Produção de filamentos condutivos contendo nanomateriais de carbono e nanopartículas metálicas para o desenvolvimento de biossensores eletroquímicos não enzimáticos de baixo custo via manufatura aditiva

• Processo: 20/00325-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2020
• Data de Término da vigência: 24 de julho de 2021
• Área de conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Lucio Angnes
• Beneficiário: Diego Pessoa Rocha
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Eletroanalítica Materiais nanoestruturados Materiais termoplásticos Carbono Nanopartículas metálicas Técnicas biossensoriais Impressão tridimensional Eletrodos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biossensores melhorados | Biossensores não enzimáticos | eletroanalítica | Filamentos compósitos | impressão 3D | Manufatura Aditiva | Eletroanalítica

Resumo

Impressão 3D é a forma mais popular de Manufatura Aditiva (MA). Essa tecnologia admite a produção de objetos tridimensionais com as mais variadas aplicações em muitos campos, com destaque para a área química. Vários dispositivos eletroquímicos comercializados, tais como eletrodos impressos e principalmente células eletroquímicas, possuem custos relativamente elevados. Logo, a MA se mostra promissora, no ponto de vista econômico e científico, na construção de dispositivos eletroanalíticos melhorados. Para tal, a popularização das impressoras 3D permitiu que esses dispositivos passassem a ser impressos rapidamente a baixíssimos custos, requerendo apenas um desenho (projetado em software especializado), e de materiais poliméricos (termoplásticos). Além da MA possibilitar a criação de novos aparatos analíticos em configurações não disponíveis comercialmente, é possível imprimir eletrodos condutivos modificados com diferentes materiais utilizáveis para a análise de variados analitos. Nesse intuito, o presente projeto visa o desenvolvimento de filamentos modificados (compósitos) com materiais condutores de carbono (grafeno, carbon black e nanotubos de carbono) e nanopartículas metálicas (cobre, níquel e ouro), a partir de uma extrusora de filamentos, para a confecção de biossensores eletroquímicos não enzimáticos de baixo custo para a determinação seletiva de analitos de interesse biológico, dentre os quais glicose, ácido úrico e lactato em amostras biológicas. Na manufatura desses novos sensores serão avaliadas as melhores proporções entre os materiais modificadores e os termoplásticos, levando-se em consideração a resposta eletroquímica e a capacidade de impressão dos eletrodos. A caracterização dos filamentos modificados será feita através de técnicas como microscopia, Raman, infravermelho, espectroscopia de impedância eletroquímica, dentre outras. (AU)

Publicações científicas

(12)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

GONCALVES, JOSUE M.; SILVA, MURILLO N. T.; NAIK, KUSHA KUMAR; MARTINS, PAULO R.; ROCHA, DIEGO P.; NOSSOL, EDSON; MUNOZ, RODRIGO A. A.; ANGNES, LUCIO; ROUT, CHANDRA SEKHAR. Multifunctional spinel MnCo₂O₄ based materials for energy storage and conversion: a review on emerging trends, recent developments and future perspectives. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A, v. 9, n. 6, p. 31-pg., 2021-02-16. (18/16896-7, 20/00325-0, 17/13137-5, 14/50867-3)

GONCALVES, JOSUE M.; ROCHA, DIEGO P.; SILVA, MURILLO N. T.; MARTINS, PAULO R.; NOSSOL, EDSON; ANGNES, LUCIO; ROUT, CHANDRA SEKHAR; MUNOZ, RODRIGO A. A.. Feasible strategies to promote the sensing performances of spinel MCo2O4 (M = Ni, Fe, Mn, Cu and Zn) based electrochemical sensors: a review. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 9, n. 25, p. 7852-7887, JUL 7 2021. (17/13137-5, 18/16896-7, 14/50867-3, 20/00325-0)

GONCALVES, JOSUE M.; DE FARIA, LUCAS, V; NASCIMENTO, AMANDA B.; GERMSCHEIDT, RAFAEL L.; PATRA, SANTANU; HERNANDEZ-SARAVIA, LUCAS P.; BONACIN, JULIANO A.; MUNOZ, RODRIGO A. A.; ANGNES, LUCIO. Sensing performances of spinel ferrites MFe2O4 (M = Mg, Ni, Co, Mn, Cu and Zn) based electrochemical sensors: A review. Analytica Chimica Acta, v. 1233, p. 31-pg., 2022-10-22. (13/22127-2, 18/16896-7, 17/13137-5, 20/00325-0, 14/50867-3)

GONCALVES, JOSUE M.; LIMA, IRLAN S.; AZEREDO, NATHALIA F. B.; ROCHA, DIEGO P.; DE SIERVO, ABNER; ANGNES, LUCIO. iVCe-Layered Double Hydroxide as Multifunctional Nanomaterials for Energy and Sensor Application. FRONTIERS IN MATERIALS, v. 8, NOV 29 2021. (17/13137-5, 20/00325-0, 07/08244-5, 07/54829-5, 18/16896-7, 14/50867-3)

