Modified electrode based on 4-nitrophthalonitrile : amperometric sensor for quantification of some antioxidants of biological relevance

Neste trabalho descreve-se o desenvolvimento de sensores amperométricos a base de um simples eletrodo de pasta de carbono modificado com um novo mediador redox, a 4-nitroftalonitrila (4-NO2FN), para a determinação de alguns antioxidantes de relevância biológica [L-cisteína (L-CySH), L-glutationa (L-GSH), ácido L-ascórbico (L-AscH2), ácido úrico (AU) e nicotinamida adenina dinucleotídeo (forma reduzida) (NADH)]. Com este propósito, inicialmente, a 4-NO2FN foi ativada in situ, gerando o par redox nitroso/hidroxilamina (4-NOFN/4- NHOHFN) estável na superfície eletródica, o qual apresentou atividade electrocatalítica na oxidação dos analitos estudados. As técnicas empregadas para a realização deste trabalho foram voltametria cíclica e cronoamperometria, as quais foram utilizadas para estudar o comportamento dos eletrodos modificados, para otimização dos parâmetros experimentais, obtenção dos parâmetros cinéticos e caracterização analítica dos sensores. Além disso, os estudos hidrodinâmicos e cronoamperométricos foram realizados com o objetivo de se obter maiores informações sobre os processos de oxidação entre L-AscH2, NADH e os eletrodos modificados. Assim, por meio dos gráficos e equações de Koutech- Levich e Cottrell foi possível obter os valores para o coeficiente de difusão (D) e constante de velocidade da reação (kobs) para L-AscH2 e NADH. Os valores do D e de kobs, determinados para L-AscH2 e NADH, foram de 9,0x10 cm s e 2,4x10 cms, 6,0x10 molL s e 1,0x10 molL s, respectivamente. O aumento na velocidade de reação, tanto para o L-AscH2 quanto para o NADH, foi atribuído à eficiente transferência de elétrons entre estas espécies e o par redox 4-NOFN/4-NHOHFN eletrogerado in situ. Sob condições otimizadas, o sensor amperométrico apresentou uma faixa de resposta linear (mmol L), limite de detecção (mmol L), quantificação (mmol L) e sensibilidade (nA L mmol) para L-CySH (a), L-GSH (b), L-AscH2 (c), AU (d) e NADH (e), os quais apresentaram os valores de (a) 0,8-13,2, 0,25, 0,8, 37,0; (b) 8,0-83,0, 2,7, 8,0, 54,0; (c)5,0-120,0, 1,6, 5,5, 108,0; (d) 5,0- 120,0, 1,3, 4,5, 121,6 e (e) 0,8-8,5, 0,25, 0,82, 500,0, respectivamente. Após a aplicação destes sensores em amostras de interesse, estudos de adição e recuperação dos analitos foram realizados para avaliar a exatidão dos métodos e verificou-se que foi possível uma percentagem de recuperação entre 98,5 e 102,0% para L-CySH, L-GSH, L-AscH2 e AU.In this work, the development of amperometric sensors based on a simple carbon paste electrode modified with a new redox ¿mediator¿, 4- nitrophthalonitrile (4-NO2PH), for quantification of some antioxidants of biological relevance (L-cystein (L-CySH), L-glutathione (L-GSH), L-ascorbic acid (L-AscH2), uric acid (UA) and b-nicotinamide adenine dinucleotide (NADH)), is described. For this purpose, initially, 4-NO2PH was activated in situ, generating a stable redox-active nitroso/hydroxylamine system (4- NOPH/4-NHOHPH) on the electrodic surface, which presented electrocatalytic activity towards the oxidation of studied analytes. The techniques used in this work were cyclic voltammetry and cronoamperometry, to study the behavior of the modified electrodes, for the experimental parameters optimization, for the attainment of the kinetic parameters and analytical characterization of the sensors. Hydrodynamic and cronoamperometric studies were carried out with the aim to get information on the reduction processes and oxidation of L-AscH2 and NADH, respectively, on the modified electrodes. Through the Koutech-Levich and Cotrell plots it was possible to obtain the values for the diffusion coefficient (D) and kinetic constant of the reaction (kobs) for the analytes in study. The values of the diffusion coefficient and kobs, determined for L-AscH2 and NADH were 9,0x10 cm s and 2,4x10 cms, 6,0x10 molL s and 1,0x10 molL s, respectively. The increase of the reaction rate for L-AscH2 and NADH was attributed to the efficient electron transfer between the studied species and immobilized electroactive species on the surface of the carbon paste electrode. After optimizing conditions, the sensor provided a linear response range (mmol L), limit of detection (LOD) (mmol L), limit of quantification (LOQ) (mmol L) and sensitivity (nA L mmol) for L-CySH (a), L-GSH (b), L-AscH2 (c), UA (d) e NADH (e) of (a) 0.8-13.2, 0.25, 0.8, 37.0; (b) 8.0-83.0, 2.7, 8.0, 54.0; (c)5.0-120.0, 1.6, 5.5, 108.0; (d) 5.0-120.0, 1.3, 4.5, 121.6 and (e) 0.8- 8.5, 0.25, 0.82, 500.0, respectively. After the application of these sensors in samples of interest, studies of addition and recovery of the analytes were carried out to evaluate the error of the methods and it was verified recovery percentages between 98.5 and 102.0% for L-CySH, L-GSH, L-AscH2 and AU, were obtained