Desenvolvimento de nanobastões de sulfeto de bismuto e dendrímero de poliamidoamina em óxido de grafeno reduzido como nanomateriais de eletrodo para determinação eletroquímica de salbutamol

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 8902 (2023) Citar este artigo

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Os dendrímeros, uma nova classe de nanomateriais, estão recebendo mais atenção em vários campos. Neste estudo, combinando as vantagens do dendrímero de poliamidoamina (PAMAM) com óxido de grafeno reduzido (rGO) e sulfeto de bismuto (Bi2S3), chegamos ao design de um novo compósito e sua aplicação para sensores eletroquímicos foi investigada pela primeira vez. Como uma nova abordagem na preparação do compósito, o PAMAM foi usado pela primeira vez para aumentar a superfície do Bi2S3 com rGO, o que acabou levando a um aumento na área de superfície ativa do sensor (5 vezes em comparação com o eletrodo nu) . Pela primeira vez, usamos o método sonoquímico para interação entre PAMAM com Bi2S3 e rGO, que foi um método mais simples e rápido para preparar o compósito. O projeto proposital do compósito foi feito usando o método de projeto experimental para obter a composição ótima dos componentes. O novo nanocompósito foi aplicado com sucesso para detecção eletroquímica simples e sensível de salbutamol para controlar a saúde dos alimentos. O salbutamol é usado como aditivo proibido na alimentação de animais e aves. O sensor tem boa sensibilidade (aumento de 35 vezes em comparação com o eletrodo descoberto) e um baixo limite de detecção (1,62 nmol/L). Além disso, possui seletividade aceitável, boa repetibilidade (1,52–3,50%), boa reprodutibilidade (1,88%) e precisão satisfatória (recuperações: 84,6–97,8%). Uma característica notável do sensor é sua ampla faixa linear (5,00–6,00 × 102 nmol/L). Este sensor é adequado para a determinação de salbutamol em leite, linguiça e amostras de rações para gado e aves.

O salbutamol (SAL) é um tipo de agonistas β2-adrenérgicos com um anel aromático e um grupo amino terminal. O salbutamol pode ajudar a aumentar o crescimento animal e a eficiência alimentar, diminuindo a gordura corporal e aumentando o acúmulo de proteína1. No entanto, pode se acumular em animais e ser facilmente acumulado em tecidos humanos após o consumo de carne, o que pode levar a problemas de saúde2,3. Para proteger a saúde pública, a Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação (FAO), a União Européia (UE) e a China declararam que os agonistas β2-adrenérgicos, incluindo o salbutamol, devem ser zero na ingestão de alimentos de origem animal4. No entanto, o abuso ilegal de salbutamol na alimentação animal nunca para. Consequentemente, é necessário difundir um método simples, rápido e sensível para triagem de salbutamol em baixas concentrações em rações e amostras de alimentos para controle de segurança alimentar.

Vários métodos foram relatados para detectar SAL, incluindo cromatografia líquida de alta eficiência5, imunocromatografia6, cromatografia líquida-espectrometria de massa7 e métodos eletroquímicos. Os métodos eletroanalíticos possuem procedimentos de pré-tratamento simples, baixo custo, alta sensibilidade, curto tempo de análise e instrumentação miniaturizável. Portanto, os métodos eletroanalíticos têm ganhado grande atenção, principalmente na inspeção de rotina. Vários métodos eletroquímicos baseados em voltametria cíclica (CV)8, voltametria de pulso diferencial (DPV)9, voltametria de varredura linear (LSV)10, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS)11 e amperometria12 foram desenvolvidos para determinações de salbutamol. Assim, o projeto e desenvolvimento de um sensor seletivo e sensível para determinação de SAL por meio de técnica eletroanalítica ganhou interesse significativo nas comunidades científica, médica e de saúde.

O desenvolvimento de novos materiais avançados com aplicações versáteis ainda é um desafio para a comunidade científica. O design dos materiais desenvolvidos desempenha um papel importante na melhoria do desempenho dos sensores eletroquímicos. Os dendrímeros são uma nova classe de nanomateriais que são moléculas ramificadas globulares repetitivas com estrutura tridimensional, grupos funcionais terminais e cavidades bem definidas que podem atuar como hospedeiros para outras moléculas13. Entre vários dendrímeros, o dendrímero mais utilizado é o poli(amidoamina) (PAMAM)14. Os dendrímeros de poliamidoamina (PAMAM) são polímeros "estrelas densas" que possuem 11 gerações diferentes com dez grupos funcionais de superfície. Com uma série de grupos repetitivos, cada nova geração de PAMAM é formada em torno da geração anterior. O recém-formado PAMAM tem excelentes propriedades. Essas propriedades são um grande diâmetro, ampla superfície e possuem ramificações mais reativas. As ramificações reativas de superfície permitem que o PAMAM seja considerado como ligante de afinidade e agente detector de compostos farmacêuticos15. Eles têm recebido grande atenção no projeto e desenvolvimento de sensores eletroquímicos, devido às suas vantagens, como peso molecular estável, uniformidade molecular, tamanho específico, forma definida e muitas ramificações de superfície16. Entre os candidatos comuns para a fabricação de sensores eletroquímicos baseados em dendrímeros de alto desempenho, está a combinação de dendrímeros com muitos materiais condutores.