Estudo e aplicação do grafeno como biossensor

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Leonel Muniz Meireles
• Orientador(a): Rodrigo Gribel Lacerda
• Banca de defesa: Andre Santarosa Ferlauto, Juan Carlos Gonzalez Perez
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Palavras-chave em Português: Anti-HSA; Acetilcolina; Biossensor; Eletroquímica; Ph; Transistor; GFET; Grafeno
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AQ2PWC

O grafeno tem emergido como uma importante ferramenta para o estudo e aplicação em biossensores. Com apenas um átomo de espessura, sua relação área/volume é muito grande, com propriedades eletrônicas únicas, o grafeno é extremamente sensível a modificações em sua superfície, que o torna um importante instrumento para o estudo de sistemas biológicos. Nesta dissertação, nos empenhamos em aprimorar o entendimento do grafeno como um material sensor realizando um estudo dos mecanismos de detecção. Executamos, como prova de conceito, a confecção de dispositivos em uma arquitetura de transistor de efeito de campo (FET) utilizando o grafeno como o canal condutor e aplicamos a tensão de gate através de uma solução eletroquímica. Exploramos três tipos de dispositivos: biossensor de pH, biossensor de acetilcolina e biossensor de anti-HSA. Nos sensores de acetilcolina e nos sensores de anti-HSA o grafeno estava funcionalizado respectivamente com PBSE + acetilcolinesterase e PBSE + HSA. Para os sensores de pH o grafeno não estava funcionalizado. Nossos experimentos consistiram em verificar a evolução das propriedades elétricas do grafeno funcionalizado, quando este entra em contato com anti-HSA em diferentes concentrações (sensor de anti-HSA), com a acetilcolina (sensor de acetilcolina) e a evolução das propriedades elétricas do grafeno quando em contado com PBS (phosphate buffered saline) com diferentes pH (sensor de pH). Os resultados mostram que o grafeno, sem funcionalização, é sensível a mudança de pH da solução em uma variação de 25 mV/pH. Este resultado é importante para a interpretação e entendimento do mecanismo sensoriamento do biossensor de acetilcolina, sendo capaz de detectar acetilcolina em uma concentração de 3,33 mmol/L. O dispositivo com grafeno funcionalizado com PBSE+HSA foi capaz de detectar a anti-HSA em uma concentração de 3,33 mmol/L. Também foram realizadas medidas para caracterizar a influência da funcionalização sobre o grafeno. Para cada resultado obtido é realizamos uma discussão sobre o processo de sensoriamento do referente dispositivo.