Strong and Weak Activity Links

A análise de pesticidas tem as técnicas cromatográficas como metodologia recomendada. (28,29) As vantagens oferecidas por estas técnicas, tais como sensibilidade, precisão, baixos limites de detecção, análise de multirresíduos, acoplamento com diferentes tipos de detectores etc., fizeram com que fossem reconhecidas como técnicas tradicionais de análise. No entanto, as desvantagens dos métodos cromatográficos, que incluem elevado custo, necessidade de etapas laboriosas de derivatização de amostra em alguns casos, tempo de análise e impossibilidade de realização de medidas em campo, foram fatores preponderantes para o desenvolvimento de pesquisas voltadas à busca de metodologias alternativas. Os requisitos exigidos para novos métodos analíticos são precisão, exatidão, sensibilidade e seletividade, além de baixo custo e possibilidade de adaptação para medidas em campo. (12)

É nesta perspectiva que as técnicas eletroanalíticas se apresentam como poderosa ferramenta para análises de pesticidas, pois possuem como características: versatilidade, baixo custo, rapidez e sensibilidade comparáveis às das técnicas tradicionais. (3031-,32) Além do mais,

as técnicas eletroanalíticas podem prover informações importantes acerca da cinética e do mecanismo redox do composto em estudo. (33,34)

O alicerce da eletroanálise se deve à utilização de eletrodos à base de mercúrio. (35) Entretanto, o uso convencional da polarografia gera elevadas quantidades de resíduos de

mercúrio, prejudicando seu emprego em análises de rotina. Assim, a implementação de modernas técnicas voltamétricas promoveram a substituição das tradicionais técnicas polarográficas, reduzindo consideravelmente os resíduos tóxicos e diminuindo o tempo de análise. Procedimentos e orientações destinados à minimização da quantidade de resíduo gerado permitem o emprego do mercúrio como eletrodo de trabalho em aplicações analíticas. (36,37)

Tomando como base a utilização dos sensores eletroquímicos não-modificados, o eletrodo de diamante dopado com boro (EDDB) se destaca na análise de contaminantes ambientais, devido às suas características, tais como amplo intervalo de potencial em meio aquoso e não aquoso, condutividade, baixa corrente residual, robustez mecânica, estabilidade em meios ácidos e básicos, resistência à corrosão e minimização dos problemas de passivação devido à presença de carbonos sp3 do diamante. (38,-39,40)

O emprego de eletrodos modificados alcançou posição de destaque em Eletroanalítica, com a sensibilidade e/ou a seletividade de uma determinação sendo realçadas, devido a fenômenos de eletrocatálise e de exclusão de interferentes. (41) Os eletrodos modificados foram considerados como integrantes dos métodos emergentes para análise de pesticidas. (12)

Neste contexto, nanotubos de carbono (NTC) encontraram aplicabilidade em muitas áreas, e.g., construção de sensores eletroquímicos. Em função de sua forma estrutural, NTC são classificados como: 1) nanotubos de carbono de paredes simples (NTCPS) e nanotubos de carbono com paredes múltiplas (NTCPM). (42) O sucesso na utilização dos NTC se deve principalmente às suas propriedades, tais como elevada área superficial, resistência mecânica, estabilidade química e elevada condutividade elétrica. (43) Além dos NTC, outros mediadores de transferência de elétrons podem ser incorporados à sua estrutura a fim de intensificar a atividade eletrocatalítica. Pode ser encontrado na literatura que as ftalocianinas metálicas (FcM) aliadas aos NTC promovem efeito sinérgico, garantindo maior sensibilidade, tornando-os adequados para aplicações analíticas. (44) Portanto, a junção de FcM e de NTC pode fornecer mais sensibilidade às metodologias eletroanalíticas.

Vale ressaltar aqui as estratégias baseadas na imobilização de material biológico, como enzimas, sobre a superfície de um transdutor (e.g., eletrodo previamente modificado) para a construção de dispositivos analíticos denominados de biossensores enzimáticos. As configurações dos biossensores são as mais diversas possíveis, mas, para pesticidas, tem

classe das fenol-oxidases, e.g., tirosinase (Tir) e lacase (Lac), têm sido aplicadas como componente principal para a determinação de pesticidas carbamatos. (46,47) A enzima Lac tem a capacidade de catalisar a reação de redução de oxigênio até a formação de água, com a participação de quatro elétrons e a concomitante oxidação de inúmeros compostos, tais como orto, meta e para-difenóis, fenol, aminofenóis, aril diaminas e outros, e os produtos da reação enzimática podem ser orto, meta e para-quinona ou espécies radicalares. (48,49) A utilização da Lac como constituinte de biossensores eletroquímicos é viabilizada devido à sua estabilidade e ao seu baixo custo.

Em contraste com o acompanhamento direto do analito, a principal aplicação dos biossensores enzimáticos está na inibição da atividade enzimática causada pela presença de um composto com esta característica, que promovem elevada sensibilidade às determinações. (50,51) A Figura 2 apresenta ilustração demonstrando o princípio de análise indireta baseada no fenômeno de inibição enzimática.

Figura 2 ‒ Representação esquemática do príncipio de trabalho empregando biossensor enzimático baseado no fenômeno de inibição

Quando o substrato entra em contato com a enzima imobilizada no transdutor, na ausência do inibidor (e.g., pesticida), ocorre a reação catalisada pela enzima produzindo, inicialmente, uma determinada quantidade de produto (C0), responsável pelo sinal inicial (S0) do biossensor, como pode ser visto na região superior à linha tracejada da Figura 2. Este sinal pode ser a corrente elétrica, no caso de biossensores eletroquímicos. (48) No entanto, após a exposição da enzima à espécie inibidora, a extensão da reação de catálise enzimática é prejudicada, pois o agente inibidor pode se ligar ao sítio ativo da enzima, resultando na formação de uma quantidade de produto (C), menor que C0. Assim, consequentemente, o sinal do biossensor após a inibição (S) é menor que S0. A ocorrência do fenômeno de inibição enzimática é empregada para fins analíticos, pois a diminuição da atividade da proteína pode ser relacionada com a concentração do inibidor. (50)

O desempenho dos biossensores depende do ambiente no qual a biomolécula está imobilizada. Por exemplo, os materiais nanoestruturados, tais como NTC e nanopartículas metálicas, têm recebido atenção devido ao fato de proporcionarem melhor desempenho aos biossensores. (52) Para tal, verificou-se na literatura que nanopartículas de ouro (NpAu) são um dos materiais com potencialidade para tal fim. (53) Essa capacidade está relacionada com as propriedades oferecidas pelas NpAu, tais como condutividade, estabilidade superficial para imobilização da enzima, capacidade eletrocatalítica, biocompatibilidade e facilidade de transferência de carga entre proteínas e superfícies eletródicas. (53,54) NTC, em função das suas propriedades e biocompatibilidade, são material promissor para aplicações biotecnológicas incluindo biossensores e biocélulas à combustível. Além disso, outras vantagens dos NTC provêm da sua anisotropia química e da possibilidade de realizar funcionalizações químicas (covalentes e não-covalentes), facilitadas pelas curvaturas da sua superfície, que podem ser usadas para modificações químicas seletivas no desenvolvimento de biossensores eletroquímicos. (41)