Biossensor de glicose baseado na imobilização da glicose oxidase em nanofibras de óxido de zinco
Diabetes is a chronic disease that causes one death every 10 seconds throughout the world. In view of this scenario, zinc oxide (ZnO) nanofibers were synthesized by electrospinning technique followed by thermal treatment for use as glucose biosensors for demonstrating good chemical, physical and bio...
| Autor principal: | Oliveira, Vitor Hugo Batista de |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2019
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4563 |
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riut-1-45632019-11-15T06:00:53Z Biossensor de glicose baseado na imobilização da glicose oxidase em nanofibras de óxido de zinco Oliveira, Vitor Hugo Batista de Muniz, Edvani Curti https://orcid.org/0000-0001-6685-1519 http://lattes.cnpq.br/4370780178813575 Lourenço, Sidney Alves https://orcid.org/0000-0002-0414-6782 http://lattes.cnpq.br/7520975750843970 Muniz, Edvani Curti https://orcid.org/0000-0001-6685-1519 http://lattes.cnpq.br/4370780178813575 Oliveira, Daniela Martins Fernandes de https://orcid.org/0000-0002-4435-2660 http://lattes.cnpq.br/9086186204048260 Martins, Alessandro Francisco http://orcid.org/0000-0003-1002-3436 http://lattes.cnpq.br/6465172583349458 Detectores Glicose Nanocompósitos (Materiais) Fibras Óxido de zinco Eletrofiação Detectors Glucose Nanocomposites (Materials) Fibers Zinc oxide Electrospinning CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Materiais Diabetes is a chronic disease that causes one death every 10 seconds throughout the world. In view of this scenario, zinc oxide (ZnO) nanofibers were synthesized by electrospinning technique followed by thermal treatment for use as glucose biosensors for demonstrating good chemical, physical and biological properties. The composite nanofibers were obtained from a 2: 1, 1: 1 and 1: 2 aqueous solution of vinyl alcohol (PVA) and zinc acetate (AcZn). Studies have demonstrated the effects of the 2: 1, 1: 1 and 1: 2 mass concentration of zinc acetate (PVA: AcZn) and calcination temperature for 2 hours at (500 ° C, 600 ° C and 700 ° C) on morphology and structure of composite nanofibres and of ZnO. The nanofibers obtained from the 1: 1 condition (PVA: AcZn) were chosen for the manufacture of an enzymatic glucose biosensor, because remaining the fiber format even after calcination at 600 ° C. This is of paramount importance for application in glucose biosensors. The ZnO nanofibers were then used to immobilize the glucose oxidase enzyme by forming a composite on the surface of the glassy carbon electrode for glucose detection in PBS pH 7.2. The developed enzymatic biosensor (CGE / ZnO / GOx) showed excellent electrochemical properties in relation to the pure CGE electrode and CGE / ZnO. In the presence of 1.67 mmol / L glucose the CGE / ZnO / GOx electrode increased the glucose oxidation current by about 60% relative to PBS. Stability study showed the high bioactivity and stability of the immobilized enzyme in the ZnO nanofiber, because it retained about 75% of the initial peak current even after 300 cycles of cyclic voltammetry. These results suggest that the electrode modified with the ZnO and GOx nanofibers exhibits high potential for application as a glucose biosensor. Diabetes é uma doença crônica que causa uma morte a cada 10 segundos em todo o mundo. Diante desse cenário, nanofibras de óxido de zinco (ZnO) foram sintetizadas pela técnica de eletrofiação seguida de tratamento térmico para utilização como biossensores de glicose por demostrar boas propriedades químicas, física e biológicas. As nanofibras compósitas foram obtidas a partir de uma solução aquosa de concentração mássica de poli (álcool vinílico) (PVA) e acetato de zinco (AcZn) 2:1, 1:1 e 1:2 . Estudos demostraram os efeitos da concentração mássica de acetato de zinco (PVA:AcZn) 2:1, 1:1 e 1:2 e da temperatura de calcinação por 2 horas em (500 ºC, 600 ºC e 700 ºC) na morfologia e estrutura das nanofibras compósitas e de ZnO. As nanofibras obtidas da condição 1:1 (PVA:AcZn) foram escolhidas para a fabricação de um biossensor enzimático de glicose, por apresentar o formato de fibras mesmo após a calcinação a 600 °C, o que é de suma importância para aplicação em biossensores de glicose. As nanofibras de ZnO foram então utilizadas para a imobilização da enzima glicose oxidase formando um compósito na superfície do eletrodo de carbono vítreo para detecção de glicose em PBS pH 7,2. O biossensor enzimático (CGE/ZnO/GOx) desenvolvido apresentou excelentes propriedades eletroquímicas em relação ao eletrodo CGE puro e o CGE/ZnO. Na presença de 1,67 mmol/L de glicose o eletrodo CGE/ZnO/GOx aumentou a corrente de oxidação da glicose em cerca de 60 % em relação ao PBS. Estudo de estabilidade mostrou a alta bioatividade e estabilidade da enzima imobilizada na nanofibra de ZnO, pois reteve cerca de 75% da corrente de pico inicial mesmo após 300 ciclos de voltametria cíclica. Esses resultados sugerem que o eletrodo modificado com as nanofibras de ZnO e GOx exibe elevado potencial para aplicação como biossensor de glicose. 2019-11-14T16:51:57Z 2019-11-14T16:51:57Z 2019-04-26 masterThesis OLIVEIRA, Vitor Hugo Batista de. Biossensor de glicose baseado na imobilização da glicose oxidase em nanofibras de óxido de zinco. 2019. 72 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4563 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Londrina Brasil Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais UTFPR |
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Diabetes is a chronic disease that causes one death every 10 seconds throughout the world. In view of this scenario, zinc oxide (ZnO) nanofibers were synthesized by electrospinning technique followed by thermal treatment for use as glucose biosensors for demonstrating good chemical, physical and biological properties. The composite nanofibers were obtained from a 2: 1, 1: 1 and 1: 2 aqueous solution of vinyl alcohol (PVA) and zinc acetate (AcZn). Studies have demonstrated the effects of the 2: 1, 1: 1 and 1: 2 mass concentration of zinc acetate (PVA: AcZn) and calcination temperature for 2 hours at (500 ° C, 600 ° C and 700 ° C) on morphology and structure of composite nanofibres and of ZnO. The nanofibers obtained from the 1: 1 condition (PVA: AcZn) were chosen for the manufacture of an enzymatic glucose biosensor, because remaining the fiber format even after calcination at 600 ° C. This is of paramount importance for application in glucose biosensors. The ZnO nanofibers were then used to immobilize the glucose oxidase enzyme by forming a composite on the surface of the glassy carbon electrode for glucose detection in PBS pH 7.2. The developed enzymatic biosensor
(CGE / ZnO / GOx) showed excellent electrochemical properties in relation to the pure CGE electrode and CGE / ZnO. In the presence of 1.67 mmol / L glucose the CGE / ZnO / GOx electrode increased the glucose oxidation current by about 60% relative to PBS. Stability study showed the high bioactivity and stability of the immobilized enzyme in the ZnO nanofiber, because it retained about 75% of the initial peak current even after 300 cycles of cyclic voltammetry. These results suggest that the electrode modified with the ZnO and GOx nanofibers exhibits high potential for application as a glucose biosensor. |
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2019 |
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OLIVEIRA, Vitor Hugo Batista de. Biossensor de glicose baseado na imobilização da glicose oxidase em nanofibras de óxido de zinco. 2019. 72 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2019. |
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