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Universidade Federal de São João del-Rei Coordenadoria do Curso de Química
Emprego de nanomateriais de carbono para utilização em sensores eletroquímicos na
determinação de fármacos e compostos de interesse clínico
Laís Sales Porto
São João del-Rei – 2017
EMPREGO DE NANOMATERIAIS DE CARBONO PARA UTILIZAÇÃO EM SENSORES ELETROQUÍMICOS NA DETERMINAÇÃO DE FÁRMACOS E COMPOSTOS DE
INTERESSE CLÍNICO
Monografia de Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado no segundo semestre do ano de 2017 ao Curso de Química, Grau Acadêmico Bacharelado, da Universidade Federal de São João del-Rei, como requisito parcial para obtenção do título Bacharel em Química. Autor(a): Laís Sales Porto Docente Orientador: Prof. Dr. Arnaldo César Pereira Modalidade do Trabalho: Revisão Bibliográfica
São João del-Rei – 2017
RESUMO:
O desenvolvimento de métodos analíticos sensíveis, eficazes e confiáveis têm se
tornado cada vez mais significativo devido à necessidade de caracterização e determinação
de inúmeros compostos nas diferentes áreas de conhecimento. Em especial, a análise de
fármacos é extremamente importante, desde o desenvolvimento até os estudos de
estabilidade e controle de qualidade, para garantir que o medicamento cumpra de maneira
efetiva o seu princípio ativo e prevenir possíveis complicações que possam comprometer à
saúde e o bem estar do paciente. Além disso, métodos analíticos capazes de determinar
compostos de interesse clínico em fluidos biológicos, são extremamente importantes para a
indicação de diagnósticos efetivos. Neste contexto, a versatilidade, alta sensibilidade,
seletividade, portabilidade, baixo custo e rapidez, das técnicas eletroanalíticas, fazem com
que os sensores eletroquímicos sejam ferramentas favoráveis para análise de fármacos e
compostos de interesse clínico. Sendo assim, o desenvolvimento de novas estratégias
visando melhorar ainda mais o desempenho dos sensores eletroquímicos mostra-se
promissor. Estudos recentes sobre materiais nanoestruturados têm oferecido excelentes
oportunidades para construção de novos sensores eletroquímicos. Em especial, os
nanomateriais de carbono, vêm ganhando destaque e sendo continuamente descritos na
literatura devido às suas estruturas e propriedades como, por exemplo, excelente
condutividade térmica e elétrica, forte capacidade de adsorção, alto efeito eletrocatalítico,
alta biocompatibilidade e alta área superficial, o que possibilita o desenvolvimento de
sensores com baixo limite de detecção e alta sensibilidade. Portanto, o objetivo dessa
monografia foi realizar uma revisão bibliográfica da literatura recente sobre as aplicações de
sensores eletroquímicos modificados com nanomateriais de carbono, em especial,
nanotubos de carbono, grafeno e fulereno, para análise de fármacos e compostos de
interesse clínico, tendo em vista os bons resultados que esses materiais têm proporcionado
e as características promissoras que apresentam para o desenvolvimento de sensores
eletroquímicos.
SUMÁRIO
1. Introdução .......................................................................................................................... 1
2. Objetivos ............................................................................................................................ 3
3. Nanomateriais de carbono.................................................................................................. 3
3.1 Grafeno ..................................................................................................................... 5
3.1.1 Principais propriedades do grafeno ................................................................. 5
3.1.2 Métodos de síntese do grafeno ....................................................................... 6
3.1.3 Emprego de grafeno no desenvolvimento de sensores eletroquímicos ........... 9
3.2 Nanotubos de Carbono ............................................................................................ 13
3.2.1 Principais propriedades dos nanotubos de carbono ...................................... 13
3.2.2 Métodos de síntese dos nanotubos de carbono ............................................ 15
3.2.3 Emprego de NTC no desenvolvimento de sensores eletroquímicos ............. 16
3.3 Fulereno .................................................................................................................. 20
3.3.1 Principais propriedades do fulereno .............................................................. 20
3.3.2 Métodos de síntese do fulereno .................................................................... 21
3.3.3 Emprego de fulereno no desenvolvimento de sensores eletroquímicos ........ 23
4. Considerações finais ........................................................................................................ 25
5. Referências bibliográficas ................................................................................................ 26
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
1
1. INTRODUÇÃO
A análise de fármacos é essencial desde o desenvolvimento, até os estudos de
estabilidade e controle de qualidade, enquanto a análise de compostos de interesse clínico
possibilita a indicação de um diagnóstico mais preciso e efetivo. Ambas investigações
requerem métodos analíticos sensíveis, eficazes e confiáveis, para garantir a qualidade do
medicamento e a boa saúde do paciente.
Vários métodos analíticos são usados rotineiramente para quantificação de fármacos
e compostos de interesse clínico.1-3 Dentre esses métodos, a cromatografia líquida de alta
eficiência (HPLC),4 cromatografia gasosa,5 espectroscopia no UV-Vis6 e os ensaios
microbiológicos,7 são os mais comumente utilizados para garantir que as concentrações
adequadas dos fármacos sejam mantidas, evitando dosagens tóxicas de tais drogas, e para
verificar se a concentração nos fluidos biológicos de compostos como a glicose, por
exemplo, estão de acordo, ou não, com o esperado, de forma que essa informação possa
ser utilizada como um alerta para possíveis problemas de saúde.
No entanto, os métodos eletroanalíticos, em especial os sensores eletroquímicos,
têm se mostrado promissores para complementar as técnicas tradicionais devido à sua
versatilidade, portabilidade, possibilidade de miniaturização do sistema, sem comprometer a
sensibilidade e seletividade do mesmo, uso de instrumentos de baixo custo, quando
comparado com a instrumentação necessária para análises cromatográficas e
espectrofotométricas, por exemplo, além da rapidez das análises, baixo limite de detecção e
menor uso de reagentes.8
Os sensores eletroquímicos são dispositivos que permitem coletar e transformar uma
informação química, como a transferência de elétrons ou liberação de prótons, em um sinal
analiticamente útil, como a variação de corrente ou potencial. Estes sensores se destacam
devido à sua simplicidade, por possibilitarem a obtenção de informações com a manipulação
mínima do sistema estudado, por gerar baixo impacto ambiental e por permitirem análises
em tempo real.8
Outro fator que favorece o destaque dos sensores eletroquímicos é a possibilidade
da modificação da sua superfície, o que permite pré-estabelecer e controlar a natureza
físico-química da interface eletrodo/solução, alterando a reatividade do sensor base para
aprimorar ainda mais características como sensibilidade, seletividade e estabilidade,
favorecendo, assim, o desenvolvimento de eletrodos para vários fins e aplicações. Os
eletrodos obtidos a partir deste processo de modificação são denominados Eletrodos
Quimicamente Modificados (EQM’s).8,9
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Deste modo, o funcionamento e a eficiência dos sensores eletroquímicos estão
diretamente relacionados com a interação do material reconhecedor (modificador) com a
substância de interesse, e com a capacidade dos elementos utilizados na transdução de
converter as energias do sinal químico gerado, por causa dessa interação, em um sinal
mensurável, que será transportado por um comunicador até o instrumento capaz de
quantificar o mesmo, como ilustrado na Figura 1.
Figura 1. Esquema dos principais componentes de um sensor eletroquímico.10
Para que o uso dos EQM’s seja justificado, a sensibilidade e/ou a seletividade do
sensor base deve aumentar com o emprego dos modificadores quimicamente ativos. Além
disso, a estabilidade do sensor deve ser preservada. A escolha do material do eletrodo base
é muito importante, uma vez que este deve apresentar características eletroquímicas
apropriadas e ser adequado para a imobilização do modificador na superfície do sensor.
Entre os materiais utilizados destacam-se: platina, ouro, carbono vítreo, pasta de carbono e
grafite pirolítico.10-14
Após a escolha do eletrodo base, o agente modificador pode ser introduzido por
diferentes métodos como, por exemplo: adsorção direta; ligação covalente a sítios
específicos da superfície do eletrodo devido à presença de alguns grupos funcionais;
recobrimento com filmes poliméricos, condutores ou permeáveis, ao eletrólito suporte e à
espécie de interesse; ou ainda, utilização de materiais compósitos que possibilitam a
modificação interna do material eletródico (ex. pasta de carbono). Nesse sentido, os
diferentes materiais do sensor base, os diversos modificadores e os variados métodos de
associá-los, proporcionam aos EQM’s diversas aplicações, que incluem o controle de
qualidade dos medicamentos e a determinação de compostos de interesse clínico.9
Dentre os materiais que podem ser utilizados como modificadores dos sensores
eletroquímicos, os nanomateriais de carbono vêm ganhando destaque e sendo
continuamente descritos na literatura15-17 devido às suas propriedades físico-químicas e
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variações na condutividade, em função da adsorção de moléculas alvo facilmente
detectáveis, gerando sensores com baixo limite de detecção e alta sensibilidade.18-20
Diferentes nanoestruturas de carbono têm sido amplamente utilizadas na construção
de sensores e biossensores eletroquímicos como, por exemplo, grafeno,21 nanotubos de
carbono22 e fulereno23. Portanto, esta monografia destacará algumas aplicações recentes
de sensores eletroquímicos modificados com nanomateriais de carbono, tendo em vista os
bons resultados que esses materiais têm proporcionado e as características promissoras
que apresentam para o desenvolvimento de sensores eletroquímicos.
2. OBJETIVOS
Realizar uma revisão bibliográfica da literatura recente sobre as aplicações de
sensores eletroquímicos modificados com nanomateriais de carbono, em especial, grafeno,
nanotubos de carbono e fulereno, para determinação de fármacos e compostos de interesse
clínico, bem como um levantamento das principais características e propriedades que esses
nanomateriais apresentam que os tornam tão atrativos e promissores para o
desenvolvimento de sensores eletroquímicos.
3. NANOMATERIAIS DE CARBONO
Nos dias de hoje, a utilização de diferentes materiais nas mais variadas ações do
nosso dia a dia como, dirigir um automóvel, acender uma lâmpada, fazer uma ligação no
celular, ou, assistir a um programa de TV, tornou-se algo tão comum e bem estabelecido,
que não nos questionamos como seria a nossa vida se esses materiais não tivessem sido
desenvolvidos.
