Influência do óxido de grafeno em filmes de Langmuir-Blodgett de fosfolipídio para a nano e biotecnologia de biossensoriamento e armazenamento de energia

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Scholl, Fabio Antonio [UNIFESP]
• Orientador(a): Caseli, Luciano [UNIFESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
• Palavras-chave em Português: Grafeno; Biossensores; Supercapacitores; Filmes Langmuir-Blodgett; Biomembranas
• Palavras-chave em Inglês: Graphene; Biosensors; Supercapacitors; Langmuir-Blodgett Films; Biomembranes
• Link de acesso: https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=10795843; https://repositorio.unifesp.br/11600/68089

Os sistemas bioinspirados são uma alternativa interessante para a incorporação de biomoléculas e espécies bioativas, possibilitando um ambiente favorável, por exemplo, à especificidade de enzimas. Particularmente, o óxido de grafeno (GO) incorporado em dispositivos contendo enzimas pode conferir-lhes propriedades adicionais ou aprimoradas, influindo nas propriedades ópticas e elétricas do dispositivo. Tal ideia pode ser então estendida para o estudo de atividade enzimática e armazenamento de energia, emprego de dispositivos formados por enzimas e GO, visando aplicações em biossensores e como supercapacitores, respectivamente. Com essas ideias, neste trabalho, foi estudada a coincorporação da enzima penicilinase e do GO em filmes de Langmuir do fosfolipídio ácido dimiristoilfosfatídico (DMPA), assim como a transferência das monocamadas híbridas flutuantes a suportes sólidos através da técnica de Langmuir-Blodgett (LB), visando a formação de camadas ativas que pudessem ser empregadas como eletrodos supercapacitores. A incorporação da enzima e do GO foi avaliada através de medidas de isotermas de pressão e potencial de superfície-área, compressibilidade superficial, microscopia no ângulo de Brewster (BAM), e Espectroscopia de Absorção e Reflexão no Infravermelho com Polarização Modulada (PM-IRRAS). Os filmes de Langmuir apresentaram-se estáveis e, a morfologia dos filmes observadas por BAM, bem como o perfil das isotermas de pressão e potencial superficial, e os espectros vibracionais indicaram a incorporação da enzima penicilinase, bem como a interação dos óxidos de grafeno em suspensão, com a monocamada. Os filmes LB foram avaliados por espectroscopia de fluorescência, PM-IRRAS, e sua morfologia por Microscopia de Força Atômica (AFM), e testados quanto à atividade enzimática por espectroscopia na região do ultravioleta-visível (UV-Vis). A imobilização foi efetiva e a cotransferência de GO aprimorou a performance na detecção de penicilina através de sinais elétricos e ópticos. A presença da enzima foi detectada por excitação eletrônica e emissão fluorescente, sendo mais expressiva em um número de camadas maior. A presença dos GO aumentou a atividade catalítica dos dispositivos de detecção da penicilina G em 22% nos filmes LB com uma camada e em 36% nos filmes LB com cinco camadas. A morfologia das amostras demonstrou heterogeneidade e maior rugosidade com a incorporação da enzima e GO, facilitando a permeabilidade do analito aos sítios ativos da penicilinase. Eletrodos de ITO/DMPA-GO-MnO2 foram submetidos a voltametria cíclica e medidas de carga e descarga galvanostática, as quais mostraram propriedades capacitivas permitidas pela incorporação das espécies GO e MnO2. Os resultados mostraram aspectos relevantes que podem ser considerados na proposta de desenvolvimento ou aprimoramento de biossensores e supercapacitores.