Sensing with chemically and biologically modified carbon electrodes. A review

Gilmartin, Markas A. T.; Hart, John P.

doi:10.1039/an9952001029

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“…A exploração de materiais biológicos tem se constituído em um fator positivo para o desenvolvimento da Química Analítica, promovendo avanços significativos sob os pontos de vista teórico, metodológico e aplicativo nos mais diferentes campos desta disciplina. Em relação à Eletroanalítica, nos últimos anos tem sido dada uma grande ênfase aos biossensores 8,94,95 . Utilizando-se componentes biológicos, tais como enzimas e anticorpos, estes dispositivos têm demonstrado alta seletividade, sensibilidade e baixo custo, podendo ser empregados em métodos analíticos quase específicos para a determinação de compostos alvos 6,96,97 .…”

Section: Eletrodos Modificados Com Sam -Análise De Compostos Orgânicosunclassified

“…(ii) pelo auxílio de mediadores, livres em solução ou imobilizados juntamente com a enzima (biossensores de segunda geração) e, finalmente, (iii) pela transferência eletrônica direta entre a superfície do eletrodo e o centro ativo da enzima (biossensores de terceira geração) 95 . A utilização de SAM no desenvolvimento de biossensores apresenta potencialidade para aumentar o desempenho analítico dos três diferentes tipos de biossensores.…”

Section: Eletrodos Modificados Com Sam -Análise De Compostos Orgânicosunclassified

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Emprego de monocamadas auto-organizadas no desenvolvimento de sensores eletroquímicos

Freire¹,

Pessôa²,

Kubota³

2003

Quím. Nova

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Recebido em 18/7/02; aceito 9/10/02 SELF-ASSEMBLED MONOLAYERS APPLICATIONS FOR THE DEVELOPMENT OF ELECTROCHEMICAL SENSORS. Selfassembled monolayers (SAMs) modified electrodes exhibit unique behavior that can greatly benefit electrochemical sensing. This brief review highlights the applications of SAM modified electrodes in electroanalytical chemistry. After a general introduction, which includes the approaches for SAM development, different electrochemical systems for detecting inorganic and organic species are described and discussed. Special attention to the coupling of biological sensing element to the SAM is given, which can selectively recognize the analyte. Future prospects are also evaluated.Keywords: chemically modified electrodes; self-assembled monolayers; electrochemical sensors. INTRODUÇÃOO desenvolvimento de sensores eletroquímicos é uma das áreas de maior e mais rápido crescimento dentro da Química Analítica, principalmente devido aos novos desafios impostos por amostras de interesse industrial, clínico e ambiental, que têm levado a uma crescente busca por sensores com melhores características, tais como alta sensibilidade, seletividade e estabilidade [1][2][3][4][5][6][7][8] . Apesar da grande versatilidade e perspectivas apresentadas pelos sensores eletroquímicos, a utilidade de um eletrodo é muitas vezes limitada devido a uma passivação gradual de sua superfície, que é conseqüência principalmente da adsorção dos produtos da própria reação de óxido-redução utilizada na detecção, ou ainda, dos sub-produtos destas reações que podem se polimerizar e se depositar sobre a superfície dos eletrodos 6 . Além disso, a sensibilidade de muitos analitos importantes pode ser prejudicada em função da cinética de transferência de elétrons entre estes compostos e os materiais dos eletrodos ser excessivamente lenta 9 . Uma outra limitação é a dificuldade de discriminar entre compostos alvos que possuam características redox similares 9 . Uma área que oferece grande potencial para minimizar os problemas acima descritos, e conseqüentemente para aumentar a aplicabilidade e eficiência dos sensores eletroquímicos, é a que compreende os chamados eletrodos quimicamente modificados (EQM) 9,10 . A habilidade para controlar e manipular deliberadamente as propriedades das superfícies dos eletrodos pode proporcionar uma variedade de efeitos atrativos, levando a superfícies com características que podem contornar efetivamente muitos dos problemas apresentados pelos sensores eletroquímicos tradicionais.Estudos experimentais, suportados pela teoria, têm mostrado que a velocidade de transferência de elétrons pode ser sensivelmente afetada em função da modificação da superfície dos eletrodos 11. A classificação das reações do eletrodo pode ser feita com base no grau de interação entre os reagentes e a superfície do eletrodo, ocorrida durante o estado de transição da transferência de elétrons 12 . Os processos de transferência de elétrons onde as interações entre as espécies reagentes e a superfície do eletrodo são fracas e não es...

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Section: Eletrodos Modificados Com Sam -Análise De Compostos Orgânicosunclassified

Emprego de monocamadas auto-organizadas no desenvolvimento de sensores eletroquímicos

Freire¹,

Pessôa²,

Kubota³

2003

Quím. Nova

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“…Moreover, they exist in a variety of forms as glassy carbon, carbon fibres, graphite pastes and carbon films (Gilmartin and Hart, 1995). Unfortunately, these electrodes require a high overpotential to detect H 2 O 2 (Iannello and Iacynych, 1981), further reducing the selectivity of the sensors.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Prussian Blue based screen printed biosensors with improved characteristics of long-term lifetime and pH stability

