Biossensores eletroquímicos à base de grafeno produzido a laser para detectar patógenos em alimentos

With the sharp increase in the world population, the demand for food production with an efficient quality control has grown substantially, since foodborne diseases and contaminations still considerably impact society. Therefore, there is a serious need for rapid, easy handling, sensitive and inexpensive biosensor devices, considered to be an excellent alternative to monitor food quality. Linked to this, researches on materials that are eco-friendly, easy to obtain, simple handling and widely applicable have become increasingly present in the scope of innovation and developmentofnew products, such as graphene. In this context, the objective of this work is to develop electrochemical biosensors based on graphene produced by laser induction, incorporated with specific antibodies to detect Salmonella enterica, and to apply them on food. Firstly, porous graphene electrodes were obtained by Laser-Induced Graphene (LIG) and evaluated according to its morphology, electrical conductivity, charge transfer ability, and graphene formation quality. The characterization techniques employed were: Scanning Electron Microscopy, Cyclic Voltammetry, Raman Spectroscopy and X-Ray Diffraction (XRD). The electrodes displayed good electrochemical performance, and were sequentially incorporated with antibodies, thus obtaining immunosensors. These devices showed excellent ability to detect pathogenic bacteria in food using the Electrochemical Impedance Spectroscopy technique, which represents an important advance in the field of food safety. Finally, the selectivity of the immunosensor was also tested in food using another inoculated pathogen, Escherichia coli, under the same conditions, playing the role ofa negative control. Considered a highly promising device that can be easily produced, the developed impedimetric immunosensor has unique properties that make it a viable option for pathogen detection in food, and an excellent alternative for electrochemical sensors that are directly induced onto the filmCom o aumento acentuado da população, a demanda por produção de alimentos cresceu substancialmente, atrelada à necessidade de um eficiente controle de qualidade, visto que doenças e contaminações transmitidas por alimentos ainda impactam substancialmente a sociedade. Portanto, existe uma grande necessidade de desenvolver sensores rápidos, fáceis de operar, sensíveis e baratos, como uma excelente alternativa para o monitoramento da qualidade dos alimentos. Associado a isto, a busca por materiais ecologicamente corretos, de fácil obtenção, simples manuseio e ampla aplicabilidade tem se tornado cada vez mais presente no âmbito da inovação e desenvolvimento de novos produtos, como é o caso do grafeno. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver biossensores eletroquímicos à base de grafeno produzido por indução a laser, incorporados com anticorpos específicos para detectar Salmonella enterica, e aplicar em alimentos. Primeiramente, os eletrodos à base de grafeno poroso foram obtidos pela ténica Laser-Induced Graphene (LIG) e avaliados quanto à morfologia, condutividade elétrica, capacidade de transferência de carga, e qualidade da formação do grafeno. As ténicas de caracterização empregadas para tal foram Microscopia Eletrônica de Varredura, Voltametria Cíclica, Espectroscopia Ramane Difração de Raio-X. Os eletrodos apresentaram bom desempenho eletroquímico, e sequencialmente foram incorporados com anticorpos, obtendo-se assim, imunossensores. Tais dispositivos apresentaram excelente capacidade de detecção de bactéria patogênica em alimento por meio da técnica Espectroscopia de Impedância Eletroquímica, o que representa um importante avanço no campo de alimento seguro. Por fim, a seletividade do imunossensor foi testada também em alimento, porém com outro patógeno inoculado, no caso Escherichia coli nas mesmas condições, atuando como controle negativo. Considerado um dispositivo altamente promissor, que pode ser facilmente produzido, o imunossensor impedimétrico desenvolvido possui propriedades ímpares que o tornam uma opção viável para detecção de patógenos em alimentos, e uma excelente plataforma para sensores eletroquímicos impressos diretamenteConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic