Mechanism of 3,4-dihydroxybenzaldehyde electropolymerization at carbon paste electrodes: catalytic detection of NADH

Cyclic voltammetry was used to study 3,4-dihydroxybenzaldehyde (3,4-DHB) electropolymerization processes on carbon paste electrodes. The characteristics of the electropolymerized films were highly dependent on pH, anodic switching potential, scan rate, 3,4-DHB concentrations and number of cycles. Film stability was determined in citrate/phosphate buffer solutions at the same pH used during the electropolymerization process. The best conditions to prepare carbon paste modified electrodes were pH 7.8; 0.0 <= Eapl <= 0.25 V; 10 mV s-1; 0.25 mmol L-1 3,4-DHB and 10 scans. These carbon paste modified electrodes were used for NADH catalytic detection at 0.23 V in the range 0.015 <= [NADH] <= 0.21 mmol L-1. Experimental data were used to propose a mechanism for the 3,4--DHB electropolymerization processes, which involves initial phenoxyl radical formation.

Electropolymerization studies of PAni/(poly)luminol over platinum electrodes

This work presents a cyclic voltammetry study of the polyaniline/polyluminol copolymer on platinum electrodes. The results show that under determined conditions it is possible to obtain the copolymer deposited on a metallic surface. The luminol presence clearly affects the oxidation of aniline in the nucleation process and, additionally, changes the cyclic voltammetric characteristics of the obtained material. In this aspect, the copolymer presents hybrid characteristics when compared to the polyaniline and polyluminol separately obtained and seems to present intermediary conductivity.

A novel Mn-containing conducting metallopolymer obtained by electropolymerization in aqueous solution of a tetranuclear oxo-bridged manganese complex

The [Mn(4)(IV)O(5)(terpy)(4)(H(2)O)(2)](6+) complex shows great potential for electrode modification by electropolymerization using cyclic voltammetry. The electropolymerization mechanism was based on the electron transfer between dx(2)-y(2) orbitals of the metallic center and p pi orbital of the ligand.

Adsorption and electropolymerization of toluidine blue on the nano structured octakis(hydridodimethylsiloxy)-octasilsesquioxane surface

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Synthesis, characterization and electropolymerization of a new polypyrrole iron(II) Schiff-base complex

This work presents the synthesis of the complex [Fe(L)(2)](PF6)(2) (.) H2O (L = 2,6-bis[1-(3-pyrrol-1-yl-propylimino)ethyl]pyridine (Fig. 1) and its characterization through elemental and thermal analysis, X-ray diffraction and UV-Vis, IR and H-1 NMR spectra. The use of this compound in the preparation of modified electrodes is also described. The best electrochemical parameters to achieve optimum film formation have been established and the effects of both the upper-limit of the applied scanning potential (E-aul) and the number of scans on the efficiency of film formation have been investigated. Film surface morphology has been characterized by atomic force microscopy. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Electropolymerization mechanism in aqueous solution of the oxo-manganese complex biomimicking of the enzymatic center present on the photosystem II

The [Mn4 IVO5(terpy)4(H 2O)2]6+ complex, show great potential for electrode modification by electropolymerization using cyclic voltammetry. The electropolymerization mechanism was based on the electronic transfer between dx2-y2 orbitals of the center metallic and pπ orbital of the ligand, which show great complexity of the system due to orbitals overlap present in octahedral complex of the metal-μ-oxo. The voltammetric behavior both in and after electropolymerization process were also discussed, where the best condition of electropolymerization was observed for low scan rate and 50 potential cycles. A study in ITO/glass electrode for better characterization of polymer was also performed. ©The Electrochemical Society.

Electropolymerization using binuclear nickel(II) Schiff base complexes bearing N4O4 donors as supramolecular building blocks

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Synthesis and characterization of nanocomposites based on PANI and carbon nanostructures prepared by electropolymerization

Nanocomposites based on polyaniline (PANI) and carbon nanostructures (CNSs) (graphene (G) and multiwall carbon nanotubes (MWCNTs)) were prepared by in situ electrochemical polymerization. CNSs were inserted into the PANI matrix by dispersing them into the electrolyte before the electropolymerization. Electrochemical characterization by means of cyclic voltammetry and steady state polarization were performed in order to determine conditions for electro- polymerization. Electro-polymerization of the PANI based nanocomposites was carried out at 0.75 V vs. saturated calomel electrode (SCE) for 40 and 60 minutes. The morphology and structural characteristics of the obtained nanocomposites were studied by scanning electron microscopy (SEM) and Raman spectroscopy, while thermal stability was determined using thermal gravimetric analysis (TGA). According to the morphological and structural study, fibrous and porous structure of PANI based nanocomposites was detected well embedding both G and MWCNTs. Also, strong interaction between quinoidal structure of PANI with carbon nanostructures via π–π stacking was detected by Raman spectroscopy. TGA showed the increased thermal stability of composites reinforced with CNSs, especially those reinforced with graphene.