SANTOS, BERLANE G.; GONCALVES, JOSUE M.; ROCHA, DIEGO P.; HIGINO, GIANE S.; YADAV, THAKUR P.; PEDROTTI, JAIRO J.; AJAYAN, PULICKEL M.; ANGNES, LUCIO. Electrochemical sensor for isoniazid detection by using a WS2/CNTs nanocomposite. SENSORS AND ACTUATORS REPORTS, v. 4, NOV 2022. (19/22126-2, 12/50259-8, 18/16896-7, 17/13137-5, 14/50867-3, 20/00325-0)

ATAIDE, VANESSA N.; ROCHA, DIEGO P.; DE SIERVO, ABNER; PAIXAO, THIAGO R. L. C.; MUNOZ, RODRIGO A. A.; ANGNES, LUCIO. Additively manufactured carbon/black-integrated polylactic acid 3Dprintedsensor for simultaneous quantification of uric acid and zinc in sweat. Microchimica Acta, v. 188, n. 11, NOV 2021. (18/14462-0, 20/00325-0, 07/08244-5, 07/54829-5, 14/50867-3)

ROCHA, DIEGO P.; ATAIDE, VANESSA N.; DE SIERVO, ABNER; GONSALVES, JOSUE M.; MUNOZ, RODRIGO A. A.; PAIXA, THIAGO R. L. C.; ANGNES, LUCIO. Reagentless and sub-minute laser-scribing treatment to produce enhanced disposable electrochemical sensors via additive manufacture. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 425, DEC 1 2021. (07/08244-5, 18/14462-0, 07/54829-5, 18/16896-7, 14/50867-3, 18/08782-1, 20/00325-0)

STEFANO, JESSICA SANTOS; KALINKE, CRISTIANE; DA ROCHA, RAQUEL GOMES; ROCHA, DIEGO PESSOA; OLIANI PEDRO DA SILVA, VINICIUS APARECIDO; BONACIN, JULIANO ALVES; ANGNES, LUCIO; RICHTER, EDUARDO MATHIAS; JANEGITZ, BRUNO CAMPOS; ABARZA MUNOZ, RODRIGO ALEJANDRO. Electrochemical (Bio)Sensors Enabled by Fused Deposition Modeling-Based 3D Printing: A Guide to Selecting Designs, Printing Parameters, and Post-Treatment Protocols. Analytical Chemistry, v. 94, n. 17, p. 13-pg., 2022-05-03. (17/21097-3, 13/22127-2, 20/00325-0)

GONCALVES, JOSUE M.; MARTINS, PAULO R.; ROCHA, DIEGO P.; MATIAS, TIAGO A.; JULIAO, MURILO S. S.; MUNOZ, RODRIGO A. A.; ANGNES, LUCIO. Recent trends and perspectives in electrochemical sensors based on MOF-derived materials. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 9, n. 28, p. 8718-8745, JUL 28 2021. (14/50867-3, 17/13137-5, 18/16896-7, 20/00325-0)

PEREIRA, JIAN F. S.; ROCHA, RAQUEL G.; CASTRO, SILVIA V. F.; JOAO, AFONSO F.; BORGES, PEDRO H. S.; ROCHA, DIEGO P.; DE SIERVO, ABNER; RICHTER, EDUARDO M.; NOSSOL, EDSON; GELAMO, V, ROGERIO; et al. Reactive oxygen plasma treatment of 3D-printed carbon electrodes towards high-performance electrochemical sensors. SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL, v. 347, NOV 15 2021. (20/00325-0, 07/08244-5, 07/54829-5)

ROCHA, DIEGO P.; ROCHA, RAQUEL G.; CASTRO, SILVIA V. F.; TRINDADE, MAGNO A. G.; MUNOZ, RODRIGO A. A.; RICHTER, EDUARDO M.; ANGNES, LUCIO. Posttreatment of 3D-printed surfaces for electrochemical applications: A critical review on proposed protocols. ELECTROCHEMICAL SCIENCE ADVANCES, v. 2, n. 5, p. 15-pg., 2022-10-01. (14/50867-3, 20/00325-0, 17/13137-5)

GONCALVES, JOSUE M.; SILVA, MURILLO N. T.; NAIK, KUSHA KUMAR; MARTINS, PAULO R.; ROCHA, DIEGO P.; NOSSOL, EDSON; MUNOZ, RODRIGO A. A.; ANGNES, LUCIO; ROUT, CHANDRA SEKHAR. Multifunctional spinel MnCo2O4 based materials for energy storage and conversion: a review on emerging trends, recent developments and future perspectives. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A, v. 9, n. 6, p. 3095-3124, FEB 14 2021. (14/50867-3, 20/00325-0, 18/16896-7, 17/13137-5)