Estudo eletroquímico do dano oxidativo promovido por RNOS e PAH e o efeito protetor de antioxidantes no ADN

No dia-a-dia, os organismos vivos estão sujeitos a vários tipos de agressões de origem endógena e exógena. A produção endógena exagerada de agentes oxidantes que ocorre nos processos metabólicos dos seres vivos está intimamente associada ao aparecimento e desenvolvimento de várias patologias. Por outro lado, e devido às atividades antropogénicas, muitos agentes oxidantes de origem ambiental e alimentar entram por via exógena no organismo dos seres vivos provocando igualmente danos a nível celular. De modo a protegerem-se dos efeitos pejorativos provocados por estes compostos, os organismos vivos desenvolveram mecanismos complexos de defesa antioxidante. Este trabalho consistiu no estudo eletroquímico do dano oxidativo induzido por agentes oxidantes (PAH (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos), H2O2, NO• e HClO) e do efeito protetor, ao dano oxidativo, promovido por antioxidantes no material baseado no ADN recorrendo à utilização de um biossensor de bases púricas, adenina-EPC (elétrodo pasta de carbono) e dA20-EPC, utilizando a voltametria de onda quadrada (VOQ) como técnica de deteção. A aplicação da eletroquímica apresenta várias vantagens para a quantificação da capacidade antioxidante total (CAT) pois, permite a redução da quantidade de reagentes e amostra em análise, elimina a etapa de remoção de cor (a cor é um interferente nos métodos óticos) e não requer equipamentos dispendiosos. Foram seguidas diferentes abordagens para a construção dos biossensores. A primeira consistiu na construção de um adenina-EPC em três etapas: i) condicionamento do EPC, ii) eletrodeposição da adenina no EPC e iii) leitura do sinal eletroquímico. Assim, foram otimizados diversos parâmetros: concentração de adenina (150,0 mg/L), potencial de condicionamento (Ec) (+ 1,80 V), potencial de deposição (Ed) (+ 0,40 V), tempo de condicionamento (tc) (180 s) e tempo de deposição (td) (240 s). Foi aplicado o adenina-EPC no estudo do dano oxidativo provocado por PAH (benzo (g,h,i) perileno) e constatou-se que era necessário transformar o benzo (g,h,i) perileno num radical para se possível observar danos oxidativos induzidos no biossensor. A nova estratégia consistiu na construção de um dA20-EPC, através da adsorção física de uma gota de dA20 na superfície do EPC, com posterior secagem e leitura do sinal eletroquímico. Neste procedimento foi otimizada a concentração de dA20 (100,0 mg/L). O dano oxidativo provocado pelo H2O2, NO• e HClO foi estudado sobre o dA20-EPC e verificou-se que os três agentes oxidantes induziam dano oxidativo no dA20-EPC. Confirmou-se a capacidade do ácido ascórbico (AA) em proteger o dA20-EPC do dano oxidativo induzido por H2O2 e NO•. O biossensor desenvolvido (dA20-EPC) foi aplicado na avaliação da CAT de diferentes amostras reais (café, sumo de laranja e água aromatizada de laranja) usando-se como agentes oxidantes o H2O2 e NO•. Todas as amostras analisadas apresentaram ter capacidade antioxidante. Quando se utilizou o dA20-EPC na presença de H2O2, verificou-se que as amostras de café apresentam valores mais elevados de CAT (1130-1488 mg AAE/L) do que as amostras de bebidas (110 mg AAE/L em água aromatizada e 775 mg AAE/L em sumo). Os valores de CAT obtidos para amostras de sumo e água aromatizada na presença de NO• indicam que a amostra de sumo possui maior teor de CAT (871 mg AAE/L) conforme era esperado, do que a amostra de água aromatizada (172 mg AAE/L). Na presença de HClO, o valor de CAT mais elevado pertence a uma amostra de sumo (513 mg AAE/L) mas, o valor de CAT da amostra de sumo natural é muito mais baixa do que o esperado (17 mg AAE/L). Foram estudados outros antioxidantes para além do AA (ácido cumárico, ácido gálico e ácido cafeico), e constatou-se que cada um deles promove proteção ao dA20-EPC na presença de cada um dos diferentes contaminantes (H2O2, NO• e HClO).

