Desenvolvimento de plataformas eletroquímicas para a determinação de compostos de interesse clínico: aplicação à eletrooxidação de dopamina e vimpocetina

Abstract

Esta tese apresenta o desenvolvimento e a aplicação de plataformas eletroquímicas inovadoras para a detecção de compostos de interesse clínico, com foco na dopamina (DOP) e na vimpocetina (VIM). No primeiro estudo, foi proposto um eletrodo de carbono vítreo (GCE) modificado com pontos quânticos de grafeno dopados com nitrogênio e funcionalizados com boro (B-GQDs), sintetizados por método hidrotérmico. A caracterização por técnicas de microscopia, espectroscopia e análises interfaciais revelou a formação de uma rede bidimensional auto-organizada, constituída por nanopartículas de GQDs-N interligadas por H3BO3. O sensor B-GQDs/Nafion®/GCE apresentou incremento significativo das correntes de pico na presença de DOP, com resposta linear na faixa de 0,7 a 188 µmol L?¹ (R² = 0,9991) e limite de detecção de 0,05 µmol L?¹. O dispositivo exibiu elevada seletividade, com interferência inferior a 12% frente a compostos comuns em urina, excelente repetibilidade (RSD < 4,66%) e valores de recuperação entre 90 ? 101% em amostras sintéticas, demonstrando potencial para aplicações biomédicas e farmacêuticas. No segundo estudo, investigou-se o comportamento eletroquímico da VIM em GCE não modificado. A voltametria cíclica revelou um pico de oxidação irreversível em +1,0 V (vs. Ag/AgCl), dependente do pH, indicando a participação de prótons no processo. Cálculos baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), associados a funções de Fukui e descritores duais, forneceram insights sobre os sítios mais reativos e o mecanismo de eletrooxidação. A voltametria de pulso diferencial permitiu a detecção de VIM na faixa de 0,20 a 12,8 mg L?¹, com limite de detecção de 0,07 mg L?¹. O método apresentou seletividade adequada, com interferência inferior a 18% frente a excipientes comuns, além de boa precisão (recuperação de 95,5%) e resultados consistentes em formulações farmacêuticas quando comparado ao método de referência por HPLC-DAD. Os resultados obtidos evidenciam avanços relevantes na construção de sensores eletroquímicos para a análise de neurotransmissores e fármacos nootrópicos, contribuindo para o desenvolvimento de plataformas eletroquímicas aplicáveis em contextos biomédicos e farmacêuticos.

Abstract: This thesis presents the development and application of innovative electrochemical platforms for the detection of clinically relevant compounds, focusing on dopamine (DA) and vinpocetine (VIN). In the first study, a glassy carbon electrode (GCE) modified with nitrogen-doped and boron-functionalized graphene quantum dots (B-GQDs), synthesized via a hydrothermal method, was proposed. Characterization by microscopy, spectroscopy, and interfacial analysis techniques revealed the formation of a self-organized two-dimensional network consisting of interconnected GQDs-N nanoparticles linked by H3BO3. The B-GQDs/Nafion®/GCE sensor exhibited a significant increase in peak currents in the presence of DA, with a linear response in the range of 0.7 to 188 µmol L?¹ (R² = 0.9991) and a detection limit of 0.05 µmol L?¹. The device demonstrated high selectivity, with interference below 12% from common compounds found in urine, excellent repeatability (RSD < 4.66%), and recovery values between 90?101% in synthetic samples, showcasing its potential for biomedical and pharmaceutical applications. In the second study, the electrochemical behavior of VIN was investigated on an unmodified GCE. Cyclic voltammetry revealed an irreversible oxidation peak at +1.0 V (vs. Ag/AgCl), which was pH-dependent, indicating proton involvement in the process. Calculations based on Density Functional Theory (DFT), coupled with Fukui functions and dual descriptors, provided insights into the most reactive sites and the electro-oxidation mechanism. Differential pulse voltammetry enabled the detection of VIN in the range of 0.20 to 12.8 mg L?¹, with a detection limit of 0.07 mg L?¹. The method demonstrated adequate selectivity, with interference below 18% from common excipients, along with good precision (95.5% recovery). The results obtained for pharmaceutical formulations were consistent with those from the reference method using HPLC-DAD. The obtained results highlight significant advances in the construction of electrochemical sensors for the analysis of neurotransmitters and nootropic drugs, contributing to the development of electrochemical platforms applicable in biomedical and pharmaceutical contexts.