Desenvolvimento de sensores eletroquímicos baseados em nanopartículas magnéticas recobertas com polímeros de impressão molecular para determinação sensível e seletiva de ácido fólico

Abstract

The present work aimed to develop an analytical method based on biomimetic systems for the selective determination of folic acid. The construction of the biomimetic system was done by means of molecularly imprinted polymers, better known as MIPs (Molecularly Imprinted Polymers) synthesized on magnetic nanoparticles (Fe3O4) in core-shell format (mag-MIPs). The nanoparticles were obtained by the polyol method, which resulted in monodisperse, uniform, hydrophilic, highly crystalline and colloidally stable particles. The mag-MIPS and the control polymers or mag-NIPs (Molercularly Non-Imprinted Polymers) were morphologically characterized (SEM, FTIR and BET analyses) and subjected to rebinding tests with solutions of different folic acid concentrations in order to check their analytical performance. After proving the higher efficiency of mag-MIPS, these materials were used as modifiers in carbon paste electrodes combined with graphene oxide (mag-MIP-GO/CPE sensor). Under optimized conditions and using square wave adsorptive voltammetry, the proposed sensor exhibited excellent response over a linear concentration range between 2.5 × 10-6 and 48 × 10-6 mol L-1 and a detection limit of 6.5 × 10-7 mol L-1 (triplicate run, S/σ = 3). The sensor was subjected to repeatability tests and interference studies, obtaining satisfactory results. The advantages obtained with the proposed method were high robustness, numerous analyses, renewal of the electrode surface by simple polishing, high sensitivity, selectivity, and low cost. Finally, the sensor was applied in different matrices (pharmaceutical formulations and river water samples), presenting recovery percentages close to 100%.

O trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de um método analítico baseado em sistemas biomiméticos para determinação seletiva de ácido fólico. A construção do sistema biomimético se deu através do desenvolvimento dos polímeros molecularmente impressos, mais conhecidos como MIPs (Molecularly Imprinted Polymers), que foram sintetizados sobre nanoparticulas magnéticas (Fe3O4) em um formato do tipo core-shell. As nanopartículas foram obtidas pelo método do poliol, o qual resultou em partículas monodispersas, uniformes, hidrofílicas, altamente cristalinas e coloidalmente estáveis. Os polímeros magnéticos molecularmente impressos (mag-MIPs) e os polímeros de controle ou não impressos (mag-NIPs) foram caracterizados morfologicamente (por análises MEV, FTIR e BET) e submetidos a testes de religação com soluções de diferentes concentrações de ácido fólico a fim de checar seu desempenho analítico. Após comprovada a maior eficiência dos mag-MIPS, estes materiais foram utilizados como agentes modificadores, em conjunto com o óxido de grafeno (GO) no desenvolvimento de sensores eletroquímicos (sensor mag-MIP-GO/CPE). Em condições otimizadas e utilizando a técnica de voltametria adsorptiva de onda quadrada, o sensor proposto exibiu excelente resposta em uma faixa linear de concentração entre 2,5 × 10-6 e 48 × 10-6 mol L-1 e um limite de detecção de 6,5 × 10-7 mol L-1 (com execução em triplicata, S/σ = 3). O sensor foi submetido a testes de repetibilidade e estudos de interferentes, obtendo resultados satisfatórios. As vantagens obtidas com o método proposto foram alta robustez, inúmeras análises, renovação da superfície do eletrodo por polimento simples, alta sensibilidade, seletividade e baixo custo. Por fim, o sensor foi aplicado em diferentes matrizes (formulações farmacêuticas e amostras de água de rios), apresentando porcentagens de recuperação próximas a 100%.