Células e eletrodos

3.3.1 Eletrodos

Durante o desenvolvimento de todos os experimentos eletroquímicos, foi utilizado um sistema convencional de três eletrodos: eletrodo de referência (ER), eletrodo auxiliar (EA) e eletrodo de trabalho (ET).

3.3.1.1 Eletrodo de referência

Como eletrodo de referência, foi utilizado o eletrodo de Ag/AgCl em KCl saturado, fabricado no Laboratório de Eletroquímica da UFPE (Figura 19).

O eletrodo consiste em um fio de prata (Ag) de 40 mm de comprimento e 1 mm de diâmetro, envolvido em uma camada de cloreto de prata (AgCl) (obtida por eletrodeposição), imerso em uma solução de KCl (Merck) saturado, no interior de um corpo de vidro de 60 mm de comprimento, com 6 mm de diâmetro na extremidade superior e 4 mm de diâmetro na inferior. Na extremidade superior, o fio de prata foi fundido a um fio de cobre de mesmas dimensões e essa conexão foi revestida por uma resina epóxi (Polipox – CMR029-N) que tem a dupla função de isolar o eletrodo e proteger a união entre os dois fios metálicos. Na extremidade inferior do corpo de vidro, utilizou-se uma junção porosa Vycor (Bioanalytical Systems), afixada com auxílio de um tubo termoretrátil de teflon. Após a confecção, o eletrodo foi armazenado em uma solução de KCl saturada, garantindo-lhe uma maior vida útil.

A limpeza do eletrodo foi efetuada somente com enxágüe em água para eliminar qualquer resíduo da solução de cloreto de potássio utilizado no armazenamento, permitindo assim sua posterior utilização experimental.

Raimundo Rômulo Martins Júnior 79 Fio de Cu Fio de Ag recoberto com Vycor Solução de KCl, sat.

Figura 19: Eletrodo de referência de Ag/AgCl, KCl saturado.

3.3.1.2 Eletrodo auxiliar

Utilizou-se como eletrodo auxiliar um fio de platina (Pt) com 40 mm de comprimento e 1 mm de diâmetro, conectado a um fio de cobre (30 mm de comprimento e 1 mm de diâmetro), cujo ponto de conexão foi revestido com resina epóxi, como ilustra esquematicamente a Figura 20.

O eletrodo então confeccionado foi armazenado em uma caixa de acrílico, depositada no interior de um dessecador com sílica ativada, e, antes da utilização foi imerso durante 5 minutos em ácido nítrico concentrado, seguido de enxágüe em água MilliQ-plus.

Raimundo Rômulo Martins Júnior 80

3.3.1.3 Eletrodo de trabalho

Lâminas de vidro comum (n = 1,515 em λ = 632,8 nm) [166], tendo aproximadamente 1 mm de espessura e medindo 25 mm x 75 mm, foram utilizadas como substratos para crescimento do filme de 50 nm de ouro (99,99% de pureza), para posterior utilização como eletrodo de trabalho e como interface para obtenção dos plásmons superficiais na detecção da proteína adsorvida. O processo de confecção do eletrodo de trabalho de filme fino de ouro é descrito na seção 3.4 deste capítulo.

3.3.2 Célula eletrolítica EIS-SPR

Foi necessária a construção de uma célula, especialmente projetada para realização das medidas de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS), que pudesse ser aplicada simultaneamente ao sistema óptico de Ressonância de Plásmons de Superfície (SPR) na caracterização da adsorção de biomoléculas. A Figura 21 mostra o desenho técnico da célula EIS-SPR.

A célula foi confeccionada em teflon, com dimensões de 50 mm x 45 mm x 25 mm (C x L x A). A parte superior possui uma abertura circular de 30 mm de diâmetro. Para garantir a vedação da célula no sistema montado foi confeccionada na borda de cada orifício uma ranhura, onde é encaixado o anel de vedação (o-ring). A abertura superior da célula foi vedada com uma tampa em teflon (36 mm x 40 mm x 17 mm) parafusada no corpo da célula. Na região central da tampa, foram abertos dois orifícios de 5 mm de diâmetro e mais dois orifícios de 4 mm de diâmetro. O centro da lateral de menor comprimento da célula possui uma abertura circular com 10 mm de diâmetro, que é vedado com um anel de borracha ao substrato metalizado, e a superfície do filme fino de ouro forma a tampa lateral da célula em conjunto com o prisma de BK7 (SCHOTT).

Raimundo Rômulo Martins Júnior 81

Figura 21: Desenho técnico da célula EIS-SPR.

Antes do uso, a célula EIS-SPR foi enxaguada com água MilliQ-plus e, após sua utilização, lavada novamente em água MilliQ-plus, em seguida, foi imersa em acetona e submetida a agitação de ultra-som por 10 minutos. Finalmente, a célula foi lavada novamente com água MilliQ-plus por mais cinco minutos e guardada imersa em ácido sulfúrico concentrado até a utilização seguinte.

Raimundo Rômulo Martins Júnior 82

3.3.2.1 Conjunto integrado prisma-célula

A Figura 22 ilustra como foi realizada a fixação do conjunto prisma/eletrodo de filme fino de Au/célula EIS-SPR. O anel de borracha (o-ring) da cavidade superior é pressionado pela tampa de teflon, que é parafusada ao corpo da célula. O anel de borracha da cavidade lateral da célula pressiona e faz contato físico com a superfície do filme fino de ouro (eletrodo). A face do substrato de vidro, sem filme metálico, faz contato óptico com a face de maior comprimento (hipotenusa) do prisma de vidro de BK7 (SCHOTT), com cada face medindo 25 mm x 25 mm x 35 mm (n = 1,516 em λ = 670 nm), através de um óleo casador de índice de refração (Nujol, n = 1,48; medido experimentalmente através de um refratômetro de Abbe, t = 22 ± 2 ºC). O prisma é fixado no centro da abertura lateral da célula com auxilio de uma peça em aço, cujo formato é semelhante a uma prensa (Figura 23).

Figura 22: Ilustração da montagem do conjunto prisma/ eletrodo de filme fino de ouro/célula EIS-SPR.

Raimundo Rômulo Martins Júnior 83

a

b

c

d

Figura 23: Foto do processo de acoplamento das partes integrantes da célula EIS-SPR. a) peça em aço para fixar o prisma na célula com o eletrodo; b) célula EIS-SPR em teflon; c) conjunto peça em aço, célula e prisma e d) eletrodo de filme fino de ouro.

3.3.3 Eletrólito Suporte e Solvente

Foi utilizada uma solução de cloreto de sódio (n = 1,333 em λ = 670 nm) como eletrólito suporte numa concentração de 0,15 M. Esta concentração é a mesma de uma solução fisiológica adequada para testes com lectinas. No entanto, em função de sua estabilidade eletroquímica, o potencial de trabalho ficou limitado à faixa de -100 mV à 400 mV vs. Ag/AgCl, KCl saturado.