Os mediadores redox podem ser definidos como qualquer tipo de substância que facilite a transferência de elétrons entre a espécie de interesse e a superfície do eletrodo. Servem como uma ponte, transferindo elétrons provenientes da oxidação do NADH para o eletrodo de forma mais rápida, além de possibilitar a diminuição do sobrepotencial requerido, e na maioria dos casos, aumentam a seletividade do eletrodo ao NADH. Uma representação esquemática dos eletrodos modificados para oxidação de NADH pode ser vista na Figura 6.
Figura 6 Modelo esquemático do uso de mediador para a eletro-oxidação de NADH, em eletrodo modificado com NTC.
Entre as características básicas que o composto deve apresentar para ser empregado como mediador redox para eletrooxidação de NADH, pode-se destacar: (i) Rápida transferência de elétrons entre o mediador imobilizado e o eletrodo (s),
(ii) Alto valor de constante da velocidade catalítica da reação (cat),
(iii) Boa reversibilidade,
(iv) Potencial formal em baixos sobrepotenciais para evitar a oxidação de possíveis espécies interferentes,
(v) Estável na forma oxidada e reduzida.
Várias aplicações recentes de eletrodos modificados com NTC são baseadas na utilização de um agente mediador redox que, em conjunto com os NTC, melhora as características da reação eletroquímica. O uso de mediadores redox nestes sensores fundamentados em NTC oferecem benefícios em termos de diminuição considerável do sobrepotencial de processos de elétrodo e uma melhoria notável no desempenho do sensor.
Assim, vários eletrodos foram modificados com esse intuito (LUZ et al., 2008; SALIMI et al., 2008; STEGE et al., 2009). Alguns compostos como o ácido xanturênico (SILVA et al., 2010) e complexos de níquel (ZHENG e SONG, 2008), entre outros foram usados como mediadores. A Tabela 1. traz uma revisão apurada da literatura onde é possível encontrar diversas plataformas nanoestruturadas fundamentadas em NTC ou não, com foco na detecção eletrocatalítica de NADH. Por outro lado, a partir de uma análise simples da Tabela 1., notam-se vários problemas com relação às plataformas desenvolvidas, por exemplo, o alto sobrepotencial aplicado para detecção de NADH (ZHANG et al., 2004; VASANTHA e CHEN, 2006; ZHAI et al., 2006; WANG et al., 2007; AGUI et al., 2007; DENG et al., 2008b), originando problemas, principalmente de seletividade, além da baixa sensibilidade (LIU et al., 2006; WANG et al., 2007; HUANG et al., 2007; DENG et al., 2008a; YANG e LIU, 2009). Portanto, é de fundamental importância a busca contínua por novas plataformas à base de novos mediadores, as quais possam contornar tais problemas e garantir viabilidade operacional ao dispositivo desenvolvido.
É importante salientar que mesmo com um número expressivo de publicações na área de sensores, busca-se um sensor que trabalhe na faixa de pH fisiológico, entre 7,0 e 7,4; o E aplicado deve ser o menos positivo possível, a faixa linear ampla, atingindo concentrações similares às existentes em líquidos biológicos; além disso , busca-se também alta sensibilidade e seletividade, limite de detecção baixo e alta constante catalítica. Na Tabela 1 são destacados os sensores que apresentam as melhores características dentre os parâmetros já citados.
