Construção de plataforma multiplex baseada em eletrodos impressos de carbono e aplicação no desenvolvimento de sensores eletroquímicos para a determinação de ácido ascórbico, carbendazim e glicose

Abstract

Resumo: O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um dispositivo multiplex, integrando eletrodos impressos de baixo custo preparados com tintas lab-made de carbono para a determinação de ácido ascórbico, glicose e carbendazim em amostra de suco comercial. As tintas condutoras empregadas para a preparação dos eletrodos foram formuladas a partir da combinação de pó de grafite e esmalte de unha, homogeneizadas com acetato de etila. A demonstração da versatilidade dessa abordagem inclui a integração de três tipos distintos de eletrodos, um convencional não modificado para determinação direta de ácido ascórbico, um biossensor para quantificação de glicose e eletrodo modificado para detecção de carbandazim. Esses eletrodos foram construídos em uma plataforma única, todos derivados de uma superfície eletródica comum. A avaliação dos eletrodos convencionais envolveu a determinação direta de ácido ascórbico empregando voltametria cíclica, apontando parâmetros analíticos, como uma região linear de resposta entre 10 µmol L-1 e 1,0 mmol L-1, sensibilidade de 3,55 µA L mmol-1, e limites de detecção (LOD) e quantificação (LOQ) de 0,712 µmol L-1 e 2,37 µmol L-1, respectivamente. A construção do biossensor para determinação de glicose, consistiu na associação da enzima glicose oxidase, imobilizada sobre um eletrodo impresso modificado com hexacianoferrato de ferro (azul da Prússia), que atua como mediador redox. Esse sistema permitiu a determinação indireta da glicose utilizando a técnica de amperometria em potencial de -0,3 V vs. (Ag/AgCl 3,0 mol L-1 KCl). Nessas condições, foram obtidos uma faixa de resposta linear entre 0,10 e 2,50 mmol L-1, com LOD de 8,50 µmol L-1 e LOQ de 28,30 µmol L-1. A terceira metodologia empregada para a construção dos eletrodos impressos consistiu na modificação com hidróxidos duplos delaminados (dHDLs). Esse modificador foi adicionado diretamente à tinta condutora, e posterior empregado para na determinação do fungicida carbendazim. Os parâmetros analíticos foram obtidos através da técnica de voltametria de onda quadrada, a qual permitiu a obtenção de uma região linear para a detecção de carbendazim na faixa de concentração entre 1,0 e 10,0 µmol L-1, com sensibilidade de 0,168 µA L µmol-1 e LOD e LOQ de 66,63 e 222,11 nmol L-1, respectivamente. A metodologia proposta foi aplicada na determinação de ácido ascórbico, glicose e carbendazim em suco de laranja comercial, utilizando uma diluição comum de 250 vezes. Os valores médios de recuperação para ácido ascórbico, glicose e carbendazim na amostra de suco de laranja foram muito próximos a 100%, demostrando a versatilidade da plataforma proposta.

Abstract: The objective of this study was to develop a cost effective multiplex device using custom-made carbon inks, aiming to print low-cost screen-printed electrodes. The device was designed for the simultaneous determination of ascorbic acid, glucose, and carbendazim in a commercial juice sample. The conductive inks employed for electrode fabrication were formulated by blending graphite powder and nail polish, homogenized with ethyl acetate. The versatility of this method was shown through the use of three different electrode types: an unmodified conventional electrode for direct determination of ascorbic acid, a biosensor for quantifying glucose, and a modified electrode for detecting carbendazim. These electrodes were constructed on a single platform, all derived from a common electrode surface. The assessment of conventional electrodes included the direct determination of ascorbic acid using cyclic voltammetry. The obtained analytical parameters indicated a linear response range from 10 µmol L-1 to 1.0 mmol L-1, a sensitivity of 3.55 µA L mmol-1, and detection (LOD) and quantification (LOQ) limits of 0.712 µmol L-1 and 2.37 µmol L-1, respectively.The biosensor, for glucose determination, was constructed by immobilizing glucose oxidase enzyme on a iron hexacyanoferrate (Prussian blue) modified electrode, which acts as a redox mediator. This system enabled the indirect determination of glucose using the amperometry technique at a potential of -0.3 V vs. (Ag/AgCl 3.0 mol L-1 KCl). Under these conditions, a linear response range between 0.10 and 2.50 mmol L-1 was obtained, with LOD of 8.50 µmol L-1 and LOQ of 28.30 µmol L-1. The third methodology employed for the construction of printed electrodes involved the modification with delaminated double layer hydroxides (dHDLs). This modifier was directly incorporated into the conductive ink and subsequently utilized for the detecting the fungicide carbendazim. Analytical parameters were derived from data obtained through square wave voltammetry, and shown linear response of current and concentration ranging from 1.0 to 10.0 µmol L-1, with sensitivity of 0.168 µA L µmol-1 and LOD and LOQ of 66.63 and 222.11 nmol L-1, respectively. The proposed methodology was applied to measure ascorbic acid, glucose, and carbendazim concentrations in commercial orange juice, using a common 250-fold dilution. The average recovery values for ascorbic acid, glucose, and carbendazim in the orange juice sample were very close to 100%, demonstrating the versatility of the proposed platform.