Cientistas da Faculdade de Química da Universidade Estadual Lomonosov de Moscou desenvolveram um sensor eletroquímico baseado em polímero com impressão molecular que visa a detecção de sacarídeos e hidroxiácidos. O sensor livre de enzimas permite a medição da concentração de glicose e ácido lático. Eles apresentaram os resultados em Sensores e Atuadores B:Químico .

Vita Nikitina, pesquisador júnior da Faculdade de Química da Universidade Estadual de Moscou Lomonosov e um dos autores do projeto, compartilha:"A maioria dos sensores são eletroquímicos. Isso significa que a concentração de glicose é medida em termos de densidade de corrente, registrado com a ajuda de um biossensor de eletrodo de enzima usando uma tira de teste. Contudo, o uso de enzimas para detecção química de substâncias de interesse em tais dispositivos tem suas desvantagens, principalmente relacionado com a baixa estabilidade das enzimas e a necessidade de fornecer armazenamento especial e condições de operação e descartabilidade do biossensor. "

Em seu projeto, os químicos da Lomonosov Moscow State University procuraram dispositivos alternativos sem enzimas. O sensor que desenvolveram é um eletrodo modificado por uma fina camada de polímero. Esses sensores não são apenas fáceis de produzir, mas também mais estável em operação e armazenamento. Além disso, os reagentes para sua produção são muito mais baratos do que as enzimas.

Nikitina diz, “Na estrutura do polímero que sintetizamos na superfície do eletrodo, existem grupos funcionais, ou seja, ácidos borônicos, capaz de detectar compostos comuns de baixo peso molecular, como sacarídeos (glicose e frutose) e hidroxiácidos (ácidos lático e tartárico). No projeto, mostramos como nossos sensores podem ser usados ​​para a detecção dessas substâncias. Um sinal gerado pelo sensor é registrado por meios eletroquímicos semelhantes aos eletrodos de enzima. Contudo, ao contrário dos medidores de glicose amperométrica, nosso dispositivo é baseado em outro princípio, ou seja, a mudança da condutividade do polímero. "

Gerar um revestimento de polímero eletricamente condutor na superfície dos eletrodos acaba sendo uma tarefa nada trivial. A elaboração e otimização completa das condições e parâmetros de eletropolimerização foram fundamentais para o projeto. Os polímeros foram sintetizados sob a ação atual, fluindo através do eletrodo de trabalho, colocado em uma célula eletroquímica com solução de monômero. Como resultado deste processo eletroquímico, o polímero insolúvel em água é depositado na superfície do eletrodo.

Os químicos sintetizaram um polímero com a ajuda de um método de impressão molecular. Implica a formação de regiões especiais (impressões) no material, e essas regiões reconhecem apenas aquelas moléculas que foram usadas como modelos durante a síntese de polímero. Esses materiais, possuindo memória molecular, pode ser aplicado como uma camada sensível de sensores químicos para a detecção de certas substâncias. A polimerização eletroquímica da anilina substituída foi conduzida na presença de moléculas modelo - a saber, hidroxiácidos e sacarídeos. Após a polimerização, essas moléculas foram removidas da matriz polimérica. Contudo, em sua estrutura tridimensional, alguns espaços (as chamadas marcas moleculares) foram deixados. Essas impressões em termos de forma, o tamanho e a orientação dos grupos funcionais são complementares a essas moléculas modelo. Este efeito, a "memória molecular" de um polímero, fornece ao material a capacidade de detectar compostos que foram usados ​​como modelos.

Para testar o sensor, os pesquisadores o colocaram em uma célula eletroquímica, onde a amostra analisada está localizada. Se houver sacarídeos ou hidroxiácidos na amostra analisada, do que os grupos de ácido borônico do polímero se ligam a eles, resultando no crescimento da condutividade do polímero, que foi registrado com a ajuda de uma técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica.

Vita Nikitina diz, “Mostramos que é possível criar sistemas multissensoriais com base em sensores elaborados com seletividade diferenciada. Esses sistemas permitem o monitoramento da concentração de várias substâncias em processos bioquímicos. Esses sensores poderiam ser usados ​​para detecção de substâncias de alto peso molecular e até células inteiras, tendo fragmentos estruturais de sacarídeos ou hidroxiácidos. "