][6][7] . Devido à crescente necessidade de identificação e quantificação de metabólitos de forma rápida, específica e em quantidades de amostras muito pequenas (líquidos corpóreos) no campo da medicina, ocorreu o desenvolvimento dos biossensores. OS BIOSSENSORESOs biossensores podem ser definidos como um sensor químico cujo reconhecedor é um componente biológico ativo, o que significa que um processo bioquímico é a fonte do sinal analítico. Assim uma das características dos biossensores, é a sua alta seletividade com relação a um determinado analito 8,9 . A construção de um biossensor baseia-se na comunicação de duas partes: o componente biológico ativo (o reconhecedor) e um transdutor. A primeira faz o reconhecimento de uma determinada substância por meio de uma reação bioquímica específica, gerando uma variação na concentração de prótons, a liberação de gases, a emissão ou a absorção de luz, a emissão de calor, uma variação de massa, uma mudança no estado de oxidação do analito, etc; e a segunda, converte a energia destes eventos numa forma mensurável, como uma variação de corrente, potencial, temperatura e outros 10 . Assim, diferentes componentes biológicos podem ser utilizados na co...

Electrochemical sensors: a powerful tool in analytical chemistry

“…The use of a sol-gel matrix to develop new biosensors has been reviewed by Alfaya and Kubota. 117 Kubota and co-workers 118 have also described a flow system method for continuous determination of phenolic compounds in environmental matrices employing lacase and tyrosinase-based biosensors as detector.s The use of a DNA biosensor has been investigated by Serrano and co-workers. [119][120] The authors have demonstrated that the use of a DNA biosensor is a very promising tool for the investigation and study of the action of selected drugs.…”

“…Screen-printing equipment and inks for screen printed preparations are commercially available 156 and applications in a variety of situations are described in the literature. [116][117][118][119][120] Chemically modified electrodes may also be produced by incorporating specific reagents into the screen-printing inks, increasing the selectivity and detectability of measurements. The modest cost of screen printed electrodes, coupled with their versatility allow the production of disposable devices, which are relevant to industrial laboratories.…”

Otimizaçâo das condições de preparação de eletrodos à base de carbono cerâmico utilizando-se planejamento fatorial

“…6 Existem inúmeras vantagens destes materiais em relação aos demais eletrodos à base de carbono, sendo que a principal delas consiste na combinação das propriedades do processo sol-gel (tal como alta área superficial) e a condutividade dos materiais de carbono, possibilitando a obtenção de um eletrodo de superfície renovável similar ao eletrodo de pasta de carbono, porém mais robusto e de maior estabilidade. [7][8][9][10][11] O método de preparação do eletrodo de carbono cerâmico influencia diretamente nas suas propriedades condutoras, mecânicas e morfológicas, sendo estas refletidas na resposta eletroquímica do eletrodo. A maior parte das diferentes configurações de eletrodos de carbono cerâmico descritas na literatura utiliza precursores hidrofóbicos, em particular o metiltrimetoxissilano, para a construção de sensores eletroquímicos.…”

Otimização da preparação de eletrodo de pasta de carbono contendo riboflavina imobilizada em suporte inorgânico

“…Atualmente, reagentes incorporados sobre a superfície de sílica gel e sílica sol-gel têm se tornado um procedimento comum para obtenção de suportes para catalisadores 30,31 , materiais para empacotar colunas em cromatografia líquida de alta eficiência 32 , adsorventes de íons metálicos 33 e matrizes para imobilização de várias espécies, tais como enzimas 34 e mediadores de elétron 34 . Esta performance faz da sílica uma excelente matriz a ser utilizada em eletrodos modificados.…”

“…Baseado neste contexto, materiais que permitam a imobilização de mediadores e moléculas biológicas são de grande potencial para o desenvolvimento de sensores e biossensores 26 . Vários trabalhos foram publicados [27][28][29] , utilizando zeólitas, argilas, fosfato de zircônio e sílica modificada como suportes para imobilização.Atualmente, reagentes incorporados sobre a superfície de sílica gel e sílica sol-gel têm se tornado um procedimento comum para obtenção de suportes para catalisadores 30,31 , materiais para empacotar colunas em cromatografia líquida de alta eficiência 32 , adsorventes de íons metálicos 33 e matrizes para imobilização de várias espécies, tais como enzimas 34 e mediadores de elétron 34 . Esta performance faz da sílica uma excelente matriz a ser utilizada em eletrodos modificados.…”