Em um desenvolvimento inovador, os pesquisadores projetaram um sensor altamente sensível e seletivo para detectar íons de cobre (Cu(II)) usando microeletrodos de fibra de carbono. Um artigo recente na revista RSC Advances detalha esta abordagem inovadora, que representa um grande salto no campo da detecção eletroquímica.
Yangguang Ou da Universidade de Vermont, incluindo Uma Nudurupati, Terdha Narla e Dr. David Punihaole, desenvolveu uma plataforma baseada na deposição anódica de ligantes acetilênicos, especificamente 1,4-dietinilbenzeno (DEB), em microeletrodos de fibra de carbono. Ou enfatizou a novidade e o impacto potencial de seu trabalho: “Este estudo demonstra pela primeira vez a deposição anódica bem-sucedida de um ligante de acetileno em um microeletrodo de fibra de carbono, abrindo caminho para melhorar a sensibilidade e a seletividade da detecção de cobre.”
Os íons de cobre desempenham papéis vitais em uma variedade de processos biológicos, incluindo função enzimática e sinalização nervosa. No entanto, a sua desregulação tem sido associada a doenças graves, como a doença de Alzheimer. Os métodos tradicionais de medição de cobre envolvem processos complexos e demorados. O novo sensor oferece uma alternativa mais simples e eficiente que mantém alto desempenho mesmo na presença de outros íons metálicos interferentes.
O método da equipe envolve a deposição anódica simples de DEB em uma única etapa, o que melhora significativamente a sensibilidade e seletividade do microeletrodo em relação ao Cu (II). Os pesquisadores demonstraram que a deposição de DEB em múltiplas varreduras aumentou três vezes a sensibilidade do microeletrodo em comparação com o eletrodo não modificado. O sensor aprimorado manteve seu desempenho aprimorado após ser armazenado em temperatura ambiente por vários dias, marcando uma grande melhoria em relação à tecnologia existente.
No ambiente experimental, os pesquisadores descobriram que múltiplas varreduras do eletrodo modificado por DEB mostraram um aumento na densidade de corrente de pico de redução de Cu (II), indicando maior sensibilidade. Além disso, esses sensores mantêm alta sensibilidade mesmo quando testados com soluções contendo outros íons metálicos divalentes, como magnésio (Mg(II)), zinco (Zn(II)) e cálcio (Ca(II)). Esta imunidade a interferências enfatiza a utilidade do novo sensor em aplicações práticas.
Ou elaborou a importância de suas descobertas: “Nosso trabalho demonstra que esses microeletrodos modificados por DEB podem servir como uma plataforma versátil para detectar íons de cobre em uma variedade de ambientes biológicos e ambientais. Isso pode levar a melhores ferramentas de diagnóstico e monitoramento mais preciso de processos relacionados ao cobre. “
A abordagem abrangente da equipe envolve o uso de microscopia eletrônica de varredura (MEV) para avaliar a morfologia da superfície dos eletrodos modificados. As imagens mostram que múltiplas varreduras de deposição de DEB produzem uma superfície irregular com uma estrutura de ilha, possivelmente melhorando a sensibilidade ao criar locais de nucleação para deposição de Cu(II) em Cu(0).
Em resumo, o desenvolvimento destes microeletrodos de fibra de carbono modificados por DEB representa um grande avanço na tecnologia de detecção eletroquímica. A maior sensibilidade, seletividade e estabilidade desses sensores os tornam ferramentas promissoras para aplicações que vão desde diagnósticos médicos até monitoramento ambiental. O trabalho da equipe do Dr. Ou abre novas maneiras de explorar e compreender a dinâmica do cobre em sistemas biológicos, levando potencialmente a avanços no tratamento e gerenciamento de doenças relacionadas ao cobre.
