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Title: Desenvolvimento de sensores cromogênicos baseados em reações enzimáticas e nanopartículas de prata para análise de Ácido Ascórbico e Ferro (III) em meio aquoso
Authors: Coutinho, Mayra Silva
Keywords: Sensores;Reações enzimáticas;Nanopartículas;Ácido ascórbico;Ferro (III)
Issue Date: 22-Jul-2019
Citation: COUTINHO, Mayra Silva. Desenvolvimento de sensores cromogênicos baseados em reações enzimáticas e nanopartículas de prata para análise de Ácido Ascórbico e Ferro (III) em meio aquoso. 2019. 104f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: O desenvolvimento de sistemas químicos para detecção de analitos específicos em solução tem atraído grande atenção devido a possibilidade de análises rápidas, de baixo custo, e de fácil implementação. Dentro deste contexto, destaca-se o uso de sistemas enzimáticos e nanoestruturados. O presente trabalho é dividido em duas partes principais. Inicialmente, foi proposto um novo método para determinação de ácido ascórbico (AA, vitamina C), baseado em seu efeito interferente na análise de glicose através do método enzimático colorimétrico. O princípio do método se baseia na inibição da formação do cromóforo quinonaimina, gerado via processos enzimáticos sequenciais, e cuja concentração no meio é diretamente proporcional à concentração de glicose. Pelo uso da espectroscopia UV-vis, foi obtida uma relação linear entre a diminuição da concentração do cromóforo em função do aumento da concentração de AA em solução. O método foi validado através da quantificação de AA em compridos efervescentes comerciais, com erros bastante satisfatórios, entre 0,01 e 1,25 %, e com limites de detecção e quantificação de 0,045 e 0,138 mg.L-1, respectivamente. A segunda parte do presente trabalho consiste no desenvolvimento de nanopartículas de prata funcionalizadas pelo produto natural rutina (AgNPs-RUT+AA) para detecção de cátions Fe3+ em solução aquosa, em presença de AA. Na melhor condição experimental (AgNO3, 0,2mM; AA, 0,1 mM; NaOH, 0,1 M e AA, 1mM), avaliada por UV-vis, foram obtidas AgNPs-RUT+AA pequenas, com tamanho médio de 4,1 nm, porém polidispersas, conforme verificadas por microscopia eletrônica de transmissão. Foi verificada que na presença de íons Fe3+, as AgNPsRUT+AA passar a formar agregados, em uma única população de partículas com tamanho médio de 14.7 nM. Este efeito não foi verificado para outros cátions metálicos, incluindo Al3+, Ba2+, Cd2+, Co2+, Cr3+, Cu+ , Cu2+ Hg2+, Mg2+, Na+ , Ni2+, Pb2+, Sr2+, Sn2+ , Fe3+. Mecanisticamente, a estabilização das nanopartículas pela ação da rutina ocorre via coordenação da porção 5-hidroxichromen-4-ona à superfície metálica, enquanto a detecção de ferro envolve coordenação do referido cátion com a porção catecol do produto natural, com uma estequiometria de pelo menos 1:2 metal-ligante. O papel do AA para detecção seletiva do metal pode estar associado tanto à prevenção de oxidação da rutina quanto à coordenação de outros cátions pelo ânion ascorbato. Por meio de espectroscopia UV-vis, foi obtida uma relação linear entre a concentração de Fe3+ (1-10 μM) e o decaimento da banda de ressonância de plasmon de superfície referente às AgNPs-RUT+AA (396 nm). Os limites de detecção e quantificação obtidos no método foram significantemente de 0,017 e 0,056 µmol.L-1, respectivamente.
Abstract: The development of chemical systems aiming detection of specific analytes in solution has attracted great attention due the possibility of fast, low cost and practical implementation. In this context, methods based on enzymatic reactions and nanostructured systems play a relevant role. This work consist in two main parts. Firstly, a new method for detection of ascorbic acid (AA, vitamin C) based on its interfering effect in the quantification of glucose by the enzymatic colorimetric method is presented. This method is based in the inhibition of chromophore quinoneimine, generated by sequential enzymatic processes, which its concentration is proportional to concentration of glucose in the medium. UV-vis analysis showed a linear correlation between decreasing of quinoneimine concentration concomitantly to increasing of AA concentration. The method was validated by quantification of AA from commercial effervescent tablets, with satisfactory errors, from 0.01 to 1.25 %, and limits of detection and quantification of 0.045 and 0.138 mg.L-1, respectively. In the second part of the work, silver nanoparticles functionalized with the natural product rutin (AgNPsRUT+AA) were employed in the detection of Fe3+ ions in solution, in the presence of AA. In the best experimental condition (AgNO3, 0,2mM; AA, 0,1 mM; NaOH, 0,1 M e AA, 1mM), according to UV-vis analysis, small but polydisperse nanoparticles (4.1 nm), as verified by transmission electronic microscopy. In the presence of Fe3+, these nanoparticles increase in size (14.7 nm average) and undergo aggregation, as verified by TEM. These effects are not verified in the presence of Al3+, Ba2+, Cd2+, Co2+, Cr3+, Cu+ , Cu2+ Hg2+, Mg2+, Na+ , Ni2+, Pb2+, Sr2+, Sn2+, Fe3+. Mechanistically, adsorption of anionic RUT to silver surface via 5-hydroxychromen-4-one moiety, since it is the main site to coordinate to metal, while addition of Fe3+ induces to the formation of a coordination complex through anionic catechol group, in which at least 2:1 ligand-Fe3+ stoichiometry is required for aggregative effect. In this process, AA has a crucial role for selective detection and two possible explanation include avoid of previous oxidation of RU by silver and/or coordination of ascorbate do other cations. UV-vis analysis showed a linear correlation between concentration of Fe3+ ions in solution (1-10 μM) and the decreasing in the surface plasmon resonance band (396 nm) associated to AgNPs-RUT+AA. Limits of detection and quantification for quantification of Fe3+ were found to be 0.017 e 0.056 µmol.L-1, respectively.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27642
Appears in Collections:PPGQ - Mestrado em Química

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