Ricci

Amine²,

Palleschi

et al. 2003

Biosensors and Bioelectronics

328

152

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The promising advantages of Prussian Blue (PB) as catalyst and of the thick film screen printing technology have been combined to assemble sensors with improved characteristics for the amperometric determination of H 2 O 2 . PB-modified screen printed electrodes were applied to detect H 2 O 2 at an applied potential of (/0.05 V versus the internal screen printed Ag pseudoreference electrode, showing a detection limit of 10 (7 mol l (1 , a linearity range from 10 (7 to 5 )/10 (5 mol l (1 , a sensitivity of 234 mA mmol l (1 cm (2 , and a high selectivity. Improved stability at alkaline pH values was also observed, which made possible their use with enzymes having an optimum basic pH. Then, the immobilisation of a single enzyme (glucose oxidase (GOD) or choline oxidase (ChOX)) or of two enzymes, acetylcholinesterase (AchE) coimmobilised with ChOX, has been performed on the surface of PB modified screen-printed electrodes (SPEs) using glutaraldehyde and Nafion † . ChOX has been selected as an example of enzyme working at alkaline pH. The choline biosensors showed a detection limit of 5 )/10 (7 mol l (1 , a wide linearity range (5 )/10 (7 Á/ 10 (4 mol l (1 ), a high selectivity and a remarkable long term stability of 9 months at 4 8C, and at least 4 weeks at room temperature. Similar analytical characteristics and stability were observed with the acetylcholine biosensors. #

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“…O desenvolvimento e aplicação de eletrodos modificados (EM) [3][4][5][6][7] , tem tido crescente interesse nas áreas de ciências e tecnologia, com aplicação em diversos campos de pesquisa, tais como eletrocatálise, síntese eletroorgânica, conversão de energia solar e, principalmente, em eletroanálise e sensores químicos. A denominação de eletrodos quimicamente modificados foi sugerida por Murray et al na década de 70 para definir eletrodos com espécies quimicamente ativas devidamente imobilizadas na superfície desses dispositivos 8 .…”

Section: Introductionunclassified

“…do modificador, possibilitando assim o desenvolvimento de dispositivos com resposta adequada para vários propósitos e aplicações. Nesse aspecto, são encontradas na literatura diversas revisões que descrevem as diferentes estratégias para construção de eletrodos modificados [3][4][5][6][7][8][9] .…”

Section: Introductionunclassified

Determinação voltamétrica por redissolução anódica de Cu(II) em águas residuárias empregando um eletrodo de pasta de carbono modificado com quitosana

Janegitz¹,

Marcolino‐Júnior²,

Fatibello‐Filho³

2007

Quím. Nova

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Recebido em 24/10/06; aceito em 9/3/07; publicado na web em 6/8/07 ANODIC STRIPPING VOLTAMMETRIC DETERMINATION OF COPPER (II) IN WASTEWATERS USING A CARBON PASTE ELECTRODE MODIFIED WITH CHITOSAN. The electrochemical applications of a CPE modified with chitosan for the determination of Cu(II) in wastewater samples using anodic stripping voltammetry are described. The best voltammetric response was observed for a paste containing 25% m/m of chitosan. A 0.10 mol L -1 NaNO 3 solution (pH 6.5) as supporting electrolyte, a pre-concentration potential of -0.20 V, pre-concentration time of 270 s and a scan rate of 25 mV s -1 were selected. The calibration graph was linear in the Cu(II) concentration range from 2.0 x 10 -7 to 7.4 x 10 -6 mol L -1 , with a detection limit of 8.3 x 10 -8 mol L -1 .Keywords: chitosan; copper(II); stripping analysis. INTRODUÇÃOO desenvolvimento de procedimentos analíticos que permitam determinar concentrações baixas de íons metálicos em águas naturais e/ou residuárias é de extremo interesse e vem sendo objeto de estudo recente em química analítica. Com o advento das técnicas eletroanalíticas, os sensores eletroquímicos ganharam um importante espaço nas diversas áreas de pesquisa 1,2 .O desenvolvimento e aplicação de eletrodos modificados (EM) 3-7 , tem tido crescente interesse nas áreas de ciências e tecnologia, com aplicação em diversos campos de pesquisa, tais como eletrocatálise, síntese eletroorgânica, conversão de energia solar e, principalmente, em eletroanálise e sensores químicos. A denominação de eletrodos quimicamente modificados foi sugerida por Murray et al. na década de 70 para definir eletrodos com espécies quimicamente ativas devidamente imobilizadas na superfície desses dispositivos 8 . O EM é construído adicionando-se espécies quimicamente ativas imobilizadas no substrato do eletrodo, com o objetivo de pré-estabelecer e controlar a natureza físico-química da interface eletrodo/solução. A modificação do eletrodo normalmente confere a este as características físico-quími-cas (reatividade, seletividade etc.) do modificador, possibilitando assim o desenvolvimento de dispositivos com resposta adequada para vários propósitos e aplicações. Nesse aspecto, são encontradas na literatura diversas revisões que descrevem as diferentes estratégias para construção de eletrodos modificados 3-9 .A introdução da pasta de carbono e suas primeiras aplicações estão relacionadas com o grupo de Adams 10 que estudou algumas características básicas e algumas aplicações para os eletrodos de pasta de carbono. No final da década de 70 surgiram vários trabalhos empregando modificações dos eletrodos, sendo o início dos anos 80 um marco na história dos eletrodos de pasta de carbono modificados, quando se desenvolveu um sensor modificado com dimetilglioxima para a determinação de íons Ni(II) 11 . Neste trabalho, verificou-se que o uso de um reagente seletivo clássico proporcionou aumento significativo da seletividade do eletrodo.A superfície dos eletrodos de pasta de carbono é muito complexa, com muitas po...

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Sensing with chemically and biologically modified carbon electrodes. A review

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Emprego de monocamadas auto-organizadas no desenvolvimento de sensores eletroquímicos

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Prussian Blue based screen printed biosensors with improved characteristics of long-term lifetime and pH stability

Determinação voltamétrica por redissolução anódica de Cu(II) em águas residuárias empregando um eletrodo de pasta de carbono modificado com quitosana

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