Tarihselci Anlayış ve Hermeneutik Yaklaşım

A potenciometria, como processo de detecção, passou por uma ampliação, nas últimas duas décadas, com estabelecimentos de novos tipos de sensores e diferentes tipos de acoplamento e processos de construção (id.). Desenvolvidos em

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ambientes acadêmicos, esses dispositivos analíticos foram pioneiros, tanto em desenvolvimento quanto na produção em escala comercial (RUIZ, 2006).

Os eletrodos íons seletivos podem ser definidos como sensores eletroquímicos que respondem à atividade iônica de acordo com a equação proposta por Nernst:

E = E0 r RT/zxF ln (ax) (1)

No qual Eo é o potencial padrão de redução da célula, R, a constante dos gases, T, a temperatura absoluta, zx a carga iônica e ax a atividade de íon x que se deseja determinar. O sinal da equação é positivo quando x é um cátion e negativo quando x é um anion. A resposta é considerada como nernstiana sempre que o potencial do eletrodo for proporcional ao logaritmo da atividade do íon em questão, mesmo quando o valor da proporcionalidade não seja exatamente 2,303RT/zF. Para z = 1, essa constante é igual a 59,1 mV a 25°C, porém são referidos como nernstianos valores até 55,0 mV, devido às condições em que cada determinação é feita, o termo subnernstiano é usado quando o valor está abaixo de 55 mV e super nernstiano quando for maior que 60 mV. O íon primário é íon para o qual o eletrodo foi construído, sendo que a maioria dos eletrodos é mais seletiva a uma espécie em relação às outras (ROVER JUNIOR, 1995).

No método potenciométrico, o tempo de resposta é definido com o tempo em que o eletrodo leva, quando ocorre uma mudança instantânea, na atividade do analito, para variar em 1 mV a partir do potencial de equilíbrio; este tempo de resposta depende das condições experimentais usadas, e envolve vários parâmetros. Um gráfico, ou curva de calibração é aceito como a representação da diferença de potencial entre o eletrodo íon seletivo e o eletrodo de referência (com valores positivos no eixo das ordenadas) contra o logaritmo da atividade ou concentração do íon primário na célula medida (eixo das abscissas).

O limite de detecção LD é definido como sendo a menor quantidade de analito medida pelo eletrodo e o limite nernstiniano LN como parte da curva que apresenta a resposta linear para dada faixa de concentração ou atividade do analito. A grande variedade de eletrodos íon seletivos baseiam-se nas propriedades de diferentes tipos de membranas, as quais são definidas com uma base finita no espaço

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separando duas outras fases e exibindo resistência à interação de diferentes espécies (RUIZ, 2006).

Os transístores com efeito de campo sensível a íons (ISEFET’s) e suas modificações com membranas seletivas também incluem o grupo de sensores (id.) e foram, inicialmente, propostos por Bergveld em 1970. A maior parte das referências bibliográficas sobre este tipo de detector refere-se a pH-FET’s, transistores de efeito de campo, biomodificados enzimaticamente, que permitem a determinação de variações de pH provocadas por reações enzimáticas (id.), fundamentalmente destinadas ao controle de processos biotecnológicos e clínicos (COUTO; MONTENEGRO, 2000; ROVER JUNIOR, 1995). Os Biossensores potenciométricos que utilizam a creatinina têm diversas desvantagens, uma das quais é a interferência devida à amônia e outras substâncias iônicas. Outro inconveniente é que a resposta é muito não-linear, devido às mudanças induzidas no pH e na temperatura provocarem a diminuição drástica da atividade e estabilidade da enzima (PREMANODE; TOUMAZOU, 2006).

2.5.1 Propriedades dos biossensores potenciométricos

As características mais importantes em um biossensor potenciométrico são: a estabilidade, o tempo de resposta e a sensibilidade. Atualmente, os projetos eletroquímicos têm sido mais explorados devido à sua simplicidade e possibilidade de se construir biossensores de baixo custo (CONN; STUMPF, 1976).

2.5.1.1 Estabilidade

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Tipo de imobilização

Os eletrodos como enzimas imobilizadas fisicamente, apresentam-se mais estáveis por menores intervalos após sucessivas determinações (RUIZ, 2006). Imobilizações por métodos químicos produzem eletrodos mais estáveis e com maior tempo de vida útil, devido às ligações mais efetivas entre a enzima e o suporte, diminuindo a lixiviação da camada enzimática (ALFAYA; KUBOTA, 2002).

Geralmente, eletrodos com enzima solúvel são usados por cerca de uma semana sendo possível a execução de 25 a 50 determinações sob determinadas condições, desde que sejam bem acondicionadas quando fora de uso, sob refrigeração.

Quantidade e pureza da enzima

A estabilidade aumenta com a espessura enzimática, porém ocorre a elevação do tempo de resposta. Quanto mais espessa a camada de enzima, mais difícil a difusão dos íons gerados. Há uma quantidade crítica de enzima pura ou de alguma fonte natural que propicie uma resposta nernstiana. (RUIZ, 2006) Às vezes, é mais vantajoso elevar a quantidade da enzima, principalmente, quando a mesma não é purificada.

Condições experimentais

Fazem parte da otimização do sistema o estabelecimento de parâmetros como temperatura, pH, tipo de tampão, concentração dos substratos e outros, levando-se em conta também a estabilidade do sensor base quando se utilizam eletrodos de curto tempo de vida (OLIVEIRA; VIEIRA, 2006).

2.5.1.2 Sensibilidade

A sensibilidade de um biossensor está associada às características do sensor utilizado. Logo, a escolha de um transdutor e as condições operacionais adequadas para a determinação analítica influencia diretamente no desempenho de acordo com o nível de concentração.

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2.5.1.3 Tempo de resposta

O tempo de resposta está associado à difusão do substrato através da membrana enzimática e a difusão do produto formado até a superfície da membrana do sensor base. Os principais fatores que modificam o tempo de resposta são:

Velocidade de Agitação

A velocidade de difusão do substrato é alterada pela agitação da solução. A resposta do eletrodo, valor da diferença de potencial está associado à velocidade de transferência de massa do substrato para o eletrodo e também à velocidade de transferência de massa do produto para fora do eletrodo. Maior velocidade de agitação fornece potenciais mais reprodutíveis como o menor tempo de resposta desde que esta se mantenha constante.

Concentração da enzima

Um aumento na quantidade de enzima pode levar a um aumento no tempo de resposta do sensor. Isso se deve ao fato de que o aumento na espessura da membrana dificulta a difusão do substrato na mesma. É aconselhável a utilização de enzimas com alta atividade, permitindo a obtenção de membranas enzimáticas mais finas e permeáveis.

Membrana de diálise

Em muitos casos, as membranas de diálise servem para proteger as enzimas prolongando a vida útil do biossensor. O tempo de resposta é modificado pela variação da espessura dessas membranas de diálise.

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