Time resolved emission spectroscopy of poly(2,5-dicyano-p-phenylene-vinylene) films

Films of poly (2,5-dicyano-p-phenylene vinylene), DCNPPV, were obtained by electrochemical synthesis over gold thin layer (20 nm) transparent electrode deposited on a glass plate. The DCNPPV films of 4 µm thickness were produced by electropolymerization process of α,α,α',α'-tetrabromo-2-5-dicyano-p-xilene at different applied potentials (-0.15, -0.25, -0.40, -0.60, -0.80, and -1.0 V) using 0.1 mol L-1 of tetraethylammonium bromide in acetonitrile as the supporting electrolyte. The emission decays have three exponential components: a fast component in the picosecond range (200-400 ps), and two other of about one and five nanoseconds at 293 K. The fluorescence quenching process seems to occur by exciton trapping in a low-energy site and quenching by residual bromine monomer attached at the end of the polymer chain. However, the electrochemical synthesis generates entrapped bromide or ion pairs during the growth step of the film which also contributes to the deactivation. The change of the electrolyte from bromide to perchlorate reduces significantly this additional quenching effect by allowing ion exchange of formed bromide with the nonquenching perchloride anion.

Spectroelectrochemistry and investigation of charge transport mechanisms of iron poly(pyridyl) redox polymers

In this work, we describe the characterization of the complex [Fe(tpy-NH2)(2)](PF6)(2) (tpy-NH2 = bis[4`-(3-aminophenyl)-2, 2`:6`,2 ``-terpyridine]. The complex was oxidatively electropolymerized on glassy.-carbon electrodes in CH3CN/0.1 M tetraethylammonium perchlorate (TEAP) to generate polymer films that exhibit reversible oxidative electrochemical behavior in a wide potential range (0.0-1.6 V), as well as high conductivity and stability/durability. In situ spectrocyclic voltammetry of this modified electrode was carried out on a photodiode array spectrophotometer attached to a potentiostat, which provided UV-Vis absorption spectra of the redox species during the potential sweep. We determined charge transport parameters as a function of time and thickness of the modified electrode, and the results showed that poly-[[Fe(tpy-NH2)(2)](2+)](n) can be made to exhibit three regimes of charge transport behavior by manipulation of the film thickness and the experimental time-scale. Morphological characterization of the film was provided by atomic force microscopy. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Deteção eletroquímica da norfloxacina e trimetoprim em amostras de urina utilizando polímero molecularmente impresso modificado e grafeno

A norfloxacina e o trimetoprim são dois antibióticos antibacterianos usados para o tratamento de infeções urinárias, intestinais e respiratórias. A maioria dos fármacos exige uma dosagem que garanta os níveis de segurança e eficácia de atuação. A necessidade de dosear os medicamentos e os seus metabolitos é assim um controlo imperioso e em muitos casos regular no tratamento de um paciente. Neste trabalho desenvolveram-se dois sensores eletroquímicos para a deteção da norfloxacina (NFX) e do trimetoprim (TMP), usando como superfície de suporte o carbono vítreo. A busca de novos materiais que conferiram maior seletividade e sensibilidade aos sistemas de deteção e por outro lado apresentem menores riscos para o paciente quando usados em dispositivos que permitam uma análise point-of-care, é especialmente importante e pode ser uma parte crucial do processo de decisão clínica. Assim, os polímeros molecularmente impresos enquadram-se nesse perfil e o seu uso tem vindo a ser cada vez mais avaliado. A impressão molecular é uma tecnologia capaz de produzir polímeros que incorporam as moléculas do analito e que após remoção por solventes específicos, permitem dotá-los de locais específicos de reconhecimento estereoquímico. A seleção do pirrol como polímero molecularmente impresso (MIP) permitiu construir com sucesso os sensores para doseamento dos antibióticos. A fim de aumentar a sensibilidade do método incorporou-se grafeno na superfície do elétrodo. Este material tem vindo a ser largamente utilizado devido às suas propriedades: estrutura molecular, condutividade elétrica e aumento da superfície são algumas das características que mais despertam o interesse para a sua aplicação neste projeto. Os sensores desenvolvidos foram incorporados em sistemas eletroquímicos. Os métodos voltamétricos aplicados foram a voltametria cíclica, a voltametria de onda quadrada e ainda a impedância. As condições de análise foram otimizadas no que respeita à polimerização do pirrol (concentração do polímero, número de ciclos de eletropolimerização e respetivos potenciais aplicados, tempo de incubação, solvente de remoção do analito), ao pH da solução do fármaco, à gama de concentrações dos antibióticos e aos parâmetros voltamétricos dos métodos de análise. Para cada um dos antibióticos um elétrodo não-impresso foi também preparado, usando o procedimento de polimerização mas sem a presença da molécula do analito, e foi usado como controlo. O sensor desenvolvido para o trimetoprim foi usado no doseamento do fármaco em amostras de urina. As amostras foram analisadas sem qualquer diluição, apenas foram centrifugadas para remoção de proteínas e algum interferente. Os sensores construídos apresentaram comportamento linear na gama de concentrações entre 102 e 107 mol/L. Os resultados mostram boa precisão (desvios padrão inferiores a 11%) e os limites de deteção foram de 8,317 e 1,307 mol/L para a norfloxacina e o trimetoprim, respetivamente. Para validação do método foram ainda efetuados ensaios de recuperação tendo obtido valores superiores a 94%.

