O sensor eletroquímico baseado em LDG / MIP detecta de forma sensível e seletiva o BPA em amostras de água. Crédito:KAUST
Um método simples desenvolvido na KAUST usa feixes de laser para criar eletrodos de grafeno que têm melhor desempenho do que aqueles produzidos por métodos mais antigos.
Eletrodos consistindo de grafeno, uma forma atípica de carbono, pode transformar a maneira como as substâncias eletroativas são detectadas e medidas em diversos campos, desde segurança alimentar e diagnóstico clínico até monitoramento ambiental.
O grafeno compreende múltiplas folhas ultrafinas e altamente ordenadas de anéis de átomos de carbono interconectados em forma de favo de mel. Esta arquitetura em várias camadas fornece ao material propriedades eletrônicas excepcionais, especialmente condutividade elétrica e atividade eletrocatalítica, bem como recursos físicos que são úteis para fazer sensores eletroquímicos.
Tipicamente, Os eletrodos de grafeno são produzidos retirando folhas individuais de grafite ou depositando uma mistura gasosa reativa de precursores em um substrato. Contudo, essas abordagens envolvem muito tempo, síntese multipasso e processos de isolamento; mais, eles lutam para controlar o empilhamento e a oxidação das folhas.
Para melhorar as abordagens tecnicamente desafiadoras e caras, pesquisadores do laboratório de Khaled Salama, em colaboração com outros, desenvolveu um método simples e escalável que converte filmes de polímero ou precursor de carbono em eletrodos de grafeno usando um feixe de laser. Este método sem máscara produz uniformes, eletrodos tridimensionais multicamadas que combinam alta porosidade e área de superfície, necessário para sensores eletroquímicos de próxima geração e plataformas de biossensores.
Eletrodos de grafeno podem ser fabricados em vários substratos usando um feixe de laser de CO2. Crédito:Elsevier B.V. Ref. 1, Fig 1A
Equipe de Salama e colaboradores da Universidade Hassan II de Casablanca, Marrocos, eletrodos de grafeno derivados de laser (LDG) incorporados em plataformas de detecção para as principais fontes de antioxidantes chamados compostos fenólicos e biomoléculas eletroativas relacionadas.
Todos os compostos testados mostraram maior atividade eletrocatalítica nas plataformas baseadas em grafeno do que em sistemas convencionais usando eletrodos de carbono.
"As plataformas baseadas em grafeno mostraram excelente desempenho para detecção de paracetamol, uma droga comum, "diz Abdellatif Ait Lahcen, um pós-doutorado do Laboratório de Salama. Eles também distinguiram o paracetamol em um comprimido disponível comercialmente que combina a droga com o ácido ascórbico antioxidante, que freqüentemente produz interferências em análises eletroquímicas típicas.
Uma avaliação do comportamento eletroquímico de um conjunto de hormônios e neurotransmissores chamados catecolaminas também forneceu uma visão sobre os mecanismos de reações de oxidação-redução desses compostos.
As plataformas de detecção que usam eletrodos de grafeno derivados de laser (LSGEs) exibem desempenhos eletroquímicos mais elevados do que os sistemas convencionais que usam eletrodos de carbono (SPCE) para a detecção de compostos contendo enxofre, drogas, antioxidantes, vitaminas, catecolaminas e seu precursor, L-Dopa. Crédito:KAUST
Existem muitas abordagens de modificação de eletrodo que podem aumentar o desempenho do sensor. Receptores biológicos, como enzimas, ácidos nucleicos e anticorpos, fornecer sensores específicos para o alvo, mas requerem técnicas complexas de imobilização de superfície.
Alternativas potenciais estão surgindo para esses receptores naturais. Os polímeros sintéticos conhecidos como polímeros impressos molecularmente (MIPs) são duráveis e fáceis de preparar. Os pesquisadores da KAUST planejam otimizar a fabricação dos sensores e expandir suas aplicações para outras biomoléculas e biomarcadores de doenças. "Estamos desenvolvendo sensores biomiméticos modificados por MIP para a detecção precoce de biomarcadores de câncer de mama, "Ait Lahcen diz.
Os pesquisadores modificaram eletrodos LDG com MIPs para fabricar um sensor barato para a detecção de bisfenol A (BPA) em amostras de água e plástico. A modificação envolveu a síntese de polipirrol sob voltagem aplicada na presença de moléculas de BPA, que atuou como gabarito e deixou marcas no polímero quando removido. O sensor exibiu maior sensibilidade e seletividade em relação ao BPA do que substâncias semelhantes, como estradiol, epinefrina e bisfenol F.
"A combinação de eletrodos LDG com MIPs levará a novos sensores eletroquímicos seletivos e altamente sensíveis, "diz Tutku Beduk, um Ph.D. aluno do laboratório de Salama.
Salama acredita que esses sensores baseados em MIP ajudarão a garantir que a água permaneça limpa, puro e livre de toxinas.
