Desenvolvimento de sensor eletroquímico baseado em rede metalorgânica (mof) para aplicação (bio)analítica

Abstract

A detecção eficiente de biomoléculas e contaminantes é essencial para avanços na saúde e segurança alimentar. Nesse contexto, os sensores eletroquímicos baseados em redes metal-orgânicas (MOFs) têm se destacado devido à sua alta sensibilidade, robustez e baixo custo. Este trabalho, reporta o desenvolvimento e aplicação de um sensor eletroquímico baseado em eletrodo com pasta de carbono modificado com MOFs de cobalto para detecção de dopamina (DA) em amostras biológicas de saliva e urina. O material foi sintetizado pelo método solvotérmico, usando ácido 1,4- benzenodicarboxílico (BDC) como ligante e cobalto como fonte metálica. Para detecção de DA, o sensor foi otimizado avaliando, (i) porcentagem do material (15, 20, 25 e 30% m/m); (ii) pH (4, 6, 7 e 8); e (iii) parâmetros da técnica escolhida (SWV). Após o processo de otimização, as condições ideais foram alcançadas usando solução de tampão fosfato pH 6,0, eletrodo modificado de 25% (m/m) de [Co(BDC)]n, e potencial de 5 mV, com frequência de 75 Hz e amplitude de 100 mV. Nessas condições, o sensor apresentou limites de detecção (LODs) de 1,7 µmol L-1 para urina e 0,5 µmol L-1 para saliva. Além disso, o sensor demonstrou boa linearidade (R2 > 0,9922) e taxas de recuperação variando de 84,9% a 97,1%, com desvio padrão relativo (RSD) inferior a 8,0% (n=3). Esses resultados demonstram o potencial dos sensores eletroquímicos baseados em MOFs para aplicações (bio)anlaíticas, oferecendo alternativas eficazes, sensíveis e acessíveis para a detecção de compostos de interesse em amostras complexas. Palavras-chave: Sensores eletroquímicos, compostos de coordenação, neurotransmissor, doenças humanas.

Efficient detection of biomolecules and contaminants is essential for advances in health and food safety. In this context, electrochemical sensors based on metal- organic frameworks (MOFs) have stood out due to their high sensitivity, robustness and low cost. This work reports the development and application of an electrochemical sensor based on a carbon paste electrode modified with cobalt MOFs for the detection of dopamine (DA) in biological samples of saliva and urine. The material was synthesized by the solvothermal method, using 1,4- benzenedicarboxylic acid (BDC) as a ligand and cobalt as a metal source. For DA detection, the sensor was optimized by evaluating: (i) percentage of the material (15, 20, 25 and 30% w/w); (ii) pH (4, 6, 7 and 8); and (iii) parameters of the chosen technique (SWV). After the optimization process, the optimal conditions were achieved using a pH 6.0 phosphate buffer solution, a modified electrode of 25% (w/w) [Co(BDC)]n, and a potential of 5 mV, with a frequency of 75 Hz and amplitude of 100 mV. Under these conditions, the sensor showed limits of detection (LODs) of 1.7 µmol L-1 for urine and 0.5 µmol L-1 for saliva. Furthermore, the sensor demonstrated good linearity (R2 > 0.9922) and recovery rates ranging from 84.9% to 97.1%, with a relative standard deviation (RSD) lower than 8.0% (n=3). These results demonstrate the potential of MOF-based electrochemical sensors for (bio)analytical applications, offering effective, sensitive, and affordable alternatives for the detection of compounds of interest in complex samples. Keywords: Electrochemical sensors, coordination compounds, neurotransmitter, human diseases.