De modo geral, toda substância, ou mistura de substâncias, que apresentam
propriedades que as tornam úteis para serem aplicadas no desenvolvimento de dispositivos,
produtos e máquinas, podem ser classificadas como materiais. Nos últimos anos do
século XX, o surgimento de uma nova classe de materiais possibilitou uma verdadeira
revolução científica e tecnológica, levando à consolidação de toda uma área de
conhecimento: Nanociência e Nanotecnologia. Essa área de conhecimento baseia-se no
estudo de materiais constituídos por partículas na ordem de nanômetros, que hoje são
reconhecidos como nanomateriais. 24
Atualmente, a nanociência e a nanotecnologia já ultrapassaram os limites das
pesquisas realizadas nas universidades, chegando até as indústrias e rapidamente atingindo
o público em geral. Em virtude da sua grande interdisciplinaridade, essa nova área de
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conhecimento possibilitou que químicos, físicos, matemáticos, médicos, ambientalistas,
dentre outros, compartilhassem seus conhecimentos em busca da compreensão dos novos
fenômenos observados, visando a geração de novos produtos com potencial de aplicação
nos diferentes setores da atividade humana.24,25
A grande essência da nanociência e nanotecnologia consiste no fato de que as
propriedades dos materiais (ópticas, magnéticas, elétricas, catalíticas, etc.) dependem não
só da sua composição e da sua estrutura, mas também do seu formato e tamanho,
chamado tamanho crítico. Dessa maneira, quando as partículas desse material estão abaixo
desse tamanho crítico (nesse caso na ordem de alguns nanômetros) as propriedades do
material se diferenciam das propriedades observadas para o mesmo em escala
macroscópica, possibilitando, como consequência, a preparação de novos materiais apenas
com o controle do tamanho e da forma das suas partículas.25
Dentre os novos materiais desenvolvidos, devido ao avanço da nanociência e
nanotecnologia, os nanomateriais de carbono merecem destaque por serem considerados
versáteis, não tóxicos, garantindo baixo risco no manuseio e armazenagem, além da própria
riqueza e diversidade do carbono, que é o elemento químico considerado símbolo da vida e
está presente em milhares de compostos.25 Além disso, as descobertas do fulereno em
1985, por Kroto, Smalley e Curl;26 dos nanotubos de carbono em 1991, por Iijima e
colaboradores27 e o isolamento e caracterização do grafeno,28 em 2004, abriram novas
possibilidades na química e na física do carbono e possibilitaram que o interesse pelos
nanomateriais de carbono crescesse ainda mais.
A Figura 2 apresenta uma breve linha do tempo contendo informações sobre o ano
da descoberta e as principais premiações dos trabalhos relacionados às nanoestruturas de
carbono. Essas informações serão detalhadas nos tópicos seguintes iniciando pelo grafeno
por ser um material precursor para a obtenção dos nanotubos e do fulereno.
Figura 2. Linha do tempo – Nanomateriais de carbono.
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3.1 Grafeno
3.1.1 Principais propriedades do grafeno
O grafeno (Figura 3a) é o alótropo de carbono da família dos nanomateriais que foi
isolado mais recentemente. Antes de ser isolado, o grafeno era considerado um material
puramente teórico servindo apenas para explicar a formação das outras formas alotrópicas
do carbono como, por exemplo, grafite, nanotubos e fulereno (Figura 3).
O termo grafeno surgiu em 1962, ano em que esse material foi observado de fato
pela primeira vez pelos químicos alemães Ulrich Hofmann e Hanns-Peter Boehm, que o
batizaram como grafeno devido à junção de grafite com o sufixo -eno relacionado as
ligações duplas existentes.29
No entanto, foi somente em 2004 que o grafeno foi isolado e caracterizado pela
primeira vez pelos pesquisadores Geim e Novoselov da Universidade de Manchester, por
meio da esfoliação mecânica de folhas de grafeno em camadas individuais a partir de
pequenas placas de grafite pirolítico.28
Novoselov, Geim e colaboradores foram melhorando cada vez mais a eficiência do
material obtido, aprimorando a sua condutividade e tornando-o mais fino até chegar à
espessura de um átomo.28,30 Para a surpresa dos pesquisadores o material ultrafino não só
apresentava uma estrutura de monocamada plana de átomos de carbono ligados por meio
de uma organização hexagonal, semelhantes ao favo de mel, como apresentava excelente
condutividade térmica e elétrica, boa resistência mecânica, sendo leve, flexível e
apresentando uma grande área superficial específica.29
Figura 3. Representação esquemática: a) Grafeno (material 2D) usado como precursor para a
construção de materiais de carbono de outras dimensionalidades, como b) Fulereno; c) Nanotubos; e
d) Grafite.30
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Todas essas excelentes propriedades observadas no grafeno estão diretamente
relacionadas com a estrutura desse material. O grafeno é formado por átomos de carbono
que apresentam hibridização sp2 em um sistema de ligações conjugada, arranjados em
monocamadas em uma estrutura de duas dimensões. Os elétrons de uma monocamada de
grafeno podem chegar a se deslocar em uma velocidade de até 106 m s-1, fazendo com que
esse material apresente excelente condutividade elétrica (até 2.104 S cm-1); uma mobilidade
eletrônica até cem vezes maior do que a do silício (2.105 cm2 V-1 s-1) e condutividade
térmica, em temperatura ambiente, de até 5000 W m-1 K-1 (em comparação, a do cobre é
400 W m-1 K-1). Além disso, o grafeno também apresenta uma área superficial muito elevada
(2600 m2 g-1), maior do que as observadas para materiais como o grafite (10 m2 g-1) e
nanotubos de carbono (1300 m2 g-1). 29,30,31
Entretanto, as propriedades eletrônicas do grafeno mudam com o número de
camadas e com a posição relativa dos átomos em camadas adjacentes determinada pela
ordem de empilhamento. Portanto, o grafeno não deve ser considerado como um único
material, mas sim como uma família de compostos que podem ser formados por uma única
camada de átomos (folha monoatômica), até materiais formados por duas, três, quatro, etc,
folhas de grafeno empilhadas de forma organizada. Sendo assim, a estrutura eletrônica do
grafeno apresenta diferentes acoplamentos com o aumento do número de camadas até o
limite de 10 a 20 camadas (limite 3D) quando o material passa a ser considerado o grafite.30
A soma de todas essas características e propriedades notáveis tornam o grafeno um
material promissor para aplicações que vão desde materiais polímero-compósitos, até
transistores, eletrodos destinados ao armazenamento de energia eletroquímica,
supercapacitores, material de eletrodo em baterias de íons de lítio, aplicações foto-
eletroquímicas e no desenvolvimento de sensores e biossensores eletroquímicos.25,29,30,31
3.1.2 Métodos de síntese do grafeno
Com o passar dos anos, novas pesquisas foram sendo realizadas e a partir delas
novos métodos para a produção do grafeno foram desenvolvidos. De acordo com a
aplicação de interesse e da qualidade do produto final que deseja-se obter, um ou mais
métodos podem ser empregados. No entanto, dentre os métodos existentes os mais
comuns são a esfoliação mecânica, esfoliação química, a deposição química em fase vapor
e a redução térmica. 29,32
A esfoliação mecânica é o método que possibilitou o isolamento do grafeno pela
primeira vez e que é utilizado até hoje. Nesse método, é utilizado uma fita adesiva
repetidamente para realizar a esfoliação do grafite de alta pureza. Em seguida, alguns flocos
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capturados são transferidos para a superfície de um disco de silício/óxido de silício sendo
possível verificar a existência do grafeno por meio de um microscópio atômico.27 Esta
abordagem apresenta boa confiabilidade e proporciona a obtenção de amostras de grafeno
que são praticamente livres de defeitos. Entretanto, a sua principal desvantagem é que ela
não possibilita a produção de grafeno em larga escala.
Já a esfoliação química, ou redução química, envolve a conversão de grafite a
grafeno, por meio da introdução de grupos funcionais contendo oxigênio, ao reagir o grafite
com agentes oxidantes fortes como ácido sulfúrico, ou, ácido nítrico. Essa reação forma o
óxido de grafite, que posteriormente é reduzido quimicamente a grafeno utilizando
compostos redutores como, por exemplo, a hidrazina ou boro-hidreto de sódio. A esfoliação
química do grafite à grafeno é possível uma vez que a adição de grupos, tais como: OH
e COOH, por oxidação química, reduzem as forças de Van der Waals, responsáveis por
manter as folhas de grafeno na estrutura do grafite, possibilitando que a separação ocorra
(Figura 4).33 A principal vantagem desse método é a possibilidade de obtenção de grafeno
com uma boa uniformidade e excelente rendimento, quando comparado aos métodos
mecânicos, possibilitando seu uso para obtenção de grafeno em larga escala.34
Figura 4. Representação esquemática da obtenção do grafeno por meio do método de esfoliação
química. (figura adaptada da ref. 25)
A deposição química de vapor (do inglês, Chemical Vapor Deposition – CVD) é uma
técnica que possibilita a obtenção de filmes finos de vários materiais como, por exemplo,
cerâmicos, metálicos ou semicondutores, sobre a superfície de diferentes substratos a partir
de uma fase gasosa. Para a preparação do grafeno por esse método, ocorre a pirólise de
compostos precursores, como hidrocarbonetos, sobre a superfície de catalisadores
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metálicos à altas temperaturas até a formação da estrutura grafítica a partir dos átomos de
carbono previamente dissociados.32 Deste modo, por meio da decomposição térmica de
hidrocarbonetos ou segregação de átomos de carbono sobre a superfície de catalisadores
metálicos como Ni, Pt, Ru, Ir,35-39 entre outros, seguida de um processo de resfriamento, as
espécies de carbono precipitam sobre a superfície do metal ocorrendo a nucleação e o
crescimento para formar o grafeno, como ilustrado na Figura 5, sendo que o número das
camadas de grafeno formadas dependem diretamente da taxa de resfriamento.32
Figura 5. Representação esquemática da obtenção do grafeno por meio do método de deposição
química de vapor. (figura adaptada da ref. 39)
Por fim, assim como na esfoliação química, na redução térmica os flocos de grafite
são tratados com um agente oxidante forte, normalmente uma solução de ácido sulfúrico ou
ácido nítrico. Porém, a diferença entre esses dois métodos é que na redução térmica, ao
invés de utilizar um agente redutor, o óxido de grafite sofre um aquecimento extremamente
rápido (> 2000 °C min-1) fazendo com que suas folhas sejam divididas devido principalmente
à expansão do CO2, aumentando a pressão entre as camadas. Quando essa pressão
excede as forças de Van der Waals, que mantém as camadas unidas, o óxido de grafite se
divide em folhas individuais de grafeno. Para obter informações acerca da viabilidade do
processo são utilizados indicadores como o aumento do volume e o aumento da área
superficial.29
Portanto, por ser um material que apresenta excelente biocompatibilidade,
possibilitando a detecção de uma grande variedade de analitos (incluindo compostos
orgânicos, inorgânicos e moléculas biológicas), elevada área superficial e ótima estabilidade
e condutividade elétrica, o grafeno é um material que vem sendo amplamente descrito na
literatura no desenvolvimento de sensores e biossensores com excelente sensibilidade e
seletividade, como será apresentado no tópico a seguir.