Plataforma pH Eaplicado (mV vs. Ag/AgCl) Faixa linear (mol L-1) Sensibilidade (A L mol-1) LD mol L-1) Referência
EPC/SN/NA 7,0 45 10-750 0,05 - (SANTOS et al., 2002a)
EPC/SN/MB 7,0 -155 10-520 0,05 - (SANTOS et al., 2002b)
EPC/SN/RF 7,0 -5 40-800 0,02 7 (PEREIRA et al., 2003)
ECV/QUIT/MWCNT 7,4 400 5-300 0,04 3 (ZHANG et al., 2004)
ECV/MWCNT 6,8 0 20-1000 - 0,5 (CHEN et al., 2004)
ECV/MWCNT/PA 7,2 200 5-1000 - 1 (LIU et al., 2005)
ECV/QUIT/MWCNT/AZU 7,4 -100 0,5-350 0,01 0,5 (ZHANG e GORSKI,
2005)
ECV/PEDT 7,0 350 10-100 0,05 0,5 (VASANTHA e CHEN,
2006)
ECV/APh 7,0 150 1-10 0,01 0,15 (NASSEF et al., 2006)
ECV/MWCNT/PTBO 7,0 45 2-4500 - 0,5 (ZENG et al., 2006)
ECV/Nafion/MWCNT/DHB 7,2 -50 0,5-400 0,011 0,1 (RAJ et al., 2006)
EC/MWNTs/BMIM·BF4/QUIT 6,8 300 0,2-26 0,0844 0,06 (WANG et al., 2007)
ECV/SWCNT/MB 6,85 -100 0-500 0,00052 0,048 (ZHU et al., 2007a)
ECV/PABS 6,4 200 10-300 - 1 (KUMAR E CHEN, 2007)
ECV/MWCNT/PDAB 7,0 70 2-4000 - 0,5 (ZENG et al., 2007)
ECV/MWCNT/T/Nafion 7,0 -100 2-400 0,0047 1 (HUANG et al., 2007)
ECV/MWCNT/PMT 7,0 300 0,5-20 - 0,17 (AGUI et al., 2007)
ECV/MWCNT 7,2 -140 0-80 0,13 0,5 (CHAKRABORTY E RAJ,
2007)
EAu/MWCNT/PDA 7,0 250 0-0,3 - 6,4x10-3 (TU et al., 2007)
EPC/MWCNT/TCBQ 7,5 150 0,5-2160 0,32 0,15 (LUZ et al., 2008)
EPC/4-NPHN 7,0 100 0,8-8,5 0,5 0,25 (LIMA et al., 2008a)
ITO/MWCNT/Au/T 7,5 200 0,5-237 17x10-3 0,1 (DENG et al., 2008a)
ECV/MWCNT/B 7,0 300 0-1405 0,017 0,05 (DENG et al., 2008b)
ECV/MWCNT/3,5-DNBA 7,0 15 4-42 71x10-3 1,2 (SANTHIAGO et al., 2009)
ECV/BPhM 7,0 245 0-100 1,82 2 (GLIGOR et al., 2009)
EPC/MWCNT/DDF 7,5 0,22 0,01-0,08 0,011 0,7x10-3 (FOTOUHI et al., 2010)
ECV/MWCNT/XA 7,0 100 0,5-10 0,22 0,10 (SILVA et al., 2010)
APh: -aminofenol; Au: Ouro; AZU: Corante azul; B: Boro; BC: Brilhante cresol; BMIM·BF4: (1-butil-3-metilimidazol tetrafluoroborato,); BPhM: Bis-fenoltiazin-3-il metano; DA: Dopamina DAB: 1,2-diaminobenzeno; DDF: 6,7-diidroxi-3-metil-9-tia- 4,4a-diazofluoren-2-ona; DHB: 5,5-diidroxi-4,4-bitriptamina; 3,5-DNBA: ácido 3,5-dinitrobenzóico; EAu: Eletrodo de ouro; ECV: eletrodo de carbon vítreo; EPC: Eletrodo de pasta de carbono; ITO: Óxido de indio dopado com estanho; MB: Azul de meldola (8- dimetilamino-2,3-benzofenoxazina); MWCNT: Nanotubos de carbono de paredes multiplas; NA: Azul do Nilo; 4-NPHN: Nitroftalonitrila; PA: Polianilina; PAA: acido poliacrilico; PABS: Ácido Poli(p-aminobenzeno sulfônico); PDA: -fenildiamina; PDAB: Poli(1,2-diaminobenzeno); PEDT: Poli(3,4-etilenodioxitiofeno); PMT: Poli(metil tiofeno); PTBO: Poli(toluidina azul); QUIT: Quitosana; RF: Riboflavina; SN: Sílica modificada com oxido de nióbio; SWCNT: Nanotubos de carbono de paredes simples; T: Tionina; TCBQ: 2,3,5,6-tetracloro-1,4-benzoquinona; XA: Ácido xanturênico.