BIiossensor Enzimático para avaliação da Capacidade Antioxidente

Os radicais livres formam-se naturalmente nos organismos vivos, pois a sua produção/geração está interligada com o processo de produção de energia (respiração), processos inflamatórios (fagocitose), regulação do crescimento celular, sinalização intercelular e síntese de substâncias biológicas relevantes. Estes também podem ser introduzidos por vias exógenas (poluição, radiação, tabaco, alimentação, etc). Os radicais livres têm capacidade de reagir com o material nucleico (ADN e ARN), proteínas e substâncias oxidáveis, causando danos oxidativos responsáveis pelo envelhecimento e originar doenças degenerativas, tais como, o cancro, arteriosclerose, artrite reumatoide, entre outras. De forma a combater os efeitos pejorativos provocados pelos radicais, os organismos vivos desenvolveram complexos sistemas de defesa antioxidante. Estes sistemas são constituídos por antioxidantes endógenos, produzidos pelos seres vivos, tais como enzimas ou por antioxidantes exógenos obtidos por via da alimentação (por exemplo o ácido ascórbico). Neste sentido, um antioxidante tem capacidade de eliminar ou reduzir a propagação da cadeia de geração de radicais livres. Neste trabalho foi desenvolvido um biossensor enzimático para a quantificação da capacidade antioxidante total de matrizes alimentares. A construção deste biossensor consistiu na eletroimobilização da adenina no elétrodo de pasta de carbono (EPC) ou na adsorção física da dA20 na superfície do EPC. O dano oxidativo foi induzido pelo radical hidroxilo gerado pela reação de Fenton. Nesta dissertação, foi estudada a capacidade de alguns antioxidantes em eliminar o efeito pejorativo dos radicais livres e combater a integridade das bases de adenina ou do dA20.Os antioxidantes estudados foram o ácido ascórbico e alguns ácidos fenólicos como o ácido hidroxibenzoico (ácido gálico) e ácidos hidroxicinâmicos (ácido cafeico e ácido cumárico). Estes antioxidantes têm a capacidade de neutralizar o radical hidroxilo e proteger a adenina/dA20 imobilizado na superfície do EPC. O comportamento da Lacase foi estudado na presença do ácido gálico e do ácido ascórbico. Os estudos eletroquímicos foram realizados através da voltametria de onda quadrada (VOQ), sendo que a interação entre a adenina/ou o dA20 imobilizada na superfície do EPC e os radicais livres na ausência e presença de antioxidantes foi avaliada por meio de mudanças no pico anódico produzido pela oxidação da adenina /dA20. Os resultados demonstraram que estes biossensores permitem a avaliação da capacidade antioxidante total em águas aromatizadas.

“Green Electrodes” Modified with Au Nanoparticles Synthesized in Glycerol, as Electrochemical Nitrite Sensor

A new environmentally friendly Au nanoparticles (Au NPs) synthesis in glycerol by using ultraviolet irradiation and without extra-added stabilizers is described. The synthesis proposed in this work may impact on the non-polluting production of noble nanoparticles with simple chemicals normally found in standard laboratories. These Au NPs were used to modify a carbon paste electrode (CPE) without having to separate them from the reaction medium. This green electrode was used as an electrochemical sensor for the nitrite detection in water. At the optimum conditions the green sensor presented a linear response in the 2.0×10−7–1.5×10−5 M concentration range, a good detection sensitivity (0.268 A L mol−1), and a low detection limit of 2.0×10−7 M of nitrite. The proposed modified green CPE was used to determine nitrite in tap water samples.

Estudo eletroquímico do dano oxidativo promovido por RNS e PAH e o efeito protetor de antioxidantes no ADN