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3.1.3 Emprego de grafeno no desenvolvimento de sensores
eletroquímicos
Nos últimos anos, vários sensores e biossensores à base de grafeno, ou materiais
relacionados ao grafeno como o óxido de grafeno e óxido de grafeno reduzido, têm sido
relatados na literatura para diversas aplicações como: Análises de interesse ambiental na
detecção de íons metálicos como Pb2+ e Cd2+ e análise de pesticidas, por exemplo; além de
análises alimentícias; aplicações clínicas, como na detecção de glicose, ácido ascórbico,
ácido úrico; e na análise de fármacos.40
Para garantir a qualidade dos resultados obtidos e validar o método analítico, os
sensores e biossensores desenvolvidos são normalmente avaliados quanto a alguns
parâmetros que determinam o seu desempenho analítico tais como sensibilidade,
seletividade, limite de detecção e quantificação, repetibilidade, reprodutibilidade, entre
outros. Diferentes modificações de um mesmo eletrodo base podem gerar sensores com
diferentes especificidades para um determinado analito, por isso todos esses parâmetros
devem ser previamente avaliados.40
Por apresentar elevada área superficial e propriedades eletrônicas específicas, como
apresentado anteriormente, o grafeno é extremamente sensível às mudanças do ambiente
ao qual esteja inserido, o que possibilita que qualquer perturbação molecular seja facilmente
detectada, fazendo com que esse material contribua para o desenvolvimento de sensores
eletroquímicos aprimorados e altamente sensíveis.40,41
Além disso, o grafeno pode formar compósitos com outros materiais como, por
exemplo, polímeros, nanopartículas e biomoléculas, como DNA e enzimas, por meio de
adsorção física ou ligação química. Como resultado, a partir da combinação das
propriedades térmicas, elétricas, ópticas e mecânicas do grafeno com as propriedades e
funções de diversos outros componentes, novos materiais e sistemas analíticos inovadores
podem ser criados, proporcionando novas oportunidades para o progresso sustentável das
análises químicas.40,41
Papakonstantinou e colaboradores,42 foram um dos primeiros pesquisadores a
desenvolver um sensor eletroquímico à base de grafeno. Para obtenção do grafeno, os
pesquisadores utilizaram o método de deposição química em fase vapor que demonstrou
ser um método simples e eficiente para produção dos filmes de grafeno com alta taxa de
crescimento sobre a superfície da sílica, que foi o substrato utilizado. O sensor proposto
exibiu uma rápida cinética de transferência de elétrons bem como um bom desempenho
para determinação simultânea de dopamina (DA), ácido ascórbico (AA) e ácido úrico (AU),
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apresentando um limite de detecção de 0,17 µmol L-1 para DA, mesmo na presença de
agentes interferentes.
Com o passar dos anos outros trabalhos utilizando sensores à base de grafeno
foram sendo desenvolvidos43,46-57. Entre eles, novos sensores foram propostos para
determinação simultânea de dopamina, ácido ascórbico e ácido úrico devido à importância
dessas moléculas para processos fisiológicos no metabolismo humano e pelo fato de que a
análise desses compostos nos fluidos corporais (soro e urina) é um indicador de diagnóstico
muito valioso.38
Em 2014, Jiang et. al.43 desenvolveram um sensor eletroquímico a base de um
eletrodo de carbono vítreo (ECV) modificado com um nanocompósito de ouro (Au), paládio
(Pd) e óxido de grafeno reduzido (OGR), para determinação individual e simultânea de AA,
DA e AU (Figura 6). Como resultado, para detecção individual, o sensor apresentou uma
ampla faixa linear de resposta, 0,1–1000; 0,01–100; e 0,02–500 µmol L-1, e limites de
detecção de 0,02; 0,002; e 0,005 µmol L-1 para AA, DA e AU, respectivamente. Na detecção
simultânea, o sensor apresentou picos de oxidação separados e bem definidos. Além disso,
o sensor foi aplicado em uma amostra de urina, tendo apresentado boa sensibilidade e
seletividade para determinação de AA, AU e DA. A boa resposta em termos de sensibilidade
e seletividade do ECV modificado com Au-Pd-OGR pode ser explicada devido à presença
de alguns grupos funcionais oxigenados na superfície do óxido de grafeno reduzido,
aumentando assim a sua condutividade elétrica e a sua biocompatibilidade, além da
excelente atividade eletrocatalítica exercida pelas nanopartículas de Au e Pd.
Figura 6. Esquema ilustrativo para : a) preparação do nanocompósito Au-Pd-OGR; b) ECV
modificado aplicado na determinação simultânea de AA, DA e AU. (figura adaptada da ref. 43)
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Outra importante aplicação na área de análises clínicas, que o grafeno têm sido
utilizado, é no desenvolvimento de imunossensores, que é um tipo de biossensor baseado
na detecção de uma reação imunológica entre antígenos e anticorpos.45 A α-fetoproteína
(AFP), por exemplo, é uma glicoproteína sintetizada pelo fígado que é considerada o
principal biomarcador tumoral para o câncer de fígado. Esse composto é a principal proteína
do soro fetal. Logo após o nascimento, os bebês apresentam níveis relativamente elevados
de AFP, que diminuem até a criança completar um ano de idade. No entanto, testes de
sangue para medir a taxa de AFP em mulheres grávidas também podem indicar algum tipo
de malformação congênita.45 Portanto, o desenvolvimento de métodos eficazes para
determinação desse composto é de extrema importância. Os estudos de Zhao et. al.,46
mostraram o desenvolvimento de um imunossensor eletroquímico à base de folhas de
grafeno para análise de AFP. Como eletrodo de trabalho foi utilizado um eletrodo de
carbono vítreo modificado com grafeno e, novamente, nanopartículas de Au-Pd, que
substituíram as enzimas que são utilizadas convencionalmente. Ao final das análises, o
imunossensor não enzimático apresentou uma faixa linear de resposta considerável (0,05 a
30 ng mL-1) e um limite de detecção de 5 pg mL-1, sendo considerada adequada a sua
aplicação como protocolo genérico em pesquisas clínicas.
Além dos sensores a base de grafeno desenvolvidos para análise de compostos de
interesse clínico, como os exemplos citados anteriormente, vários artigos vêm sendo
publicados sobre o emprego de eletrodos modificados com grafeno para a análise de
fármacos.
O paracetamol (PA), N-acetil-p-aminofenol, é um medicamento analgésico e
antipirético vastamente utilizado no mundo inteiro para a redução da febre, dor de cabeça,
artrite e dores pós operatória. Em doses terapêuticas habituais esse medicamento é
metabolizado completamente e é eliminado na urina. Porém, o consumo de doses elevadas
de paracetamol pode provocar sérias lesões hepáticas, inflamação do pâncreas e
insuficiência renal. Recentemente, em 2016, Kesavan e John,47 prepararam um sensor por
meio da redução eletroquímica do óxido de grafeno (OG) ligado por meio da 2,4-diamino-
1,3,5-triazina (aminotriazina – AT) na superfície do eletrodo de carbono vítreo e aplicaram
esse eletrodo na determinação de paracetamol na presença de ácido úrico, que é um
importante agente de interferência para a determinação da PA na urina humana. O eletrodo
modificado (ECV-OG-AT) apresentou excelente atividade eletrocatalítica para determinação
simultânea de PA e AU, separando com sucesso os sinais voltamétricos de ambos, sendo
possível a determinação de PA mesmo em concentrações mais elevadas de AU (até 50
vezes mais concentrado). A faixa linear de resposta encontrada para o sensor proposto foi
de 0,04 – 100 µmol L-1 e o limite de detecção foi de 0,68 nmol L-1. A aplicação prática desse
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sensor também foi demonstrada ao determinar simultaneamente as concentrações de PA e
AU em amostras de urina humana.
Inúmeros outros trabalhos envolvendo sensores e biossensores eletroquímicos
utilizando grafeno, óxido de grafeno e óxido de grafeno reduzido têm sido constantemente
descritos na literatura recente para determinação de fármacos e compostos de interesse
clínico. A Tabela 1 apresenta alguns exemplos destacando o analito de interesse, o
eletrodo, a modificação utilizada e o limite de detecção obtidos.
Tabela 1. Exemplos de sensores eletroquímicos baseados em grafeno descritos na literatura recente.
Analito Eletrodo Modificador Amostra LD (mol L-1) Ref
Piroxicam e
Nimesulida
Carbono vítreo OGR / PEDOT:
PSS
Fármaco 1,0x10-7 - PIR;
2,4x10-9 - NIM
48
L-Dopa Carbono vítreo Glicina e OGR Fármaco/ urina 1,5x10-7 49
AA, DA, AU Carbono vítreo OGR -Pd-Au Soro sanguíneo/
urina
1,2x10-7 – AA;
2,5x10-6 – DA;
7,5x10-5 – AU.
50
Omeprazol Carbono vítreo OG - NiZnFe2O4 Fármaco/ sangue 1,5x10-8 51
Tramadol/
acetaminofeno
Pasta de
carbono
NiFe2O4/Grafeno Fármaco 3,6x10-9/
3,0x10-9
52
Glicose Carbono vítreo OG – MIP Soro sanguíneo 1,0x10-8 53
Cloridrato de
Gencitabina
Carbono vítreo OG-Bi Fármaco 5,0x10-8 54
Codeína Pasta de
carbono
CoFe2O4/Grafeno Fármaco/ plasma
sanguíneo/ urina
1,1x10-8 55
*OGR – Óxido de Grafeno Reduzido/ PEDOT - poli(3,4-etilenodioxitiofeno)/ PSS - poli (4-
estireno sulfonato)/ PIR – Piroxicam/ NIM – Nimesulida/ OG – Óxido de Grafeno/ MIP – Polímero
Molecularmente Impresso/ AA – Ácido Ascórbico/ DA – Dopamina/ AU – Ácido Úrico.
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13
3.2 Nanotubos de Carbono
3.2.1 Principais propriedades dos nanotubos de carbono
Os nanotubos de carbono são nanomateriais formados a partir de uma, ou mais,
folhas de grafeno enroladas de forma cilíndrica a partir do seu próprio eixo, formando
estruturas tubulares com diâmetro na faixa de nanômetros e comprimento que pode variar
de micrometros até centímetros. A primeira evidência da natureza tubular de alguns
filamentos de carbono, em tamanho nano, foi relatada em um artigo russo em 1952.56
Entretanto, esse artigo não é muito conhecido e nem citado devido às dificuldades de
acesso, por cientistas ocidentais, às publicações russas da época em consequência da
guerra fria.57
Em 1978, Wiles e Abrahamson,58 também observaram fibras de grafite enroladas em
camadas com um centro oco. No entanto, foi somente em 1991, no trabalho desenvolvido
por Iijima,27 que essas fibras ficaram conhecidas como Nanotubos de Carbono (NTC).
