INVESTIGAÇÃO DO MECANISMO DE ELETROXIDAÇÃO CATALÍTICA DE NADH, UTILIZANDO ELETRODOS À BASE DE SÍLICA GEL MODIFICADA
Antonio de Santana Santos(PG) e Lauro Tatsuo Kubota(PQ)
Instituto de Química-UNICAMP CP 6154 – 13083-970, Campinas - SP
Palavras-chaves: Eletrodos Modificados, Eletrocatálise, NADH.
A eletroxidação do NADH (nicotinamida adenina dinucleotídeo reduzida) tem sido amplamente investigada nas últimas duas décadas, haja visto o grande número de enzimas NADH dependente. A transferência de elétrons-prótons entre flavinas e NADH é objeto de grande interesse em muitos campos da ciência1, principalmente em sistemas biológicos2. Compostos similares à flavinas como a fenoxazina, a fenotiazina e fenazinas são bem conhecidas como espécies capazes de eletroxidar o NADH diminuindo substancialmente o sobrepotencial no eletrodo1, no entanto o mecanismo desta reação ainda não é totalmente conhecido, carecendo de investigação.
A possibilidade de construção de eletrodos com materiais isolantes tem proporcionado o crescimento dos estudos de utilização destes no desenvolvimento de sensores. Recentemente, alguns trabalhos utilizando sílica gel modificada têm sido publicado na literatura, evidenciando a grande potencialidade destes materiais na construção de (bio)sensores e no estudo dos mecanismos envolvidos3
Desta forma o trabalho objetivou o emprego das metodologias de modificação de superfícies de sílica gel para a imobilização de espécies químicas similares às flavinas, com baixo potencial redox (azul do nilo) permitindo a eletroxidação catalítica do NADH.
A modificação da sílica gel (Fluka) com óxido de nióbio (SN), obtendo uma quantidade de 1,4 mmol g-1 de grupos imobilizados na superfície, foi realizada e posteriormente adsorveu-se o azul do nilo (AN) sobre a mesma, obtendo 48 mmol g-1 do corante. Esta matriz de sílica (SNAN) foi empregada para a construção do eletrodo de pasta de carbono (EPC) quimicamente modificado através da mistura do SNAN com grafite e óleo nujol.
Por meio de voltametria e amperometria foi feita a avaliação deste eletrodo modificado. A natureza do eletrólito não interferiu no processo redox do EPC/SNAM. O potencial formal encontrado foi de -230 mV vs SCE e a razão da corrente de pico anódico e catódico foi próximo de 1. A variação do pH da solução entre 5,0 à 8,0 não alterou a estabilidade nem o potencial formal . O eletrodo se mostrou muito estável, não apresentando variação de Ip após sucessivos voltamogramas. O estudo da oxidação eletrocatalítica do NADH foi investigado por meio de amperometria com variação de pH de 5,0 à 8,0 e potencial de –0,3 a 0,3 V como pode ser visto na Figura 1.
Este estudo da variação do potencial evidenciou um grande deslocamento do potencial de pico da reação global de eletroxidação do NADH, aproximadamente 230 mV para mais positivo. Fato importante, pois quando a atividade catalítica é melhor pronunciada numa faixa de potencial de –100 a 0,0 mV , é chamada de faixa ótima, eliminando grande parte dos interferentes. Já o estudo da variação do pH na eletrocatálise da oxidação do NADH mostrou que a concentração hidrogeniônica é um parâmetro importante, pois mostra um decréscimo na corrente catalítica para pH acima de 5,0 e como o potencial formal do SNAN é independente do pH, isto sugere que o mecanismo de oxidação do NADH deve envolver próton, entretanto é conhecido que o pKa do NADH é -4. Isto indica que embora o NAD+ esteja dissociado é necessário certa concentração de próton para ocorrer uma boa eletroxidação do NADH.
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Figura 1. Curvas da dependência da eletrocatálise do NADH com EPC/SNAN, utilizando NADH 5,0 x 10-4 mol L-1 em 5,0 mL de KCl 0,5 mol L-1, em função do potencial (A) e pH (B).
Posteriormente foi feito a curva amperométrica da eletrocatálise do NADH com resposta linear de 1,0 x 10-5 à 4,8 x 10-4 ajustada pela equação Y=(0,0837±0,0556) + (0,0153±0,0002)x com coeficiente angular de 0,9996, sendo que y é a corrente em mA e x é a concentração de NADH em mmol L-1. O estudo da cinética para a determinação da constante aparente de Michaelis-Menten foi feito através da curva da dependência da corrente em função da concentração de NADH na região de saturação e com o recíproco desta curva foi possível calcular o KMap, equivalente ao inverso do valor da intercessão com a abcissa, obtendo um valor de 568,5 mmol L-1 comprovando a eficiente catálise do NADH compatível a outros sistemas vistos na literatura4.
1. Gorton, L.; J. Chem. Soc., Faraday Trans. I, 82, 1986, 1245.
2. Morre, D.J., Davidson, M. Geilen, C. Lawrence, J. Flesher, G., Crowe, R. and Crane, F.L.; Biochem. J., 292, 1993, 647.
3. Rosatto, S.S., Kubota, L.T. and Oliveira Neto, G.; Anal. Chim. Acta, 390, 1999, 65.
4. Malinauskas, A., Ruzgas, T. and Gorton, L.; Bioelec. Bioenerg., 49, 1999, 21.