Sembolizme Yönelik Anlayışların Etkisi

A etapa chave na construção de biossensores é a imobilização do elemento de reconhecimento sobre uma membrana matriz, que se fixa a superfície do transdutor. Este material de base pode agir unicamente como suporte do componente biológico ou participar também da transmissão do sinal do sistema de transdução, por exemplo, mediante a inclusão de mediadores para a reação redox. A escolha de um ou outro procedimento depende da natureza do elemento biológico, do tipo de transdutor, das propriedades físico-químicas do analito e das condições de trabalho do biossensor. Os métodos de imobilização podem ser resumidos em duas categorias: retenção física ou ligação química. Entre as técnicas empregadas as mais conhecidas são as imobilizações por oclusão, adsorção, ligação covalente e a ligação covalente cruzada (cross-linking). O Quadro 2.5 resume algumas das técnicas de imobilização empregadas atualmente, bem como suas principais características (ROVER JUNIOR, 1995).

Capitulo 2- Revisão da Literatura 55

Técnica de

Imobilização Descrição Matriz Vantagens

Adsorção física

União de ER* em uma matriz mediante ligações

iônicas, pontes de hidrogênio e forças de

Van der Waals

Celulose Gel de silício Colágeno Acetato Baixo custo, Matriz regenerável, Sem modificações no ER*. Entrecruzamento

Uniões irreversíveis dos ER* entre si, mediante

funções reativas Reativos: Glutaraldeído Hexametileno-di- isociamento, 2,4-dinitro- benzeno Custo moderado. Ligações Covalentes

Uniões covalentes dos ER* com grupos químicos

ativados pela matriz ou diretamente no transdutor Simples manipulação, Estáveis em condições extremas. Atrapiamento

Retenção física dos ER nas cavidades interiores a

matriz

Géis; agár; nylon poliacriamida Matrizes eletródicas compósitas rígidas: grafite-teflon ou grafite resina epóxi Necessita de pouca quantidade de ER, Baixo custo, Proximidade no ER e no transdutor. *ER: Elemento de reconhecimento

Quadro 2.5: Principais técnicas de imobilização na construção de biossensores Fonte: (ROVER JUNIOR, 1995).

Capitulo 2- Revisão da Literatura 56

2.8.1.1 Imobilização por oclusão

Nesse processo, as moléculas da enzima ficam retidas dentro de uma rede tridimensional de um polímero insolúvel em água ou dentro de microcápsulas delimitadas por uma membrana semipermeável, permitindo somente a passagem do substrato e dos produtos reacionais. Polímeros como PVC, poliacrilamida e metacrilato, são utilizados e algumas vezes são adicionados amido ou agentes plastificantes com o propósito de tornar o polímero mais flexível às condições de uso (id.).

A técnica de microencapsulação consiste na mistura de uma solução aquosa da enzima com um monômero hidrofóbico provoca a reação de polimerização, levando à formação de uma membrana ao redor das micro gotículas geradas.

Essa técnica permite que o material biológico esteja em contato com o transdutor, sem que o mesmo se ligue a matriz (CONN; STUMPF, 1976), mantendo, por sua vez, a alta seletividade das enzimas uma vez que não são afetados pelas mudanças de pH, temperatura e força iônica durante a medida (RUIZ, 2006).

2.8.1.2 Imobilização por adsorção

No processo de imobilização por adsorção estão envolvidas forças de interação fracas entre o suporte e a enzima, ligações de Van der Waals e de hidrogênio. A adsorção consiste na dissolução do agente modificador em solvente apropriado e na exposição (PEREIRA; SANTOS; KUBOTA, 2002), em geral, por imersão do eletrodo nesta solução. Inicialmente, os trabalhos envolveram adsorção em eletrodos de platina (PEREIRA; SANTOS; KUBOTA, 2002), porém entre os adsorventes mais usados está o quartzo, o vidro, o carvão ativo, a sílica gel, a alumina e resinas de troca iônica (ROVER JUNIOR, 1995)

A maior vantagem desse método reside na simplicidade e no emprego de condições brandas de imobilização, preservando a atividade enzimática (RUIZ,

Capitulo 2- Revisão da Literatura 57

2006). Desta forma, filmes poliméricos têm sido empregados em sensores ou eletrodos quimicamente modificados com o intuito de proteger a superfície dos eletrodos de impurezas, bloquear interferentes, imobilizarem componentes e fornecer biocompatibilidade (PEREIRA; SANTOS; KUBOTA, 2002). Porém, devido às interações envolvidas, no decorrer do tempo há uma dessorção progressiva das enzimas, diminuindo assim o tempo de vida útil do biossensor (ROVER JUNIOR, 1995).

2.8.1.3 Imobilização por ligação covalente

Este método envolve a formação de ligações químicas entre a enzima e grupos reativos de um suporte. Os suportes são escolhidos por características como solubilidade, presença de grupos funcionais, estabilidade mecânica e área superficial. Os mais usados são o vidro poroso, poliestireno, agarose, celulose, carboximetilcelulose, nylon e outros (id.).

Esta técnica utiliza quantidades mínimas de enzimas, o inconveniente se encontra no risco de inativação parcial ou total da enzima no decorrer da reação de fixação (id.).

2.8.1.4 Imobilização por ligação covalente ou cruzada

Nessa técnica, as moléculas da enzima ligam-se entre si por pontes intermoleculares, utilizando agentes bi ou multifuncionais (RUIZ, 2006), permitindo amenizar as perdas de atividade enzimáticas devido a efeitos de difusão (ROVER JUNIOR, 1995). Dos reagentes polifuncionais, o glutaraldeído é o mais usado para esta técnica de imobilização, devido à baixa toxidade e custo quando comparado com os demais. A reação provavelmente envolve a adição conjugada de amino- grupos da enzima a ligações etilênicas de oligômeros

D

E

Capitulo 2- Revisão da Literatura 58

solução aquosa de glutaraldeído comercialmente usada. As ligações formadas pela reação entre a enzima e o glutaraldeído são irreversíveis e possuem elevada resistência às variações de pH e temperatura.

A reação entre a enzima e o glutaraldeído é mostrada na Figura 2.2. Esta técnica propicia a formação de complexos de alta atividade e grande resistência à desnaturação, explica por fenômenos de impedimento estérico. A maior desvantagem é que muitas enzimas são sensíveis à reação alterando sua atividade catalítica (id.). Desse modo, se deve aperfeiçoar a quantidade de agente imobilizante para que o processo seja viável numa análise química.

Figura 2.2: Modelo de reação entre a enzima e o glutaraldeído

Capitulo 2- Revisão da Literatura 59

2.9 MODIFICAÇÃO DO ELETRODO COM O USO DA