Portanto, mesmo existindo relatos anteriores, a comunidade científica considera o trabalho
de Iijima como sendo a primeira descrição dos NTC, uma vez que, além da descrição desse
material, foi realizado pela primeira vez um estudo estrutural completo.25
Atualmente, o termo “nanotubos de carbono” corresponde, assim como o grafeno, a
uma família de compostos que podem apresentar características diferentes entre si.
Conceitualmente, em um primeiro momento, os NTC podem ser divididos em dois grupos:
Nanotubos de carbono de paredes simples (NTCPS), Figura 7a, e Nanotubos de Carbono
de Paredes Múltiplas (NTCPM), Figura 7b. Os NTCPS são constituídos por apenas uma
única folha de grafeno e apresentam diâmetro variando de 1 a 5 nm. Entretanto, os métodos
de síntese empregados atualmente, produzem apenas uma pequena fração de NTCPS,
aumentando o seu custo e dificultando sua aplicação em grande escala. Já os NTCPM são
formados por um conjunto, de duas ou mais, folhas de grafeno enroladas de maneira
concêntrica em uma distância de 0,34 nm entre si, podendo apresentar diâmetros de 10 a
50 nm.24,25
Figura 7. Estruturas dos Nanotubos de Carbono: a) NTCPS; b) NTCPM.24
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14
Pra formar os nanotubos, uma folha de grafeno é enrolada de tal forma que dois
sítios da sua rede hexagonal, cristalograficamente equivalentes, se coincidam. Dependendo
da maneira como a folha de grafeno se enrola, os NTCPS podem apresentar diferentes
geometrias e propriedades. Desta maneira, as propriedades elétricas dos nanotubos de
carbono dependem de como os hexágonos são orientados ao longo do eixo do tubo. Os
NTCPS podem ser classificados portanto, dependendo das três orientações possíveis:
armchair, zigzag e chiral (Figura 8). Os nanotubos do tipo armchair apresentam
propriedades eletrônicas semelhantes às dos metais, enquanto os zig-zag e chiral podem
apresentar características tanto metálicas, quanto semicondutoras.60
Figura 8. Geometrias de NTCPS perfeitos: (a) armchair; (b) zig-zag; (c) chiral.60
Em relação aos NTCPM, as propriedades eletrônicas que esses materiais
apresentam são semelhantes às observadas nos NTCPS por causa do acoplamento fraco
entre os cilindros de carbono concêntrico. Alguns estudos descrevem que o transporte
eletrônico nos nanotubos de carbono (tanto NTCPS como NTCPM) ocorre de forma
balística, ou seja, sem espalhamento, possibilitando excelente condução elétrica através de
grandes extensões dos nanotubos.59
Por consequência da estrutura que apresentam, os nanotubos de carbono possuem
diversas propriedades atrativas e promissoras para diversas aplicações. A força da ligação
Csp2 – Csp2, confere aos NTC alta resistência química e mecânica. No entanto, mesmo
apresentando uma das estruturas mais robustas conhecidas, esse material denota alta
flexibilidade, podendo ser tensionado e dobrado, sem que ocorra a destruição da sua
estrutura. Além disso, os NTC apresentam uma força de tensão cem vezes maior do que a
do aço e excelente condutividade térmica e elétrica. Todas essas propriedades em conjunto
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
15
em uma única classe de material fazem com que os NTC sejam considerados nos dias de
hoje um dos componentes mais utilizados no desenvolvimento da nanociência e
nanotecnologia, tendo um potencial de aplicação em vários sistemas, produtos e
dispositivos como, por exemplo, emissores de elétrons para televisores; em compósitos com
polímeros, cerâmicas e metais; em diodos; em transistores; em dispositivos fotovoltaicos;
em memórias de computador e no desenvolvimento de sensores e biossensores
eletroquímicos.24,25
3.2.2 Métodos de síntese dos nanotubos de carbono
Existem três métodos que são mais utilizados para sintetizar nanotubos de carbono:
Descarga por arco elétrico; ablação a laser e deposição química de vapor (CVD). Todos
esses métodos utilizam alguma fonte de carbono e energia para formar os nanotubos. Os
métodos de descarga por arco e ablação a laser baseiam-se na condensação dos átomos
de carbono que foram gerados previamente pela sublimação de um precursor sólido. A
temperatura necessária para realizar esses processos pode chegar entre 3000 a 4000 °C,
próxima à temperatura de fusão do grafite. O método de CVD, que também é utilizado para
a síntese do grafeno, como citado anteriormente, baseia-se na decomposição de gases
contendo átomos de carbono sobre um metal catalisador.60
O método de descarga por arco elétrico, que já era utilizado por vários
pesquisadores para a síntese de fulerenos, foi utilizado por Iijima na descoberta dos
primeiros nanotubos de carbono.27 Esse método será mais detalhado no tópico 3.3.2..
Normalmente, os NTC produzidos por descarga por arco elétrico apresentam um diâmetro
entre 0,6 a 1,2 nm.60,61
No método de ablação a laser, um bastão sólido de grafite é utilizado como fonte de
carbono e é colocado dentro de um tubo de quartzo que é levado para um forno com
temperatura controlada. O tubo é então preenchido por um gás inerte e o laser é focalizado
sobre o grafite. Em seguida, pulsos sucessivos de laser são usados como fonte de energia
para vaporizar uniformemente o carbono, enquanto o fluxo de gás inerte arrasta as espécies
geradas, depositando-as em um coletor cônico de cobre, localizado na extremidade oposta
do tubo (Figura 9), que é então resfriado por água para a obtenção dos NTC, que podem
chegar a apresentar um diâmetro de 10-20 nm.61
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
16
Figura 9. Configuração experimental para a produção de NTC usando a técnica ablação a laser.60
De todos os métodos de síntese dos nanotubos de carbono, o de deposição química
de vapor é o mais utilizado por possibilitar a produção de NTC em grande escala e por ser
relativamente barato.25 Como explicado anteriormente para o caso do grafeno, são utilizados
precursores de carbono (hidrocarbonetos, álcoois, etc.) em fornos com atmosfera controlada
e com temperatura alta o suficiente para fornecer a energia necessária para realizar a
decomposição dos hidrocarbonetos e formar nanotubos de carbono sobre a superfície de
um catalisador metálico. O papel do catalisador é fundamental para a obtenção dos NTC,
pois ele irá garantir o processo de nucleação e crescimento dos feixes de nanotubos. O
avanço das técnicas de caracterização (principalmente técnicas de microscopia eletrônica)
têm possibilitado uma maior compreensão das etapas de crescimento dos NTC e,
consequentemente, um maior controle da homogeneidade das amostras preparadas, bem
como controle na produção de NTCPS ou NTCPM.61
3.2.3 Emprego de NTC no desenvolvimento de sensores
eletroquímicos
A aplicação dos nanotubos de carbono no desenvolvimento de sensores
eletroquímicos altamente sensíveis para determinação dos mais diversos analitos como
gases, toxinas, fragmentos de DNA, várias biomoléculas, fármacos, dentre muitos outros,
vêm sendo continuamente descrita na literatura.64-76 O principal motivo para que isso ocorra
são as características adequadas que esse material apresenta para o desenvolvimento de
sensores eletroquímicos como, por exemplo, alta velocidade na transferência de elétrons,
alta área superficial e presença de grupos funcionais, que fazem com que os nanotubos de
carbono sejam desejáveis para a modificação com diversos tipos de espécies (enzimas,
material genético, complexos metálicos, entre outros) que podem ser incorporadas
melhorando ainda mais a transferência de elétrons, entre analito e eletrodo, possibilitando a
obtenção de uma boa resposta em pouco tempo.
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
17
Um dos primeiros trabalhos que utilizou nanotubos de carbono em eletroanálise foi
realizado por Britto e colaboradores em 1996.62 Nesse trabalho os nanotubos de carbono
foram utilizados em um eletrodo de pasta juntamente com o tribromometano (bromofórmio),
com o objetivo de avaliar o comportamento oxidativo da dopamina. Ao final dos estudos, os
pesquisadores concluem que o resultado obtido foi superior ao observado em outros
eletrodos de carbono, ilustrando assim, o potencial dos eletrodos a base de nanotubos de
carbono.
Mesmo que o trabalho desenvolvido por Britto et. al. tenha sido o primeiro a aplicar
nanotubos de carbono no desenvolvimento de sensores, foi somente em 2002 que ocorreu
um aumento significativo do interesse por esse material aplicado a eletroanálise com a
publicação do trabalho de Joseph Wang. Em seu trabalho Wang et. al.63 desenvolveram um
eletrodo de carbono vítreo modicado com nanotubos de carbono para detecção de NADH.
Como resultado, o sensor proposto apresentou uma excelente resposta eletrocatalítica e
alta estabilidade, permitindo assim a detecção amperométrica altamente sensível de NADH,
sugerindo grande potencial de aplicação dos NTC no desenvolvimento de sensores.63
Atualmente, esse trabalho já possui mais de 1000 citações, e é considerado por muitos o
marco para a aplicação de NTC no desenvolvimento de sensores e biossensores
eletroquímicos possibilitando que tantos outros trabalhos tenham sido, e estejam sendo,
desenvolvidos.
Outro exemplo de composto cuja determinação é de grande importância é a L -Dopa
(ou Levodopa) por ser o percursor imediato do neurotransmissor dopamina, sendo um dos
medicamentos mais utilizados no tratamento da doença de Parkinson. O mal de Parkinson
é uma doença neurológica que provoca tremores e dificuldades para se movimentar e se
coordenar devido à diminuição da produção da dopamina no organismo do paciente. Como
a dopamina não pode ser administrada via oral, pois não passa através da barreira da
corrente sanguínea, a L-Dopa é administrada por poder ser convertida em dopamina por
meio da ação da enzima dopa-descarboxilase, estimulando assim, a produção de dopamina
no corpo (Figura10). Considerando a grande importância desse medicamento Leite et. al.64
desenvolveram um sensor utilizando um eletrodo de grafite pirolítico (EGP) modificado com
cloro(piridina)bis(dimetilglioximato)cobalto(III), Co(DMG)2ClPy, adsorvido sobre nanotubos
de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) para determinação de L-Dopa em formulações
farmacêuticas. Os materiais foram caracterizados utilizando as técnicas de Microscopia
Eletrônica de Varredura (MEV) e espectroscopia no infravermelho. Ao final dos estudos o
sensor apresentou resposta linear no intervalo de concentração de 3 a 100 μmol L-1 e limite
de detecção de 0,86 μmol L-1, demonstrando que o sensor proposto é uma alternativa viável
para a determinação de L-Dopa em amostras farmacêuticas.
