Publicação
Desenvolvimento de um biossensor enzimático para a deteção de cianetos em águas e alimentos
| datacite.subject.fos | Ciências Naturais::Ciências Químicas | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Viana, Ana | |
| dc.contributor.advisor | Almeida, Maria Gabriela | |
| dc.contributor.author | Coelho, Ana Rita de Sousa | |
| dc.date.accessioned | 2020-01-25T15:25:09Z | |
| dc.date.available | 2020-01-25T15:25:09Z | |
| dc.date.issued | 2019 | |
| dc.date.submitted | 2019 | |
| dc.description | Tese de mestrado, Química, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019 | pt_PT |
| dc.description.abstract | O cianeto que é um agente poluente de ação tóxica e rápida, presente no meio ambiente devido à sua vasta utilização na indústria química. Os biossensores de inibição podem ser implementados para a quantificação deste composto em águas e alimentos. Assim, neste trabalho foi realizado um estudo preliminar para o desenvolvimento de um novo biossensor enzimático para cianetos, recorrendo a técnicas eletroquímicas, nomeadamente a voltametria cíclica (CV) e a voltametria de onda quadrada (SWV). Este biossensor baseia-se na inibição da enzima multihémica, redutase do nitrito (ccNiR) imobilizada na superfície de minas de grafite comercial, permitindo obter um sistema de monitorização de baixo custo. Para tal, foram escolhidas e caracterizadas quatro minas de grafite comercial como materiais transdutores: uma mina HB marca BIC (HBBICPE) e 3 minas 3B (3BKOHPE), HB (HBKOHPE) e 3H (3HKOHPE) da marca KOH-I-NOOR. Na caracterização dos quatro elétrodos de minas de grafite comercial verificou-se que as minas comerciais são constituídas por grafite natural e pelo mineral argiloso caulim. O desempenho eletroquímico de todas as minas em estudo para o processo de oxidação e redução do par [Fe(CN)6]-3/-4 foi avaliado por voltametria cíclica (CV) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). Verificou-se que o elétrodo HBBICPE permitiu uma transferência eletrónica mais eficaz do par redox estudado, por ter apresentado uma separação entre os processos redox (ΔEp) e valores de resistência à transferência de carga (Rct) inferiores aos dos outros elétrodos de minas propostos. Deste modo, modificou-se mina HB da BIC com a enzima ccNiR, observando-se pela primeira vez uma transferência eletrónica direta entre a enzima e o elétrodo para a redução catalítica do nitrito, validando a utilização de um elétrodo de muito baixo custo. Por voltametria de onda quadrada e na presença de 40 μM de nitrito, é possível obter um intervalo linear para a quantificação de cianeto entre 1 a 40 μM, com um limite de deteção inferior a 1 μM, recorrendo a dois métodos distintos para a remoção do oxigénio dissolvido. Com o sistema de desarejamento mais usual da célula eletroquímica pelo gás árgon, obtém-se uma sensibilidade de 17,6 ± 0,7 % enquanto que com um sistema bioquímico de duas enzimas, glucose oxidase (GOx) e a catalase, obtém-se uma sensibilidade ligeiramente superior (20,1 ± 0,6 %). Estes resultados provam a aplicabilidade do sistema desenvolvido para análises no local de recolha, onde não é possível recorrer a um desarejamento com um gás inerte. Além disso, foi demonstrado neste trabalho que é possível obter uma boa reprodutibilidade no valor do potencial do pico de redução da enzima ao substituir a referência convencional de Ag/AgCl pelo elétrodo HBBICPE. Utilizando o sistema de elétrodos (trabalho e pseudo-referência) composto pelas minas comerciais, os parâmetros do biossensor, ao nível da sensibilidade, limite de deteção e intervalo de linearidade não apresentam alterações significativas. | pt_PT |
| dc.description.abstract | Cyanide is a pollutant and toxic agent. It is present in the environmental due to its wide range of applications in chemical industry. Inhibition based biosensors can be suitable for cyanide quantification in water and food. Thereby, in this work it was made a preliminary study to develop a new enzymatic biosensor for cyanides, with electrochemical techniques for signal transducer, like cyclic voltammetry (CV) and square wave voltammetry (SWV). This biosensor is based on the inhibition of a multihemic enzyme, the nitrite reductase (ccNiR), immobilized on the surface of commercial graphite mines, which allowed a low-cost monitorization system. For that, it was chosen and characterized four graphite mines as transducers: one HB mine from BIC and mines 3B (3BKOHPE), HB (HBKOHPE) and 3H (3HKOHPE) from KOH-I-NOOR. In the characterization of these four graphite mine electrodes we found that all mines are made of natural graphite, and kaolin clay mineral. The electrochemical behaviour of all mine electrodes for oxidation and reduction of [Fe(CN)6]-3/-4 probe were evaluated by cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). It was shown that HBBICPE electrode had a better heterogenous electron transfer, since the peak separation of redox process (ΔEp) and charge resistance transfer (Rct) values were inferior to the obtained for the other mine electrodes in the study. This way, HBBICPE was modified with ccNiR enzyme and, for the first time, a direct electron transfer for the catalytic nitrite reduction between the enzyme and the mine electrode was seen, validating the use of this low-cost electrode. By square wave voltammetry, in the presence of 40 μM nitrite, a linear range for cyanide quantification between 1 to 40 μM was acquired, with a detection limit less than 1 μM. These was archived with two distinct methods to remove dissolved oxygen. When the electrochemical cell was purged with argon gas, the sensitivity obtained for the biosensor was 17,6 ± 0,7 %, whereas using a biochemical system, with glucose oxidase (GOx) and catalase, the sensitivity was slightly higher (20,1 ± 0,6 %). These results demonstrated that the developed system can be applied for in sito analysis. Furthermore, it was shown that a good reproducibility of the value of peak enzyme reduction potential can be obtained, when replacing the conventional Ag/AgCl reference by HBBICPE electrode. Using the graphite mine electrode (working and pseudo-reference) system the biosensor settings, in respect to sensibility, detection limit and linear range didn´t change significantly. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 202386724 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10451/41399 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.subject | Biossensor | pt_PT |
| dc.subject | Redutase do nitrito do citocromo c | pt_PT |
| dc.subject | Minas de grafite comercial | pt_PT |
| dc.subject | Voltametria de onda quadrada | pt_PT |
| dc.subject | Teses de mestrado - 2019 | pt_PT |
| dc.title | Desenvolvimento de um biossensor enzimático para a deteção de cianetos em águas e alimentos | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado em Química | pt_PT |