OTIMIZAÇÃO DA PREPARAÇÃO DE ELETRODOS DE PASTA DE CARBONO CONTENDO RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) IMOBILIZADA EM SUPORTE INORGÂNICO
Arnaldo César Pereira a (PG), Roy E. Bruns a (PQ),
Lauro T. Kubota a (PQ) e Laércio Rover Jr. b (PG)
Palavras-chave: riboflavina, eletrodo modificado, planejamento fatorial.
Investigações sobre reações de transferência de elétrons em sistemas biológicos tem sido de grande interesse1, sendo a reação entre NADH e flavoproteínas uma das mais importantes. Entretanto, riboflavina (RF) em solução aquosa pH 7,0 apresenta atividade catalítica muito lenta para oxidar NADH e isto é devido à diferença entre o potencial formal entre eles ser muito baixa. A solução para isto tem sido a imobilização das flavinas em suportes inorgânicos. A importância deste procedimento é que em solução a RF apresenta potencial formal em torno de –450 mV, enquanto que imobilizada, este valor é de –280 mV. Este deslocamento de potencial confere a RF uma maior capacidade catalítica frente às soluções de NADH. Contudo, este processo de imobilização é complexo, devido aos diversos fatores a serem otimizados.
Os planejamentos quimiométricos2 são utilizados para maximizar ou minimizar algum tipo de resposta. Dentre os planejamentos mais utilizados estão os fatoriais 2k, onde k corresponde ao número de fatores a ser estudados. Os planejamentos 2k permitem obter resultados melhores e com um número menor de experimentos quando comparados com os métodos univariados, além de tornar possível a verificação dos efeitos de interação entre os fatores nos diferentes níveis que se queira estudá-los. Baseados nestes princípios efetuou-se um planejamento fatorial 23 para otimizar a preparação de um eletrodo de pasta de carbono para caracterização de RF adsorvida, utilizando-se diferentes procedimentos, os quais são muito importantes no desenvolvimento de sensores. Foram utilizados eletrodos de pasta de carbono contendo RF imobilizada em sílica gel modificada com óxido de nióbio para a obtenção de sinal analítico através de voltametria cíclica (VC) no intervalo de potencial de -600 a 0 mV a n=20 mV s-1 em solução de NaNO3 em 2 concentrações diferentes (pH 7,0), de onde foram obtidas as respostas da corrente de pico anódico (Ipa) para o planejamento fatorial 23.
Para a preparação dos eletrodos de trabalho em forma de pasta de carbono foram utilizados: grafite em pó, RF imobilizada em sílica modifica com óxido de nióbio (SNRF) e nujol (óleo mineral) – volume constante. Diferentes procedimentos de preparação da pasta foram realizados sendo variadas as proporções entre grafite e SNRF nos seguintes valores: 50% grafite : 50% SNRF (nível -) e 40% grafite : 60% SNRF (nível +) e a mistura entre estes dois reagentes onde no primeiro caso misturou-se inicialmente grafite e SNRF e após isto adicionou-se o óleo mineral (mistura 1 – nível -). No outro, preparou-se inicialmente uma pasta com grafite e óleo mineral e posteriormente adicionou-se a SNRF (mistura 2 – nível +). As respostas foram obtidas em solução de NaNO3 nas concentrações de 0,1 M (nível -) e 0,5 M (nível +). A Figura 1 mostra que a melhor condição para a obtenção do sinal está nos níveis (+ - +), o que corresponde à proporção 40% de grafite : 60 % de SNRF, tipo de mistura 1 e concentração de eletrólito 0,5 M. Isto demonstra que a resposta aumenta quando a RF está em maior proporção na pasta e em solução de eletrólito mais concentrada.
Foram calculados os efeitos principais, interações de 2 e 3 fatores e seus erros padrão de onde concluiu-se que apenas o fator 1 (proporção) e a interação 12 (proporção e mistura) são estatiscamente significativos com intervalos de confiança de 95 %. A resposta deste sistema (Ipa) pode ser representada através de uma equação, em quimiometria este ajuste é chamado de modelo estatístico2. A equação que melhor descreve este modelo é a seguinte:
Y= 1,03 (±0,05) + 0,68 (±0,05) X2 – 0,35 (±0,05) X2X3
,onde
Y é a respota, X2 e X3 são as
variáveis codificadas correspondentes à proporção
e mistura, enquanto que os valores numéricos indicam
respectivamente a média das respostas, a estimativa do efeito
proporção e a estimativa da interação
proporção/mistura.
Fig. 1. Diagrama para interpretação dos efeitos proporção, mistura e concentração do eletrólito no planejamento 23
Os VC´s foram caracterizados eletroquimicamente através do estudo de DE e a relação Ipa/Ipc, de onde se confirmou a discussão feita anteriormente, uma vez que os eletrodos assim preparados apresentaram DE = 58 mV e Ipa/Ipc = 0,98, enquanto que na proporção 50%:50% estes valores foram 50 mV e 6,33 (reversibilidade muito baixa).
A partir desta verificação, os eletrodos deverão ser preparados desta forma a fim de se estudar as propriedades catalíticas da RF imobilizada frente às soluções de NADH.
1.) P. J. Elving, J. E. O´Reilly, C. O Schmakel, Methods of Biomedical Analysis, in D. Click (ed.), Interscience, N. York, 21, 1973.
2.) Barros Neto,B.; Scarminio, I. S.; Bruns, R. E. Planejamento e otimização de experimentos, 2a edição – Editora da Unicamp – 1996. [FAPESP]