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
18
Figura 10. Biossíntese da dopamina a partir da L-Dopa.65
Recentemente, Majidi e colaboradores,66 desenvolveram um sensor para
determinação de triptofano (Trp) em amostras biológicas (urina, saliva e soro sanguíneo).
Para a realização desse estudo os pesquisadores utilizaram um eletrodo impresso de ouro
(do inglês screen-printed electrode – SPE) modificado com nanotubos de carbono de
paredes múltiplas (SPEAu – NTCPM) com aptâmeros de Trp imobilizadas sobre a superfície
desse sensor como ilustrado na Figura 11. Métodos analíticos sensíveis e eficazes para
determinação de triptofano em estudos clínicos e estudos médicos, particularmente, na
neurociência e oncologia, são extremamente importantes, uma vez que o Trp é um dos
aminoácidos essenciais para a vida humana. O nosso organismo não é capaz de sintetizar o
Trp, portanto este deve ser consumido por meio de uma dieta alimentar balanceada. Além
de participar da síntese proteica, o triptofano ajuda a regular diversos mecanismos
fisiológicos e pode ser encontrado na corrente sanguínea ou em proteínas transportadoras.
Além disso, atua como um precursor da serotonina e a sua carência pode causar insônia,
estresse, depressão e compulsão alimentar. Conhecendo a importância da determinação do
Trp em amostras biológicas Majidi et. al. conseguiram propor o desenvolvimento de um
sensor com excelente sensibilidade, seletividade e precisão para detecção de Trp em
amostras reais apresentando uma faixa linear de resposta de 1.0×10−11 a 1.0×10−4 mol L-1 e
limite de detecção de 4,9×10−12 mol L-1, sendo extremamente promissor a sua aplicação por
ser um sistema simples, eficaz, portátil e miniaturizado.
Figura 11. Eletrodo impresso de ouro modificado com: a) NTCPM; b) NTCPM e moléculas de aptâmero
específicas para o triptofano; c) sistema convencional e d) comparação dos três sistemas para a análise de Trp.66
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19
Outros exemplos de trabalhos descritos na literatura sobre desenvolvimento de
sensores e biossensores a base de nanotubos de carbono para determinação de fármacos e
compostos de interesse clínico estão apresentados na Tabela 2.
Tabela 2. Exemplos de sensores eletroquímicos baseados em NTC descritos na literatura recente.
Analito Eletrodo Modificador Amostra LD (mol L-1) Ref
Carvedilol Carbono vítreo NTCPM / MIP Fármaco 1,6x10-5 67
Metronidazol Carbono vítreo NTCPM / CTS-Ni Fármaco/ soro
sanguíneo/ urina
2,5x10-8 68
Bromhexina Platina NTCPM / NiNPs Fármaco 3,0x10-6 69
Cisplatina Eletrodo
impresso
NTCPM-COOH Fármaco 4,6x10-6 70
Prometazina Pasta de
carbono
NTCPM/SiAlNb/DNA Fármaco 5,9x10-6 71
Sulfato de
gentamicina
Pasta de
carbono
NTCPM Fármaco/ soro
sanguíneo/ urina
2,2x10-7 72
Glicose/Albumina Carbono vítreo NTCPM-PEI-Cu Fármaco/ bebidas 1,8 x10-7 73
Acetaminofeno
(Paracetamol)
Carbono vítreo NTCPM-β-
ciclodextrina
Fármaco/ urina 1,5x10-8 74
hidroclorotiazida
e maleato de
enalapril
Pasta de
Carbono
NTCPM Fármaco 1,4x10-8 HTZ;
4,1x10-8 - ENP
75
Dopamina Carbono Vítreo NTCPM/ HRP Fármaco 2,0x10-6 76
*NTCPM – Nanotubos de Carbono de Paredes Múltiplas / NTC – Nanotubos de carbono/ MIP– Polímero Molecularmente Impresso/ CTS-Ni – Complexo de quitosano-níquel/ NiNPs – Nanopartículas de Níquel/ PEI – Polietilenimina/ HTZ – Hidroclorotiazida/ ENP – Maleato de Enalapril/ HRP - Horseradish Peroxidase.
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20
3.3 Fulereno
3.3.1 Principais propriedades do fulereno
Outro exemplo de alótropo de carbono em escala nano são os fulerenos. Ao
contrário dos outros alótropos, os fulerenos apresentam-se na forma molecular, sendo
considerados moléculas nanométricas esferoidais constituídas apenas por átomos de
carbono.22 Desde 1966 cálculos teóricos demonstravam a possibilidade da existência de
“gaiolas” formadas apenas por átomos de carbono. Entretanto, apenas em 1985 que a
existência dos fulerenos foi de fato comprovada no trabalho realizado por Harold W. Kroto,
Robert F. Curl e Richard E. Smalley.26
A descoberta dos fulerenos tornou-se possível devido ao interesse de Kroto pelo
estudo mecânico quântico de certas cadeias carbônicas (poliinas,...CC–CC...) e de tentar
reproduzir as condições interestelares para comprovar a existência dessas grandes cadeias
carbônicas no espaço.77 Para isso, com a ajuda de Curl e Smalley, Kroto realizou um
experimento no qual uma placa de grafite foi submetida a um laser pulsado de alta
frequência formando aglomerados que posteriormente foram analisados por espectrometria
de massas.77,78
Ao final desse experimento foi observado a formação de moléculas com 60 átomos
de carbono, levando os pesquisadores a se perguntarem qual estrutura molecular poderia
dar tanta estabilidade a essas moléculas. Depois de algumas sugestões, Kroto teve a ideia
de organizar os átomos na mesma forma dos domos geodésicos idealizados pelo arquiteto
Richard Buckminster Fuller, em que faces hexagonais constroem uma estrutura esférica
devido à combinação com pentágonos. Dessa forma a estrutura do C60 foi definida como um
poliedro de 32 faces, sendo 20 hexagonais e 12 pentagonais, e foi batizada como
buckminsterfulereno em homenagem ao arquiteto americano.77
Atualmente, outras formas estáveis do fulereno já foram isoladas como, C20, C70, C78
e C84, por exemplo. Porém, de todas essas formas, o fulereno C60 é o mais abundante e
mais estável, apresentando ligações entre os anéis de seis membros e ligações simples
entre os anéis de cinco membros como ilustrado na Figura 12.
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
21
Figura 12. Representação esquemática (2D e 3D) da estrutura do fulereno C60.78
Por meio de todos os estudos que já foram realizados sobre o fulereno, uma das
descobertas mais admiráveis é a capacidade que a molécula de C60 tem de receber de um a
seis elétrons, mesmo já sendo rica em elétrons, formando ânions correspondentes. Esse
fato só é possível porque os orbitais moleculares LUMO não ligantes da molécula C60 se
encontram em um patamar muito baixo em energia. Outras propriedades interessantes que
os fulerenos apresentam são: a boa estabilidade química, grande área superficial, alta
resistência mecânica e capacidade de se tornar um supercondutor quando combinado com
metais alcalinos, fazendo com que esse material seja promissor para diversos tipos de
aplicações como, por exemplo, aplicações fotovoltaicas, biomédicas, transporte de antivirais,
quimioterápicos. antibióticos, e no desenvolvimento de sensores. 78
3.3.2 Métodos de síntese do fulereno
Mesmo com a descoberta dos fulerenos em 1985, o desenvolvimento de um método
para síntese de C60 em quantidades macroscópicas ocorreu somente em 1990 com o
trabalho realizado por Krätschmer e colaboradores,80 possibilitando a obtenção de
quantidades suficientes para que as propriedades químicas dos fulerenos pudessem
começar a serem exploradas.
O método desenvolvido por Krätschmer era muito semelhante ao método de
descarga por arco elétrico, que também foi utilizado por Iijima durante as primeiras sínteses
dos nanotubos de carbono, como mencionado anteriormente. Esse método consiste na
aplicação de uma diferença de potencial entre dois eletrodos de grafite a uma distância
suficientemente pequena, dentro de uma câmara de aço em atmosfera inerte (geralmente Ar
ou He) e baixa pressão, de maneira que ocorra a formação de um arco elétrico entre os
eletrodos, ionizando o gás ao redor e gerando um plasma entre os eletrodos. Assim, à
medida que os elétrons são acelerados contra o anodo, ocorre a colisão com átomos de
carbono da superfície do eletrodo transferindo energia suficiente para arrancá-los, de
maneira que os átomos de carbono atravessem o plasma e percam energia cinética, devido
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
22
às colisões com os átomos do gás da atmosfera inerte, o que possibilita a formação de
novas cadeias de grafite sobre a superfície do outro eletrodo (catodo).78,79 A Figura 13 ilustra
a configuração experimental do método de descarga por arco elétrico.
Figura 13. Representação esquemática do processo de descarga por arco elétrico. (figura adaptada
da ref. 83)
O método de descarga por arco elétrico é até hoje um dos mais citados na literatura
para a síntese de fulerenos. No entanto, além desse método outra técnica que pode ser
utilizada para síntese de fulerenos é a ablação a laser.79 Esse método também pode ser
utilizado para síntese de outras nanoestruturas de carbono como os NTC, por exemplo
(tópico 3.2.2).
Por fim, na técnica de pirólise, ou, técnica de chama laminar para produção de
fulerenos é realizado a queima de uma mistura de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos
(PAHs) com um fluxo laminar de oxigênio misturado a um gás inerte à baixa pressão. No
final do processo, a fuligem gerada após a queima contém fulerenos e é então bombeada
para fora do sistema e capturado por filtros. Esse método têm ganhado bastante destaque e
atraído a atenção de pesquisadores no mundo inteiro devido a possibilidade de ser utilizada
para produção de fulerenos em larga escala.79
Desta maneira, devido ao avanço dos métodos de produção dos fulerenos esse
material passou a ser mais explorado e o número de sensores eletroquímicos empregando o
fulereno para detecção de diferentes analitos aumentou consideravelmente graças às
propriedades eletrocatalíticas que esse material apresenta contribuindo, especialmente,
para o aumento da sensibilidade e seletividade dos sensores base, como será abordado no
tópico a seguir.
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
23
3.3.3 Emprego de fulereno no desenvolvimento de sensores
eletroquímicos
Os fulerenos apresentam diversas propriedades que os tornam um material
extremamente atrativo para o desenvolvimento de sensores eletroquímicos. Recentemente,
Rahimi-Nasrabadi et. al.82 desenvolveram um sensor a base de eletrodo de carbono vítreo
modificado com um compósito a base de fulereno (C60) e nanotubos de carbono para
determinação de diazepam em amostras reais como soro sanguíneo, urina e formulações
farmacêuticas.