MIP-graphene-modified glassy carbon electrode for the determination of trimethoprim

A novel sensitive electrochemical sensor was developed by electropolymerization of pyrrole(PY)and molecularly imprinted polymer (MIP)which was synthesized onto a glassy carbon electrode (GCE) in aqueous solution using cyclic voltammetry in the presence of Trimethoprim (TMP) as template molecules. Furthermore,a previous electrode modification was performed by deposition of a suspension of graphene on the electrode's surface. The performance of the imprinted and non-imprinted (NIP) films was evaluated by impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV) of a ferric solution. The molecularly imprinted film exhibited a high selectivity and sensitivity toward TMP. The sensor presented a linear range, between peak current intensity and logarithm of TMP concentration between 1.0x10-6 and 1.0x10-4 M. The results were accurate (with recoveries higher than 94%), precise (with standard deviations less than 5%) and the detection limit was 1.3x10-7 M. The new sensor is selective, simple to construct and easy to operate. The MIP sensor was successfully applied to quantify TMP in urinesamples.

Desenvolvimento de Anticorpos Plásticos para um Biomarcador do Cancro

O trabalho descrito compreende o desenvolvimento de um anticorpo plástico (MIP, do inglês Molecularly Imprinted Polymer) para o antigénio carcinoembrionário (CEA, do inglês Carcinoembriogenic Antigen) e a sua aplicação na construção de dispositivos portáteis, de tamanho reduzido e de baixo custo, tendo em vista a monitorização deste biomarcador do cancro do colo-retal em contexto Point-of-Care (POC). O anticorpo plástico foi obtido por tecnologia de impressão molecular orientada, baseada em eletropolimerização sobre uma superfície condutora de vidro recoberto por FTO. De uma forma geral, o processo foi iniciado pela electropolimerização de anilina sobre o vidro, seguindo-se a ligação por adsorção do biomarcador (CEA) ao filme de polianilina, com ou sem monómeros carregados positivamente (Cloreto de vinilbenziltrimetilamónio, VB). A última fase consistiu na electropolimerização de o-fenilenodiamina (oPD) sobre a superfície, seguindo-se a remoção da proteína por clivagem de ligações peptídicas, com o auxílio de tripsina. A eficiência da impressão do biomarcador CEA no material polimérico foi controlada pela preparação de um material análogo, NIP (do inglês, Non-Imprinted Polymer), no qual nem a proteína nem o monómero VB estavam presentes. Os materiais obtidos foram caracterizados quimicamente por técnicas de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR, do inglês, Fourier Transform Infrared Spectroscopy) e microscopia confocal de Raman. Os materiais sensores preparados foram entretanto incluídos em membranas poliméricas de Poli(cloreto de vinilo) (PVC) plastificado, para construção de sensores (biomiméticos) seletivos a CEA, tendo-se avaliado a resposta analítica em diferentes meios. Obteve-se uma boa resposta potenciométrica em solução tampão de Ácido 4-(2-hidroxietil)piperazina-1-etanosulfónico (HEPES), a pH 4,4, com uma membrana seletiva baseada em MIP preparada com o monómero carregado VB. O limite de deteção foi menor do que 42 pg/mL, observando-se um comportamento linear (versus o logaritmo da concentração) até 625 pg/mL, com um declive aniónico igual a -61,9 mV/década e r2>0,9974. O comportamento analítico dos sensores biomiméticos foi ainda avaliado em urina, tendo em vista a sua aplicação na análise de CEA em urina. Neste caso, o limite de deteção foi menor do que 38 pg/mL, para uma resposta linear até 625 pg/mL, com um declive de -38,4 mV/década e r2> 0,991. De uma forma geral, a aplicação experimental dos sensores biomiméticos evidenciou respostas exatas, sugerindo que os biossensores desenvolvidos prossigam estudos adicionais tendo em vista a sua aplicação em amostras de indivíduos doentes.

A molecularly imprinted sensor for sensitive detection of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OHdG) oxidative stress biomarker

6th Graduate Student Symposium on Molecular Imprinting

A biomimetic sensor for monitoring oxidative stress biomarker in point-of-care

1st ASPIC International Congress