No entanto, substâncias que apresentam o grupo funcional nitro (R-NO2) têm
se destacado bastante nos últimos anos como modelos para a formação de pares redox que se enquadram nas características desejáveis para um mediador (LIMA et
al., 2008a, SANTHIAGO et al., 2009).
O grupo nitro, no seu estado oxidado e confinado na superfície eletródica, não tem atividade eletrocatalítica para a oxidação de NADH. Por outro lado, quando reduzido eletroquimicamente in situ, o grupo nitro é transformado no grupo hidroxilamina (R-NHOH). A hidroxilamina formada pode, assim, ser oxidada para nitroso (par R-NO/R-NHOH), através de um processo redox envolvendo 2e-/2H+,
resultando em um par redox estável confinado na superfície do eletrodo, Figura 7. A presente dissertação descreve o uso da niclosamida, um composto nitro aromático como um novo mediador redox para oxidação eletrocatalítica de NADH. A razão para sua escolha centra-se na sua versatilidade estrutural como é descrito a seguir.
Figura 7 Esquema da estratégia eletroquímica utilizada para formação do par redox
reversível hidroxilamina/nitrosoa partir do grupo nitro.
A
AttiivviiddaaddeeEElleettrrooccaattaallííttiiccaa p
I.8. A Niclosamida
Niclosamida, etanolamina de 5,2’-dicloro-4’-nitrosalicilamida (Figura 8), é um princípio ativo, especialmente desenvolvido para controle dos moluscos (gasteropodos) Biomphalaria, de água doce que atuam como hospedeiros intermediários de organismos causadores da esquistossomose (Schistosomo
mansoni), fasciolose e outras afecções causados por trematodos. Também é
indicado para uso humano para controle de teníase (Taenia solium e saginata) e da himenolepíase (Hymenolepis nana e diminuta). Causa inibição da fosforilação oxidativa mitocondrial dos cestódios (GOLDSMITH, 1984).
Figura 8 Estrutura química da NICLOSAMIDA.
A utilização da niclosamida como mediador redox não foi registrada na literatura. Além disso, diferentemente dos nitro compostos reportados na literatura e na perspectiva de desenvolver plataformas altamente estáveis e sensíveis frente ao NADH, a niclosamida apresenta estrategicamente, além do grupo nitro (i), (ii) grupo aromático, que pode interagir fortemente com os NTC, devido à grande área superficial constituída por um sistema de elétrons deslocalizados e com caráter hidrofóbico, sendo portanto, superfícies ideais para interações não covalentes com moléculas via interações de Van der Waals, - ou hidrofóbicas, (iii) grupo fenol, passível de oxidação, com formação de dímeros e/ou polímeros fortemente aderidos na superfície dos NTC, aumentando a estabilidade do mediador sobre a plataforma,
(iv) grupo amida na posição para, a qual se apresenta como um bom grupo eletrorretirador, conferindo, portanto, um caráter mais eletrofílico ao grupo –NO eletrogerado a partir da redução irreversível do grupo nitro, que, por sua vez, sofre ataque nucleofílico do NADH mais eficientemente, aumentando conseqüentemente a eficiência catalítica do sistema. Por ser um composto pouco solúvel em água, há também menor possibilidade de lixiviação, em soluções aquosas.
II. OBJETIVOS
II.1. Geral
Este trabalho visa o desenvolvimento de uma nova plataforma nanoestruturada fundamentada em nanotubos de carbono e niclosamida com alta sensibilidade e estabilidade para a detecção eletroquímica de NADH, visando seu emprego na construção de novos biossensores NADH dependentes.