As benzodiazepinas são substâncias químicas que possuem importantes aplicações
medicinais devido às propriedade sedativas e anticonvulsivantes que apresentam, sendo
normalmente prescritas para o tratamento de ansiedade, distúrbios de sono, ataques
convulsivos e depressão. Dentre os fármacos que pertencem à classe dos
benzodiazepínicos, o diazepam é o mais comumente utilizado sendo considerado uma
droga popular. No entanto, o uso prolongado desse medicamento pode causar dependência
e outros efeitos adversos podendo gerar sérias consequências. Portanto, conhecendo a
importância da determinação de diazepam em fluidos biológicos e formulações
farmacêuticas, o trabalho de Rahimi-Nasrabadi e colaboradores teve como objetivo
desenvolver um método analítico simples, eficaz e aplicável para determinação desse
composto. Após o desenvolvimento do dispositivo, este apresentou boa atividade
eletrocatalítica em relação à redução do diazepam em uma faixa linear de resposta de 0,3 a
700 µmol L-1 e limite de detecção de 0,087 µmol L-1, além de boa estabilidade e
repetibilidade, sendo satisfatória a sua aplicação para determinação de diazepam em
amostras reais.82
O desenvolvimento de biossensores, enzimáticos ou não enzimáticos, para detecção
de glicose em fluidos biológicos têm ganhado destaque devido o interesse de aplicação
para o diagnóstico clínico de diabetes por serem dispositivos de custo relativamente baixo,
que apresentam respostas rápidas, precisas, boa estabilidade, sensibilidade e seletividade.
Sutradhar e Patnaik,83 desenvolveram recentemente um eletrodo de carbono vítreo
modificado com fulereno (C60) funcionalizado com nanopartículas de ouro, usando o 3-
amino-5-mercapto-1,2,4-triazol com base em tiol, como o ligante, para análise de glicose. A
modificação utilizada para o dispositivo proposto apresentou atividade eletrocatalítica,
efetiva capacidade de transferência de elétrons, faixa linear de resposta de 0,025 a
0,8 mmol L-1, limite de detecção de 22,0 µmol L-1, boa estabilidade, além de boa seletividade
em relação aos possíveis interferentes.
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24
Outro exemplo de composto cuja determinação em amostras reais é de grande
importância é a dopamina (DA) por ser considerada um dos principais neurotransmissores e
por que a desregulação da dopamina pode causar graves distúrbios como, por exemplo, a
doença de Parkinson. Com isso em mente, Palanisamy e colaboradores,84 desenvolveram
um eletrodo de carbono impresso modificado com fulereno (C60) e nanopartículas de paládio
(PdNPs). O eletrodo fabricado exibiu boa seletividade na presença de possíveis
interferentes como ácido ascórbico e ácido úrico. Em condições ótimas, o sinal da
intensidade de corrente anódica referente à oxidação de DA aumentou linearmente na faixa
de 0,35 a 133,35 µmol L-1 com um limite de detecção de 0,056 µmol L-1. Como uma
perspectiva futura, os autores consideram que o sensor desenvolvido possa ser usado para
detecção precisa de DA em amostras farmacêuticas.
A Tabela 3 apresenta outros exemplos de eletrodos modificados com fulereno para
determinação de compostos de interesse clínico e farmacêutico.
Tabela 3. Exemplos de sensores eletroquímicos baseados em fulereno descritos na literatura recente.
Analito Eletrodo Modificador Amostra LD (mol L-1) Ref
Levodopa e
acetaminofeno
Carbono Vítreo C60 - NTCPM Fármaco 3,5x10-8 85
Aciclovir Carbono Vítreo Fulereno (C60) Fármaco/ plasma
sanguíneo/ urina
1,5x10-8 86
Catecolaminas
(NE, IP, DA)
Carbono Vítreo C60 - NTCPM –
LI
Soro sanguíneo/
urina
1,8x10-8 – NE;
2,2x10-8 – IP;
1,5x10-8 – DA.
87
Predinizolona Ouro Fulereno (C60) Sangue/ urina 2,6x10-8 88
Ácido Pirúvico Carbono Vítreo C60 - NTCPM Sangue/ urina 1,0x10-8 89
*NTCPM – Nanotubos de Carbono de Paredes Múltiplas / LI – Líquido iônico/ NE – Noradrenalina/ IP – Isoprenalina/ DA – Dopamina/.
Com base em todos os aspectos apresentados, pode-se considerar que, de fato, nos
últimos anos o avanço da nanociência e nanotecnologia possibilitaram o desenvolvimento
de novos materiais com propriedades diferenciadas e extremamente interessantes, por meio
do controle da forma e do tamanho de materiais já conhecidos. Em especial, a descoberta
dos fulerenos, nanotubos de carbono e, mais recentemente, o isolamento do grafeno,
fizeram com que os nanomateriais de carbono atraíssem o interesse científico, nas
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
25
diferentes áreas do conhecimento, devido à riqueza e diversidade de aplicações que esses
materiais apresentam.
Em relação ao emprego dos nanomateriais de carbono no desenvolvimento de
sensores eletroquímicos, as características favoráveis como, excelente condutividade
elétrica, forte capacidade de adsorção, alta biocompatibilidade e alta área superficial, que
esses materiais apresentam, têm possibilitado a obtenção de novos sensores estáveis,
sensíveis e seletivos para a determinação de inúmeros compostos como gases;
biomoléculas; pesticidas; metais pesados; além de fármacos e compostos de interesse
clinico, como apresentado nessa monografia.
Evidentemente, ainda é necessário que muitos estudos sejam realizados para
superar as limitações existentes em relação a aplicação desses dispositivos em escala
industrial. No entanto, o crescente interesse científico e tecnológico relacionado à esses
materiais indica que as pesquisas e novas publicações, que buscam compreender e superar
todas essas limitações, estão distantes de acabar.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Essa monografia abordou o desenvolvimento e as aplicações descritas na literatura
recente de sensores eletroquímicos modificados com nanomateriais de carbono para a
determinação de fármacos e compostos de interesse clínico. A partir desse estudo foi
possível verificar que a química de nanomateriais é bastante dinâmica. Novas aplicações e
soluções para problemas antigos e atuais são continuamente descobertas, o que justifica o
crescente interesse científico por esses materiais.
Particularmente, em relação aos sensores eletroquímicos, foi possível verificar que o
emprego de nanomateriais de carbono no desenvolvimento de sensores têm possibilitado a
determinação de diferentes compostos de maneira efetiva, apresentando excelente
sensibilidade, seletividade e estabilidade, devido, principalmente, às propriedades favoráveis
dos nanomateriais de carbono.
Deste modo os sensores eletroquímicos têm se tornado cada vez mais promissores
devido ao seu custo relativamente baixo, quando comparado com outros métodos analíticos
convencionais, menor gasto de reagentes, análises rápidas e de fácil execução, tornando
possível e viável a aplicação desses dispositivos em análises de interesse ambiental,
alimentícias e, em especial, análise de fármacos e compostos de interesse clínico.
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
26
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] RAHI, A.; KARIMIAN, K.; HELI, H. Nanostructured materials in electroanalysis of
pharmaceuticals. Analytical Biochemistry, v. 497, p. 39-47, 2016.
[2] GUPTA, V. K.; JAIN, R.; RADHAPYARI, K.; JADON, N.; AGARWAL, S. Voltammetric
techniques for the assay of pharmaceuticals - A review. Analytical Biochemistry, v. 408,
p. 179–196, 2011.
[3] ZHU, Z. An Overview of Carbon Nanotubes and Graphene for Biosensing Applications.
Nano-Micro Letters, v. 9, p. 1-24, 2017.
[4] MARKOPOULOU, C. K.; KAGKADIS, K. A.; KOUNDOURELLIS, J. E. An optimized
method for the simultaneous determination of vitamins B1, B6, B12, in multivitamin tablets by
high performance liquid chromatography. Jounal of Pharmaceutical and Biomedical
Analysis, v. 30, p. 1403-1410, 2002.
[5] YILMAZ, B.; CILTAS, U. Determination of diclofenac in pharmaceutical preparations by
voltammetry and gas chromatography methods. Journal of Pharmaceutical Analysis, v. 5,
p. 153-160, 2015.
[6] ØSTERGAARD, J. UV imaging in pharmaceutical analysis. Journal of Pharmaceutical
and Biomedical Analysis, v. 147, p. 140-148, 2018.
[7] MAHMOUDI, A.; FOURAR, R. E.-A.; BOUKHECHEM, M. S.; ZARKOUT, S.
Microbiological assay for the analysis of certain macrolides in pharmaceutical dosage forms.
International Journal of Pharmaceutics, v. 491, p. 285-291, 2015.
[8] LOWINSOHN, D.; BERTOTTI, M. Sensores eletroquímicos: Considerações sobre
mecanismos de funcionamento e aplicações no monitoramento de espécies químicas em
ambientes microscópicos. Química Nova, v. 29, No. 6, p. 1318-1325, 2006.
[9] PEREIRA, A. C.; SANTOS, A. S.; KUBOTA, L. T. Tendências em modificação de
eletrodos amperométricos para aplicações eletroanalíticas. Química Nova, v. 25, No. 6,
p. 1012-1021, 2002.
[10] GIAROLA, J. F. Desenvolvimento de um biossensor voltamétrico compósito à base de
polipirrol/uricase/grafeno para determinação de ácido úrico em urina. Dissertação de
mestrado em Química, Universidade Federal de São João del-Rei, Minas Gerais, 2016.
[11] HUN, X.; WANG, S.; WANG, S.; ZHAO, J.; LUO, X. A photoelectrochemical sensor for
ultrasensitive dopamine detection based on single-layer NanoMoS2 modified gold electrode.
Sensors and Actuators B: Chemical, v. 249, p. 83-89, 2017.
[12] YILDIZ, G.; AYDOGMUS, Z.; CINAR, M. E.; SENKAL, F.; OZTURK, T. Electrochemical
oxidation mechanism of eugenol on graphene modified carbon paste electrode and its
analytical application to pharmaceutical analysis. Talanta, v. 173, p. 1-8, 2017.
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
27
[13] LENIK, J.; NIESZPOREK, J. Construction of a glassy carbon ibuprofen electrode
modified with multi-walled carbon nanotubes and cyclodextrins. Sensors and Actuators B:
Chemical, v. 255, p. 2282-2289, 2018.
[14] OLIVEIRA, A. X.; SILVA, S. M.; LEITE, F. R. F.; KUBOTA, L. T.; DAMOS, F. S.; LUZ, R.