No dia-a-dia, os organismos vivos estão sujeitos a vários tipos de agressões de origem endógena e exógena. A produção endógena exagerada de contaminantes que ocorre nos processos metabólicos dos seres vivos está intimamente associada ao aparecimento e desenvolvimento de várias patologias. Por outro lado, e devido às atividades antropogénicas, muitos contaminantes de origem ambiental e alimentar entram por via exógena no organismo dos seres vivos provocando igualmente danos a nível celular. De modo a protegerem-se dos efeitos pejorativos provocados por estes compostos, os organismos vivos desenvolveram mecanismos complexos de defesa antioxidante. Este trabalho consistiu no estudo eletroquímico do dano oxidativo induzido por contaminantes (PAH (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos), H2O2, NO• e HClO) e do efeito protetor, ao dano oxidativo, promovido por antioxidantes no material baseado no ADN recorrendo à utilização de um biossensor de bases púricas, adenina-EPC (elétrodo pasta de carbono) e dA20-EPC, utilizando a voltametria de onda quadrada (VOQ) como técnica de deteção. A aplicação da eletroquímica apresenta várias vantagens para a quantificação da capacidade antioxidante total (CAT) pois, permite a redução da quantidade de reagentes e amostra em análise, elimina a etapa de remoção de cor (a cor é um interferente nos métodos óticos) e não requer equipamentos dispendiosos. Foram seguidas diferentes abordagens para a construção dos biossensores. A primeira consistiu na construção de um adenina-EPC em três etapas: i) condicionamento do EPC, ii) eletrodeposição da adenina no EPC e iii) leitura do sinal eletroquímico. Assim, foram otimizados diversos parâmetros: concentração de adenina (150,0 mg/L), potencial de condicionamento (Ec) (+ 1,80 V), potencial de deposição (Ed) (+ 0,40 V), tempo de condicionamento (tc) (180 s) e tempo de deposição (td) (240 s). Foi aplicado o adenina-EPC no estudo do dano oxidativo provocado por PAH (benzo (g,h,i) perileno) e constatou-se que era necessário transformar o benzo (g,h,i) perileno num radical para se possível observar danos oxidativos induzidos no biossensor. A nova estratégia consistiu na construção de um dA20-EPC, através da adsorção física de uma gota de dA20 na superfície do EPC, com posterior secagem e leitura do sinal eletroquímico. Neste procedimento foi otimizada a concentração de dA20 (100,0 mg/L). O dano oxidativo provocado pelo H2O2, NO• e HClO foi estudado sobre o dA20-EPC e verificou-se que os três contaminantes induziam dano oxidativo no dA20-EPC. Confirmou-se a capacidade do ácido ascórbico (AA) em proteger o dA20-EPC do dano oxidativo induzido por H2O2 e NO•. O biossensor desenvolvido (dA20-EPC) foi aplicado na avaliação da CAT de diferentes amostras reais (café, sumo de laranja e água aromatizada de laranja) usando-se como contaminantes o H2O2 e NO•. Todas as amostras analisadas apresentaram ter capacidade antioxidante. Quando se usou o dA20-EPC na presença de H2O2, verificou-se que as amostras de café apresentam valores mais elevados de CAT (1130-1488 mg AAE/L) do que as amostras de bebidas (110 mg AAE/L em água aromatizada e 775 mg AAE/L em sumo). Os valores de CAT obtidos para amostras de sumo e água aromatizada na presença de NO• indicam que a amostra de sumo possui maior teor de CAT (526 mg AAE/L) conforme era esperado, do que a amostra de água aromatizada (172 mg AAE/L).

Estudo eletroquímico do azul de metileno adsorvido sobre sílica gel quimicamente modificada com óxido de nióbio

Methylene blue (AM) was immobilised on surface of the silica gel modified with niobium oxide. This material was incorporated in a carbon paste electrode, which showed a redox couple in a potential of E= -113 mV vs SCE in KCl solution at pH 7.0. The formal potential, in 0.5 mol L-1 KCl at pH 7.0, shifted about 290 mV towards more positive values compared to those observed for AM solubilized in aqueous solution. The dependence on the formal potential with solution pH between 2 and 7 was much lower than those observed for AM solubilized in aqueous solution.

Otimização da preparação de eletrodo de pasta de carbono contendo riboflavina imobilizada em suporte inorgânico

The aim of this work was to optimize the preparation of electrodes with riboflavin (RF) immobilized on a silica surface modified with niobium oxide and carbon paste. Electrode preparation was optimized employing a factorial design consisting of two levels and three factors. The electrochemical properties of immobilized RF were investigated by cyclic voltammetry. The factorial analysis was carried out analysing the current intensity (Ipa). It was possible to optimize the electrode to get the best reversibility in the redox process, i. e. the lowest separation between anodic and cathodic peak potentials and a current ratio close to unity. The concentration of supporting electrolyte has a small effect. The proportion has the highest effect and the interaction factor between proportion and mixture has also a significant effect on the current intensity.

