Sensor eletroquímico de quitosana e polidopamina fabricados por tecnologia de eletrofiação para detecção de íons Ca2+ em fluidos biológicos

Abstract

O cálcio é um elemento que desempenha um papel crucial na manutenção da homeostase do corpo humano. A variação dos níveis de cálcio nos fluidos biológicos pode ter efeitos prejudiciais na função e na estrutura de muitos órgãos e sistemas do corpo humano. Os sensores eletroquímicos são dispositivos que oferecem uma alternativa para detecção de íons devido ao curto tempo de resposta rápida, fácil utilização, portabilidade e baixo custo. A escolha do material eletroativo é crucial para o desempenho do sensor eletroquímico, pois dele vai depender a seletividade, sensibilidade e estabilidade do dispositivo. Nesse sentido, o atual projeto de pesquisa visa desenvolver um sensor eletroquímico composto por fibras eletrofiadas de quitosana e polidopamina para detecção não invasiva de íons de cálcio. A técnica de eletrofiação permite obter fibras com grande área superficial e boa interconexão, propriedades atraentes para identificação de elementos. A quitosana é um polímero natural com grupos funcionais de hidroxila e amino, os quais lhe conferem facilidade para formar complexos com diferentes íons metálicos. Por sua parte, a polidopamina contêm altas porções de grupos catecol e amina, capazes criarem adesão em superfícies orgânicas e inorgânicas. Até o momento não existe na literatura um sensor eletroquímico para detecção de íons de cálcio fabricado com fibras eletrofiadas de quitosana e polidopamina. O desempenho do sensor eletroquímico proposto será avaliado através de várias caracterizações eletroquímicas, com o intuito de estimar os limites de detecção, sensibilidade e seletividade dos íons de cálcio em uma ampla faixa de concentrações.

Calcium is an element that plays a crucial role in maintaining homeostasis in the human body. Variation in calcium levels in biological fluids can have negative effects on the function and structure of many organs and systems in the human body. Electrochemical sensors are devices that offer an alternative for ion detection due to their short response time, easy use, portability and low cost. The choice of electroactive material is crucial for the performance of the electrochemical sensor, as the selectivity, sensitivity and stability of the device will depend on it. In this sense, the current research project aims to develop an electrochemical sensor composed of electrospun chitosan and polydopamine fibers for non-invasive detection of calcium ions. The electrospinning technique allows obtaining fibers with a large surface area and good interconnection, attractive properties for identifying elements. Chitosan is a natural polymer with hydroxyl and amino functional groups, which make it easy to form complexes with different metal ions. For its part, polydopamine contains high portions of catechol and amine groups, capable of creating adhesion on organic and inorganic surfaces. To date, there is no electrochemical sensor in the literature for detecting calcium ions prepared from electrospun fibers of chitosan and polydopamine. The performance of the proposed electrochemical sensor will be evaluated through several electrochemical characterizations, with the aim of estimating the detection limits, sensitivity and selectivity of calcium ions in a wide range of concentrations.