Referência do diário
Nudurupati, U., Narla, T., Punihaole, D., & Ou, Y. (2023). Um método simples para criar sensores de Cu(II) sensíveis e seletivos em microeletrodos de fibra de carbono. RSC Avanços, 13, 33688-33695. Número digital: https://doi.org/10.1039/D3RA05119F
Sobre o autor
Yangguang OuPh.D., é professora assistente que ingressou no Departamento de Química da UVM no outono de 2020. Ela também faz parte do corpo docente do Programa de Pós-Graduação em Neurociências, do Programa de Ciências Celulares, Moleculares e Biomédicas e do Centro de Vermont para Saúde Cardiovascular e Cerebral. Sua pesquisa envolve a intersecção entre a química bioanalítica e a neurociência. Seu laboratório é especializado em voltametria cíclica de varredura rápida com microeletrodos de fibra de carbono. Seu objetivo de longo prazo é desenvolver uma plataforma versátil de detecção eletroquímica para que qualquer biomarcador químico de interesse possa ser detectado. Isto permitirá a expansão de dispositivos de diagnóstico personalizados para avaliar quantitativamente a saúde mental, nutrição, stress ou outro estado neuroquímico de um indivíduo.
David Halelo médico é um assistente Químico na Universidade de Vermont, onde atuou como membro do corpo docente de pós-graduação Ciência dos Materiais programa. Ele também é o líder do projeto de pesquisa da agência Centro de Vermont para Saúde Cardiovascular e Cerebral (VCCBH), um Centro de Excelência em Pesquisa Biomédica (COBRE) financiado pelo NIH. Sua pesquisa está na intersecção entre química analítica e físico-química e biofísica, ciência dos materiais e neurociência. Seu grupo de pesquisa trabalha para desenvolver ferramentas de imagem química que usam espectroscopia Raman para visualizar diretamente a dinâmica estrutural em nível molecular e interações não covalentes de moléculas em células vivas. O grupo de David está interessado em usar esta nova técnica de imagem para estudar mecanismos de regulação do dobramento de proteínas, compreender a base estrutural da toxicidade da fibrila amilóide em doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer, e estabelecer relações estrutura-atividade para veículos de entrega de nanopartículas poliméricas e lipídicas usadas para transportar drogas e ácidos nucleicos terapêuticos em terapias genéticas/câncer.
um Atualmente 3DR Em 2017, ele fez doutorado em química analítica sob a orientação do Dr. Ou Yangguang da Universidade de Vermont. Ela possui mestrado em Biofísica pela Universidade de Massachusetts Amherst, EUA, onde estudou proteínas estruturais usando dispersão de luz, e bacharelado e mestrado em Química pela Universidade de Hyderabad, Índia. Ela recebeu duas vezes o prestigioso Summer Research Fellowship da Academia Indiana de Ciências durante a graduação e trabalhou nas áreas de ciência de proteínas, ciência de materiais, espectroscopia e eletroquímica. Ela contribuiu para o desenvolvimento de formulações na RevBio LLC em Lowell, Massachusetts, e sua pesquisa lançou as bases para uma nova linha de produtos envolvendo cimento dentário impregnado com analgésico não opioide para cuidados pós-remoção de dentes do siso. Fora do laboratório, ela gosta de ler não-ficção, ouvir música clássica, fazer caminhadas e artes com fibras.
Teda Narla é recém-formado no programa de mestrado do Departamento de Farmacologia da Universidade de Vermont. Ela é formada em farmácia pela Índia e atua na formulação e avaliação de comprimidos. Devido ao seu interesse na química do cérebro e doenças relacionadas, ela se juntou ao grupo do Dr. Ouyang Yang, onde trabalhou por dois anos desenvolvendo ferramentas eletroquímicas que podem ser usadas para detectar e monitorar moléculas importantes na sinalização neuronal e na comunicação intestino-cérebro. Enquanto estava no OU Lab, ela foi coautora de duas publicações revisadas por pares, apresentadas em conferências regionais e internacionais, e melhorou suas habilidades de redação. Além desses esforços de pesquisa, Teda demonstrou compromisso com a educação e orientação como assistente de ensino de pós-graduação, orientando alunos de graduação em cursos de biologia e neurociências. Além disso, ela demonstrou suas habilidades de liderança servindo como secretária e vice-presidente de dois clubes liderados por estudantes de pós-graduação. Terdha se dedica a aprender novas tecnologias e compreender melhor a fisiologia cerebral e a neuropatogênese. Seu objetivo é contribuir para o desenvolvimento de ferramentas terapêuticas e diagnósticas.