Utilização de um eletrodo de grafite-epóxi recoberto com [Zn(FEN)3][tetratris(4-clorofenil) borato]2 sensível a zinco(II) em meio 1,10-fenantrolina como eletrodo indicador em titulações potenciométricas de precipitação

The construction and analytical evaluation of a coated graphite-epoxy electrode sensitive to the zinc-1,10-phenantroline complex based on the [Zn(fen)3][tetrakis(4-chlorophenyl)borate]2 incorporated into a poly(vinylchloride) (PVC) matrix are described. A thin membrane film of this ion-pair, dibutylphthalate (DBPh) and PVC were deposited directly onto an electrically conductive graphite-epoxy support located inside a Perspex® tube. The best PVC polymeric membrane contains 65% (m/m) DBPh, 30% (m/m) PVC and 5% (m/m) of the ion-pair. This electrode shows a response of 19.5 mV dec-1 over the zinc(II) concentration range of 1.0 x 10-5 to 1.0 x 10-3 mol L-1 in 1,10-phenantroline medium, at pH 6.0. The response time was less than 20 seconds and the lifetime of this electrode was more than four months (over 1200 determinations by each polymeric membrane). It was successfully used as an indicator electrode in the potentiometric precipitation titration of zinc(II) ions.

Los electrodos de pasta de carbono en el estudio electroquímico de minerales metálicos

This paper shows the applicability of the carbon paste electrode-mineral (CPE-mineral) to study the dissolution mechanisms of minerals in powder form and in flotation concentrates. A potentiodynamic strategy to find the dissolution mechanism of galena (PbS) is presented. In this way, minerals less studied such as orpiment (As2S3) and realgar (As2S2) are investigated. The electrochemical activity of a more complicated mineral such as sphalerite (ZnS), containing 12.3 and 0.43% of iron in solid solution, is discussed. The mechanism of a complex zinc concentrate (containing 63.4% ZnS, 20.1% FeS2, 5% CuFeS2, 0.33% PbS, 0.45% Cu12Sb4S13 and 0.4% FeAsS) is described. Finally, an electrochemical method for the detection of the different leachable and refractory silver phases (contained in two mineral concentrates) is presented. This paper reviews the power of the use of CPE-mineral coupled to electrochemical techniques in hydrometallurgy.

Electrochemical and theoretical evaluation of the interaction between dna and amodiaquine: evidence of the guanine adduct formation

The electrochemical behavior of the interaction of amodiaquine with DNA on a carbon paste electrode was studied using voltametric techniques. In an acid medium, an electroactive adduct is formed when amodiaquine interacts with DNA. The anodic peak is dependent on pH, scan rate and the concentration of the pharmaceutical. Adduct formation is irreversible in nature, and preferentially occurs by interaction of the amodiaquine with the guanine group. Theoretical calculations for optimization of geometry, and DFT analyses and on the electrostatic potential map (EPM), were used in the investigation of adduct formation between amodiaquine and DNA.

Electrochemical properties of Cu4[PhN3C6H4N3(H)Ph]4(µ-O)2, a tetranuclear Copper(II) complex with 1-phenyltriazenido-2-phenyltriazene-benzene as ligand

Bis-(µ2-oxo)-tetrakis{[1-feniltriazene-1,3-diil)-2-(phenyltriazenil)benzene copper(II) is a tetranuclear complex which shows four Cu(II) ions coordinated by four 1,2-bis(phenyltriazene)benzene bridged ligands, with one diazoaminic deprotonated chain, and two O2- ligands. The complex reduces at E1/2 = -0.95 V vs Fc+/Fc, a two electrons process. Cyclic voltammetric and spectroelectrochemical studies showed a reversible process. When immobilized on carbon paste electrode, the complex electrocatalyses the reduction of O2 dissolved on aqueous solution at -0.3 V vs SCE potential. The obtained current shows linearity with O2 concentration.

Fabrication Of Potentiometric Sensors For The Determination Of Certain Metal Ions

In this study Fabrication of Potentiometric sensors for the determination of certain metal ions, presents the synthesis and characterization of seven ionophores, their use in the fabrication of potentiometric sensors and the results and discussion of fourteen sensors developed for the determination of five transition metal ions. As part of the present investigations a total of fourteen potentiometric sensors have been developed and fabricated. A three fold approach has been taken in developing he sensors, PVC plasticized membrane sensor, carbon paste electrode and chemically modified carbon paste electrode. All the sensors are highly useful in the determination of metal ions such as manganese, nickel, copper, mercury and lead. A through analytical study has been carried out with respect to each other developed. Based on these studies, optimum conditions have been developed for the quantitative determinations of the selected metal ions using the sensors. Systematic application studies have also been carried out for all the developed sensors and the results revealed that the presently developed sensors are far superior than most of the sensors reported.

