Orientador: Lauro Tatsuo Kubota

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química

Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de dois sensores distintos que através da aplicação de nanomateriais em seus sistemas apresentam uma melhora no desempenho. Com o objetivo de estabilizar a fase alfa do hidróxido de níquel, foi proposta uma nova síntese que resultou em um novo...

Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de dois sensores distintos que através da aplicação de nanomateriais em seus sistemas apresentam uma melhora no desempenho. Com o objetivo de estabilizar a fase alfa do hidróxido de níquel, foi proposta uma nova síntese que resultou em um novo material de hidróxido de níquel e nanopartículas de ouro. O do hidróxido de níquel se apresentou com a estrutura alfa desejada, a estrutura e morfologia das nanopartículas de ouro foram preservadas. O material híbrido se apresenta nanoestruturado e sem separação de fases. Sugere-se que este novo material seja formado como um nanocompósito onde as nanopartículas de ouro formam a matriz e o hidróxido de níquel recobre a superfície. A estabilidade do novo material é bem superior que a do hidróxido de níquel puro, quedas de corrente após 50 ciclos consecutivos de 6% contra 50% respectivamente. A atividade eletrocatalítica deste novo nanomaterial foi investigada frente à glicose e a constante eletrocatalítica obtida para o nanocompósito foi cerca de 7 vezes maior que para o hidróxido de níquel puro. A sensibilidade do eletrodo modificado com a-Ni(OH)2/AuNP se manteve similar aos da literatura. O segundo sensor estudado foi a aplicação de nanopartículas fluorescentes como marcadores do imunosensor para a detecção precoce do esporo do fungo da ferrugem asiática da soja. As nanopartículas fluorescentes permitiram alcancar um baixo limite de detecção, 2.2 ng/mL, o menor encontrado na literatura. Além disso, foi investigado outros parâmetros para o desenvolvimento de um dispositivo point-of-care, como o melhor substrato para reter o analito, a membrana de nitrocelulose, se apresentou com as melhores propriedades frente as alternativas. Ainda mais, o dispositivo foi construido para que possa ser utilizado por pessoas não treinadas no campo, em um tempo de análise menor que ELISA e PCR, sem o uso de equipamento caros e complicados, usando somente uma lâmpada de UV simples como fonte de excitação e a visualização do sinal a olho nu com um limite de detecção de apenas 300 esporos, o que e ainda dez vezes mais baixo que o atual teste comercial.

Abstract: This work presents the development of two distinct sensors that have shown great improvements in their performance trough nanoparticle application in their systems. The first study aims to stabilize the nickel hydroxide alpha structure for future carbohydrate detection. We proposed a new...

Abstract: This work presents the development of two distinct sensors that have shown great improvements in their performance trough nanoparticle application in their systems. The first study aims to stabilize the nickel hydroxide alpha structure for future carbohydrate detection. We proposed a new synthesis, which resulted in a nickel hydroxide and gold nanoparticle hybrid material. The new material has the expected nickel hydroxide alpha structure, maintains gold nanoparticle¿s structure and morphology and allows a simple electrode modification. We suggest that the new material is a nanocomposite where gold nanoparticles are the matrix while the nickel hydroxide cover the surface. The new material has higher stability properties than the pure nickel hydroxide, after 50 cycles the current decreased 6 and 50% respectively. In addition, an improvement was observed in the catalytic constant, approximately 7 times bigger than plain nickel hydroxide. Although the new material showed these good improvements, the electrode sensitivity did not differ from other studies in the literature. The second study presented comprehends the application of fluorescent nanoparticles as markers of an immunosensor for early diagnosis of Asian soybean rust spore. The use of these nanoparticles resulted in a very low limit detection sensor, 2.2 ng/mL, the lowest ever found in the literature. Moreover, others parameters were investigated in order to develop a point-of-care device, as the substrate to retain the analyte for the assay. Furthermore, the device was built in order to be used by the farmer himself, in loco, fast, without expensive equipment, a UV lamp as an excitation source and the signal is visible to naked eye. The visual detection limit is around 300 spores, which is tenfold lower than the available commercial kit.