C. S. Highly Sensitive and Selective Basal Plane Pyrolytic Graphite Electrode Modified with
1,4-Naphthoquinone/MWCNT for Simultaneous Determination of Dopamine, Ascorbate and
Urate. Electroanalysis, v. 25, No. 3, p. 723 – 731, 2013.
[15] YANG, C.; DENNO, M. E.; PYAKUREL, P.; VENTON, B. J. Recent trends in carbon
nanomaterial-based electrochemical sensors for biomolecules: A review. Analytica Chimica
Acta, v. 887, p. 17-37, 2015.
[16] MADURAIVEERAN, G.; JIN, W. Nanomaterials based electrochemical sensor and
biosensor platforms for environmental applications. Trends in Environmental Analytical
Chemistry, v. 13, p. 10-23, 2017.
[17] RASHEED, P. A.; SANDHYARANI, N. Carbon nanostructures as immobilization platform
for DNA: A review on current progress in electrochemical DNA sensors. Biosensors and
Bioelectronics, v. 97, p. 226-237, 2017.
[18] TROJANOWICZ, M. Analytical applications of carbon nanotubes: a review. Trends in
Analytical Chemistry, v. 25, No. 5, p. 480-489, 2006.
[19] YANG, W.; RATINAC, K. R.; RINGER, S. P.; THORDARSON, P.; GOODING, J. J.;
BRAET, F. Carbon nanomaterials in biosensors: Should you use nanotubes or graphene?.
Angewandt Chemie International Edition, v. 49, p. 2114-2138, 2010.
[20] HERBST, M. H.; MACEDO, M. I. F.; ROCCO, A. M. Tecnologia dos nanotubos de
carbono: Tendências e perspectivas de uma área multidisciplinar. Química Nova, v. 27, No.
6, p. 986-992, 2004.
[21] SAKTHINATHANA, S.; LEEA, H. F.; CHENA, S-M; TAMILDURAI, P. Electrocatalytic
oxidation of dopamine based on non-covalent functionalization of manganese tetraphenyl
porphyrin/reduced graphene oxide nanocomposite. Journal of Colloid and Interface
Science, v. 468, p. 120-127, 2016.
[22] TARDITTOA, L. V.; ARÉVALOA, F. J.; ZONA, M. A.; OVANDOB, H. G.; VETTORAZZIA,
N. R.; FERNÁNDEZA, H. Electrochemical sensor for the determination of enterotoxigenic
Escherichia coli in swine feces using glassy carbon electrodes modified with multi-walled
carbon nanotubes. Microchemical Journal, v. 127, p. 220-225, 2016.
[23] GOYAL, R. N.; OYAMA, M.; BACHHETI, N.; SINGH, S. P. Fullerene C60 modified gold
electrode and nanogold modified indium tin oxide electrode for prednisolone determination.
Bioelectrochemistry, v. 74, p. 272–277, 2009.
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
28
[24] ZARBIN, A. J. G. Química de (nano)materiais. Química Nova, v. 30, No. 6, p. 1469-
1479, 2007.
[25] ZARBIN, A. J. G.; OLIVEIRA, M. M.; Nanoestruturas de carbono (Nanotubos, Grafeno):
Quo Vadis?. Química Nova, v. 36, No. 10, p. 1533-1539, 2013.
[26] KROTO, H. W.; CURL, R. F.; SMALLEY, R. E. C.; HEATH, J. R.; O’BRIEN, S. C.
Buckminsterfullerene. Nature, 318:162-3, 1985.
[27] IIJIMA, S. Helical microtubules of graphite carbon. Nature, v. 354, p.56–8, 1991.
[28] NOVOSELOV, K. S.; GEIM, A. K.; MOROZOV, S. V.; JIANG, D.; ZHANG, Y.;
DUBONOS, S. V.; GRIGORIEVA, I. V.; FIRSOR, A. A. Electric Field Effect in Atomically Thin
Carbon Films. Science, v. 306, p. 666-669, 2004.
[29] VIEIRA, J. E. D.; VILAR, E. O. Grafeno: Uma revisão sobre propriedades, mecanismos
de produção e potenciais aplicações em sistemas energéticos. Revista Eletrônica de
Materiais e Processos, v. 11, No. 2, p. 54–57, 2016.
[30] GEIM, A. K.; NOVOSELOV, K. S. The rise of graphene. Nature Materials, v. 6, p. 185-
191, 2007.
[31] GHANY, N. A. A.; ELSHERIF, S. A.; HANDAL, H. T. Revolution of Graphene for different
applications: State-of-the-art. Surfaces and Interfaces, v. 9, p. 93-106, 2017.
[32] XU, C.; XU, B.; GU, Y.; XIONG, Z.; SUN, J.; ZHAO, X. S. Graphene-based electrodes
for electrochemical energy storage. Energy & Environmental Science, v. 6, p. 1388–1414,
2013.
[33] ZHANG, L.; LI, X.; HUANG, Y.; MA, Y.; WAN, X.; CHAN, Y. Controlled synthesis of few-
layered graphene sheets on a large scale using chemical exfoliation. Carbon, v. 48, p. 2361-
2380, 2010.
[34] GILJE, S.; HAN, S.; WANG, M.; WANG, K. L.; KANER, R. B. A. chemical route to
graphene for device applications. Nano Letters, v. 7, p. 3394-3398, 2007.
[35] GAMO, Y.; NAGASHIMA, A.; WAKABAYASHI, M.; TERAI, M.; OSHIMA,C. Atomic
structure of monolayer graphite formed on Ni(111). Surface Science, v. 374, p. 61-64, 1997.
[36] LAND, T. A.; MICHELY, T.; BEHM, R. J.; HEMMINGER, J. C.; COMSA, G. STM
investigation of single layer graphite structures produced on Pt(111) by hydrocarbon
decomposition. Surface Science, v. 264, No. 3, p. 261-270, 1992.
[37] MARCHINI, S.; GUNTHER, S.; WINTTERLIN, J. Scanning tunneling microscopy of
graphene on Ru(0001). Physical Review B, v. 76, p. 075429-1 - 075429-9, 2007.
[38] GALL, N. R.; RUT’KOV, E. V.; TONTEGODE, A. Y. Interaction of silver atoms with
iridium and with a two-dimensional graphite film iridium: Adsorption, desorption and
dissolution. Physics of the Solid State, v. 46, p. 371-377, 2004.
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
29
[39] KIM, K. S.; ZHAO, Y.; JANG, H.; LEE, S. Y.; KIM, J. M.; KIM, K. S.; AHN, J.-H.; KIM, P.;
CHOI, J.-Y.; HONG, B. H. Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable
transparent electrodes, Nature, v. 457, p. 706-710, 2009.
[40] JUSTINO, C. I. L.; GOMES, A. R.; FREITAS, A. C.; DUARTE, A. C.; ROCHA-SANTOS,
T. A. P. Graphene based sensors and biosensors. Trends in Analytical Chemistry, v. 91,
p. 53-66, 2017.
[41] XIAO-MEI, C.; WU, G.-H.; JIANG, Y.-Q.; WANG, Y.-R.; CHEN, X. Graphene and
graphene-based nanomaterials: the promising materials for bright future of electroanalytical
chemistry, Analyst, v. 136, p. 4631–4640, 2011.
[42] PAPAKONSTANTINOU, P.; SHANG, N. G.; McMULLAN, M.; CHU, M.; STAMBOULIS,
A.; POTENZA, A.; DHESI, S. S.; MARCHETTO, H. Catalyst-Free Efficient Growth,
Orientation and Biosensing Properties of Multilayer Graphene Nanoflake Films with Sharp
Edge Planes. Advanced Functional Materials, v. 18, p. 3506–3514, 2008.
[43] JIANG, J.; DU, X. Sensitive electrochemical sensors for simultaneous determination of
ascorbic acid, dopamine, and uric acid based on Au-Pd-reduced graphene oxide
nanocomposites. Nanoscale, v. 6, p. 11303-11309, 2014.
[44] RICCARDI, C. S.; COSTA, P. I.; YAMANAKA, H. Imunossensor Amperométrico.
Química Nova, v. 25, No. 2, p. 316-320, 2002.
[45] ALMEIDA, E. F. Dosagem sérica de alfa-fetoproteína (AFP). Disponível em:
http://www.apm.org.br/artigos-conteudo.aspx?id=113, acesso realizado 26 de outubro de
2017 às 20h.
[46] ZHAO, L.; LI, S.; HE, J.; TIAN, G.; WEI, Q.; LI, H. Enzyme-free electrochemical
immunosensor configured with Au–Pd nanocrystals and N-doped graphene sheets for
sensitive detection of AFP. Biosensors and Bioelectronics, v. 49, p. 222–225, 2013.
[47] KESAVAN, S.; JOHN, A. Stable determination of paracetamol in the presence of uric
acid in human urine sample using melamine grafted graphene modified electrode. Journal
of Electroanalytical Chemistry, v. 760, p. 6-14, 2016.
[48] WONG, A.; SANTOS, A. M.; FATIBELLO-FILHO, O. Determination of piroxicam and
nimesulide using an electrochemical sensor based on reduced graphene oxide and
PEDOT:PSS. Journal of Electroanalytical Chemistry, v.799, p. 547-555, 2017.
[49] PALAKOLLU, V. N.; THAPLIYAL, N.; CHIWUNZE, T. E.; KARPOORMATH, R.;
KARUNANIDHI, S.; CHERUKUPALLI, S. Electrochemically reduced graphene oxide/Poly-
Glycine composite modified electrode for sensitive determination of L-dopa. Materials
Science & Engineering C, v. 77, p. 394-404, 2017.
[50] ZOU, C.; ZHONG, J.; LI, S.; WANG, H.; WANG, J.; YAN, B.; DU, Y. Fabrication of
reduced graphene oxide-bimetallic PdAu nanocomposites for the electrochemical
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
30
determination of ascorbic acid, dopamine, uric acid and rutin. Journal of Electroanalytical
Chemistry, v. 805, p. 110–119, 2017.
[51] AFKHAMI, A.; BAHIRAEI, A.; MADRAKIAN, T. Application of nickel zinc ferrite/graphene
nanocomposite as a modifier for fabrication of a sensitive electrochemical sensor for
determination of omeprazole in real samples, Journal of Colloid and Interface Science, v.
495, p. 1–8, 2017.
[52] AFKHAMI, A.; KHOSHSAFAR, H.; BAGHERI, H.; MADRAKIAN, T. Preparation of
NiFe2O4/graphene nanocomposite and its application as a modifier for the fabrication of an
electrochemical sensor for the simultaneous determination of tramadol and acetaminophen.