Nickel hydroxide electrodes as amperometric detectors for carbohydrates in flow injection analysis and liquid chromatography

The present paper describes the utilization of nickel hydroxide modified electrodes toward the catalytic oxidation of carbohydrates (glucose, fructose, lactose and sucrose) and their utilization as electrochemical sensor. The modified electrodes were employed as a detector in flow injection analysis for individual carbohydrate detection, and to an ionic column chromatography system for multi-analyte samples aiming a prior separation step. Kinetic studies were performed on a rotating disk electrode (RDE) in order to determine both the heterogeneous rate constant and number of electrons transferred for each carbohydrate. Many advantages were found for the proposed system including fast and easy handling of the electrode modification, low cost procedure, a wide range of linearity (0.5-50 ppm), low detection limits (ppb level) and high sensitivities. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Measurement of the anodic potential in solid state: A tool for determination of the antioxidant potential of phytomedicine

The electroanalytical techniques are very promissing to perform the quality control of crude vegetable. Solid State Differential Pulse Voltammetry in the supporting electrolyte is able to detect the oxidation signals of the active material, which can be used as a parameter to identify the type of crude vegetable and its antioxidant activity. The working electrode consisted in a carbon paste electrode modified with the powder of vegetable raw material (EMF). The electrochemical measurements were performed in a cell containing the working (EMF), reference (Ag/AgCl, KClsat) and auxiliary (Pt) electrodes.

Development and Application of a Highly Selective Biomimetic Sensor for Detection of Captopril, an Important Ally in Hypertension Control

A biomimetic sensor is proposed as a promising new analytical method for determination of captopril in different classes of samples. The sensor was prepared by modifying a carbon paste electrode with iron (II) phthalocyanine bis(pyridine) [FePe(dipy)] complex. Amperometric measurements in a batch analytical mode were first carried out in order to optimize the sensor response. An applied potential lower than 0.2 V vs Ag vertical bar AgCl in 0.1 mol L(-1) of TRIS buffer at pH 8.0 provided the best response, with a linear range of 2.5 x 10(-5) to 1.7 x 10(-4) mol L(-1). A detailed investigation of the selectivity of the sensor, employing seventeen other drugs, was also performed. Recovery studies were carried out using biological and environment samples in order to evaluate the sensor`s potential for use with these sample classes. Finally, the performance of the biomimetic sensor was optimized in a flow injection (FIA) system using a wall jet electrochemical cell. Under optimized flow conditions, a broad linear response range, from 5.0 x 10(-4) to 2.5 x 10(-2) mol L(-1), was obtained for captopril, with a sensitivity of 210 +/- 1 mu A L mol(-1).

An electroanalytical application of 2-aminothiazole-modified silica gel after adsorption and separation of Hg(II) from heavy metals in aqueous solution

2-Aminothiazole covalently attached to a silica gel surface was prepared in order to obtain an adsorbent for Hg(II) ions having the following characteristics: good sorption capacity, chemical stability under conditions of use, and, especially, high selectivity. The accumulation voltammetry of mercury(II) was investigated at a carbon paste electrode chemically modified with silica gel functionalized with 2-aminothiazole (SIAMT-CPE). The repetitive cyclic voltammogram of mercury(II) solution in the potential range -0.2 to + 0.6 V versus Ag/AgCl (0.02 mol L-1 KNO3; V = 20 mV s(-1)) show two peaks one at about 0.1 V and other at 0.205 V. The anodic wave peak at 0.205 V is well defined and does not change during the cycles and it was therefore further investigated for analytical purposes using differential pulse anodic stripping voltammetry in differents supporting electrolytes. The mercury response was evaluated with respect to pH, electrode composition, preconcentration time, mercury concentration, cleaning solution, possible interferences and other variables. The precision for six determinations (n = 6) of 0.02 and 0.20 mg L-1 Hg(II) was 4.1 and 3.5% (relative standard deviation), respectively. The detection limit was estimated as 0.10 mu g L-1 mercury(II) by means of 3:1 current-to-noise ratio in connection with the optimization of the various parameters involved and using the highest-possible analyser sensitivity. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.