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(Bio)funcionalização de superfícies nanoestruturadas para eletrocatálise e desenvolvimento de biossensores eletroquímicos e óticos
Publication . Almeida, Inês Bela Borralho, 1984-; Semedo, Ana Pimenta da Gama da Silveira Viana, 1972-
A descoberta de novos métodos, simples e robustos, de imobilização de biomoléculas conjugadas com nanomateriais em superfícies metálicas, surge devido à necessidade de melhorar o desempenho das interfaces biossensoras atualmente existentes, tornando-as mais estáveis, versáteis e eficientes para a deteção de compostos alvo. Na presente tese foram exploradas metodologias diretas, de um só passo reacional, para imobilização de biomoléculas em superfícies de ouro, baseadas na formação in situ de ditiocarbamatos, com o intuito de utilizá-las como plataformas para biossensores. Para tal estudou-se a reatividade entre o dissulfureto de carbono e grupos amina presentes em moléculas pequenas (epinefrina), em aminoácidos (triptofano) e em enzimas (glucose oxidase e lacase). Estas reações foram efectuadas na presença de nanopartículas com vários tamanhos médios: Pt (3 nm), Au (5, 20 nm) e Fe3O4 (20 e 40 nm), em meio orgânico e aquoso. A funcionalização das nanopartículas e a imobilização estável dos (bio)compostos estudados na superfície de ouro, foi confirmada por ensaios eletroquímicos (voltametria cíclica, cronoamperometria), por espectroscopia fotoeletrónica de raios-X e microscopia de força atómica. A atividade catalítica dos elétrodos nanoestruturados modificados com glucose oxidase e lacase foi avaliada, electroquimicamente, para a oxidação da glucose e do ácido 2,2’-azino-bis (3-etilbenzotiazolina-6-sulfónico). O dissulfureto de carbono foi igualmente utilizado para ligar nanopartículas de magnetite (20 e 40 nm), em superfícies de ouro, funcionalizadas com metaloporfirinas de Fe e Co que possuem grupos funcionais específicos com afinidade para superfícies de óxidos metálicos. Esta modificação simples e versátil permitiu estudar com sucesso a reação de redução de oxigénio (ORR), em meio acídico. Desta forma, provar demonstrou-se a estabilidade das nanopartículas de magnetite conjugadas com metaloporfirinas em soluções ácidas, revelando o seu potencial como uma alternativa à utilização de catalisadores à base de platina para a ORR. A funcionalização das nanopartículas foi demonstrada por espectroscopia de UV – visível enquanto os ensaios com o elétrodo rotativo de disco e anel, revelaram a existência de dois mecanismos diferentes para a ORR, via 2 ou 4 eletrões, dependendo do centro metálico, Co ou Fe, das metaloporfirinas. A metodologia de modificação de superfícies nanoestruturadas de ouro com base na formação in situ de ditiocarbamatos (CS2 e proteína A) foi também testada na preparação de interfaces para imunossensores. Ficou demostrado, por ressonância de plasmão de superfície, elipsometria convencional e de imagem em modo de reflexão interna total, que esta interface apresenta capacidade para detetar fenómenos de bioespecificidade (Imunoglobulina G - Anti-Imunoglobina G), com a vantagem de inibir a adsorção de proteínas ligadas inespecificamente. Foi ainda apresentada uma abordagem completamente inovadora de preparação de biointerfaces muito sensíveis, baseadas na deposição direta de bicamadas lipídicas suportadas em ouro. Para este propósito depositaram-se vesículas que contêm misturas de dois lípidos comuns (1,2-dipalmitoil-sn-glicero-3-fosfocolina e colesterol) e um alcanotiol, que provaram formar bicamadas robustas, com elevada capacidade para inibir a adsorção não específica de proteínas, permitindo ainda o acoplamento covalente de anticorpos. Esta nova plataforma apresenta-se como uma alternativa com elevado potencial à utilização de tiolipídos tipicamente usados no desenvolvimento de plataformas imunossensoras.
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Fundação para a Ciência e a Tecnologia
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SFRH
Número da atribuição
SFRH/BD/70673/2010