Analytica Chimica Acta, v. 831, p. 50–59, 2014.
[53] ALEXANDER, S.; BARANEEDHARAN, P.; BALASUBRAHMANYAN, S.;
RAMAPRABHU,S. Highly sensitive and selective non enzymatic electrochemical glucose
sensors based on Graphene Oxide-Molecular Imprinted Polymer. Materials Science and
Engineering C, v. 78, p. 124–129, 2017.
[54] TANDEL, R.; TERADALA, N.; SATPATIB, A.; JALADAPPAGARIA,S. Fabrication of the
electrochemically reduced graphene oxide-bismuth nanoparticles composite and its
analytical application for an anticancer drug gemcitabine. Chinese Chemical Letters, v. 28,
p. 1429-1437, 2017.
[55] AFKHAMI, A.; KHOSHSAFAR, H.; BAGHERI, H.; MADRAKIANA, T. Facile
simultaneous electrochemical determination of codeine and acetaminophen in
pharmaceutical samples and biological fluids by graphene–CoFe2O4 nanocomposite
modified carbon paste electrode. Sensors and Actuators B, v. 203, p. 909–918, 2014.
[56] RADUSHVKEVICH, L.V.; LUKYANOVICH, V. M. O strukture ugleroda, obrazujucegosja
pri termiceskom razlozenii okisi ugleroda na zeleznom kontakte. Zurn Fisic Chim (Journal of
Physical Chemistry of Russia), v. 26, p. 88-95, 1952.
[57] MONTHIOUX, M.; KUZNETSOV, V. L. Who should be given the credit for the discovery
of carbon nanotubes?. Carbon, v. 44, p. 1621-1623, 2006.
[58] WILES, P. G.; ABRAHAMSON, J. Carbon fibre layers on arc electrodes—I: Their
properties and cool-down behavior. Carbon, v. 16, p. 341-349, 1978.
[59] MORAES, F. C. Nanotubos de carbono no desenvolvimento de sensores
eletroquímicos. Tese de doutorado em ciências, Universidade Federal de São Carlos, São
Paulo, 2010.
[60] TERRONES, M. Science and technology of the twenty-first century: Synthesis,
Properties, and Applications of Carbon Nanotubes. Annual Review of Materials Research,
v. 33, p. 419-501, 2003.
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
31
[61] SAJID, M.I.; JAMSHAID, U.; JAMSHAID, T.; ZAFAR, N.; FESSI, H.; ELAISSARI, A.
Carbon nanotubes from synthesis to in vivo biomedical applications. International Journal
of Pharmaceutics, v. 501, p. 278-299, 2016.
[62] BRITTO, P. J.; SANTHANAM, S. V.; AJAYAN, P. M. Carbon nanotube electrode for
oxidation of dopamine. Bioelectrochemistry and Bioenergetics, v. 41, p. 121-125, 1996.
[63] WANG, J.; MUSAMEH, M.; MERKOCI, A.; LIN, Y. Low-potential stable NADH detection
at carbon-nanotube-modified glassy carbon electrodes. Electrochemistry
Communications, v. 4, p. 743-746, 2002.
[64] LEITE, F. R. F.; MARONEZE, C. M.; OLIVEIRA, A. B.; SANTOS, W. T. P.; DAMOS, F.
S.; LUZ, R. C. S. Development of a sensor for L-Dopa based on Co(DMG)2ClPy/multi-walled
carbon nanotubes composite immobilized on basal plane pyrolytic graphite electrode.
Bioelectrochemistry, v. 86, p. 22–29, 2012.
[65] Brain Chemistry. Disponível em: http://chemicalparadigms.curiouscurie.com/?cat=20,
acesso realizado em 20 de novembro de 2017 às 20h.
[66] 67 MAJIDI, M. R.; OMIDI, Y.; KARAMI, P.; JOHARI-AHAR, M. Reusable potentiometric
screen-printed sensor and label-free aptasensor with pseudo-reference electrode for
determination of tryptophan in the presence of tyrosine. Talanta, v. 150, p. 425-433, 2016.
[67] COELHO, M. K. L.; GIAROLA, J. F.; SILVA, A. T. M.; TARLEY, C. R. T.; BORGES, K.
B.; PEREIRA, A. C. Development and Application of Electrochemical Sensor Based on
Molecularly Imprinted Polymer and Carbon Nanotubes for the Determination of Carvedilol.
Chemosensors, v. 4, p. 1-15, 2016.
[68] MAO, A.; LI, H.; YU, L.; HU, X. Electrochemical sensor based on multi-walled carbon
nanotubes and chitosan-nickel complex for sensitive determination of metronidazole.
Journal of Electroanalytical Chemistry, v. 799, p. 257-262, 2017.
[69] KUTLUAY, A.; ASLANOGLU, M. Nickel nanoparticles functionalized multi-walled carbon
nanotubes at platinum electrodes for the detection of bromhexine. Sensors and Actuators
B, v. 192, p. 720–724, 2014.
[70] MATERON, E. M.; WONG, A.; KLEIN, S.; LIU, J.; SOTOMAYOR, M. D. P. T. Multi-
walled carbon nanotubes modified screen-printed electrodes for cisplatin detection.
Electrochimica Acta, v. 158, p. 271–276, 2015.
[71] MARCO, J. P.; BORGES, K. B.; TARLEY, C. R. T.; RIBEIRO, E. S.; PEREIRA, A. C.
Development of a simple, rapid and validated square wave voltametric method for
determination of promethazine in raw material and pharmaceutical formulation using DNA
modified multiwall carbon nanotube paste electrode. Sensors and Actuators B, v. 177,
p. 251–259, 2013.
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
32
[72] KHALI, M. M.; EL-AZIZ, G. M. A. Multiwall carbon nanotubes chemically modified carbon
paste electrodes for determination of gentamicin sulfate in pharmaceutical preparations and
biological fluids. Materials Science and Engineering C, v. 59, p. 838–846, 2016.
[73] GUTIERREZ, F. A.; RUBIANES, M. D.; RIVAS, G. A. Electrochemical sensor for amino
acids and glucose based on glassy carbon electrodes modified with multi-walled carbon
nanotubes and copper microparticles dispersed in polyethylenimine. Journal of
Electroanalytical Chemistry, v. 765, p. 16-21, 2016.
[74] ALAM, A. U.; QIN, Y.; HAWLADER, M. M. R.; HU, N.-X.; DEEN, M. J. Electrochemical
sensing of acetaminophen using multi-walled carbon nanotube and β-cyclodextrin. Sensors
and Actuators B: Chemical, v. 254, p. 896-909, 2018.
[75] SALAMANCA-NETO, C. A. R.; TARLEY, C. R. T.; HATMURA, P. H.; SARTORI, E. R.
Electrochemical evaluation and simultaneous determination of binary mixture of
antihypertensives hydrochlorothiazide and enalapril in combined dosage forms using carbon
nanotubes paste electrode. Ionics, v. 21, p. 1615e1622, 2014.
[76] RIBEIRO, F. A. S.; TARLEY, C. R. T.; BORGES, K. B.; PEREIRA, A. C. Development of
a square wave voltammetric method for dopamine determination using a biosensor based on
multiwall carbon nanotubes paste and crude extract of Cucurbita pepo L. Sensors and
Actuators B, v. 185, p. 743–754, 2013.
[77] ROCHA-FILHO, R. C. Os Fulerenos e sua espantosa geometria molecular. Química
Nova na Escola. No. 4, p. 7-11, 1996.
[78] SANTOS, L. J.; ROCHA, G. P.; ALVES, R. B.; FREITAS, R. P. Fulereno [C60]: Química e
aplicações. Química Nova, v. 33, No. 3, p. 680-693, 2010.
[79] LIVRO FULERENO HIRSCH, A.; BRETTREICH, M. Fulerenes: Chemistry and
Reactions. 1 ed., Wiley – VCH, Weinheim: Germany, 2005.
[80] KRATSCHMER, W.; LAMB, L. D.; FOSTIROPOULOS, K.; HUFFMAN, D. R. Solid C60:
a new form of carbon. Nature, v. 347, p. 354-358, 1990.
[81] CARAMAN, M.; LAZAR, G.; STAMATE, M.; LAZAR, I. Arc discharge installation for
fullerene production. Romanian Journal of Physics, v. 53, p. 273–278, 2008.
[82] RAHIMI-NASRABADI, M.; KHOSHROO, A.; MAZLOUM-ARDAKANI, M. Electrochemical
determination of diazepam in real samples based on fullerene-functionalized carbon
nanotubes/ionic liquid nanocomposite. Sensors and Actuators B, v. 240, p. 125–131, 2017.
[83] SUTRADHAR, S.; PATNAIK, A. A new fullerene-C60– Nanogold composite for non-
enzymatic glucose sensing. Sensors and Actuators B, v. 241, p. 681–689, 2017.
[84] PALANISAMY, S.; THIRUMALRAJ, S.-M. C.; ALI, M. A.; AL-HEMAID, F. M. A.
Palladium nanoparticles decorated on activated fullerene modified screen printed carbon
Monografia de TCC – Química – Bacharelado – UFSJ - 2017
33
electrode for enhanced electrochemical sensing of dopamine. Journal of Colloid and
Interface Science, v. 448, p. 251–256, 2015.
[85] 87 MAZLOUM-ARDAKANI, M.; AHMADI, S. H.; MAHMOUDABADI, Z. S.; KHOSHROO,
A. Nano composite system based on fullerene-functionalized carbon nanotubes for
simultaneous determination of levodopa and acetaminophen. Measurement, v. 91, p. 162-
167, 2016.
[86] SHETTI, N. P.; MALODE, S. J.; NANDIBEWOOR, S. T. Electrochemical behavior of an
antiviral drug acyclovir at fullerene-C60-modified glassy carbon electrode.
Bioelectrochemistry, v. 88, p. 76–83, 2012.
[87] MAZLOUM-ARDAKANI, M.; KHOSHROO, A. High performance electrochemical sensor
based on fullerene-functionalized carbon nanotubes/ionic liquid: Determination of some
catecholamines. Electrochemistry Communications, v. 42, p. 9-12, 2014.
[88] GOYAL. R. N.; OYAMA, M.; BACHHETI, N.; SINGH, S. P. Fullerene C60 modified gold
electrode and nanogold modified indium tin oxide electrode for prednisolone determination.
Bioelectrochemistry, v. 74, p. 272–277, 2009.
[89] BRAHMAN, P. K.; PANDEY, N.; TOPKAYA, S. N.; SINGHAI, R. Fullerene–C60–
MWCNT composite film based ultrasensitive electrochemical sensing platform for the trace
analysis of pyruvic acid in biological fluids. Talanta, v.134, p. 554–559, 2015.