O oxigênio é um elemento que se destaca, sendo o segundo mais eletronegativo da tabela periódica, o que influencia suas características químicas. Além disso, o oxigênio molecular, por ser um dirradical, age como oxidante, interagindo com compostos orgânicos e inorgânicos em diversas reações industriais e biológicas. Endogenamente, a molécula atua produzindo agentes oxidantes conhecidos como espécies reativas de oxigênio (EROs), causadores de danos a biomoléculas. Existem moléculas que podem ser utilizadas como alvos prioritários ao ataque desses agentes, chamados supressores, importantes para mitigar os danos e atuar como biomarcadores. Dentro deste contexto, os métodos eletroanalíticos são valiosos para analisar o oxigênio que está envolvido no processo, pois eles são sensíveis, têm custo moderado e são portáteis. No caso dos sensores eletroquímicos, a possibilidade de funcionalizar a superfície eletródica para facilitar determinados processos eletroquímicos consiste em poderosa ferramenta para aumentar a seletividade e sensibilidade das determinações analíticas. Um exemplo clássico é o uso de nanopartículas metálicas, que favorecem a redução catódica do oxigênio. O paládio é um metal proeminente e pode ser usado para facilitar tal processo quando combinado com o ouro. A combinação de ouro, com alta afinidade pelo oxigênio, e paládio, com menor afinidade, pode gerar superfícies mais ativas do que quando os metais estão isolados, favorecendo os processos de transferência de elétrons. Neste contexto, o projeto visa ao desenvolvimento de sensores eletroquímicos fabricados com nanoporos de ouro recobertos por nanopartículas de paládio para detectar oxigênio em tempo real em processos de relevância biológica.

O grupo de pesquisa do Prof. Newton Canteras (ICB-USP) tem sugerido que a liberação de NO na PAG pode influenciar mecanismos de defesa e do medo frente a uma ameaça predatória. Sendo assim, o monitoramento da dinâmica de formação do NO durante a exposição de um rato a um predador poderia ser útil para uma melhor compreensão do fenômeno de defesa frente a agressões e, neste contexto, a possibilidade de inserção de um sensor de NO no cérebro de um rato seria fundamental para testar a hipótese. Para que os dados possam ser obtidos e transmitidos trabalhando-se com animais em livre movimento, a resposta do potenciostato miniaturizado deve ser testada e validada para as condições que irá enfrentar.

Nesse projeto pretende-se desenvolver microeletrodos para a detecção de NO. A superfície dos dispositivos será modificada empregando-se camadas de cobalto(II)tetra(3,4-piridil)porfirazina (TRP), as quais serão imobilizadas por dip-coating ou eletropolimerização. Uma vez que o NO coexiste comoutras substâncias eletroativas em meio biológico, protocolos de proteção da superfície do sensorserão examinados para restringir a passagem dos interferentes. Curvas de calibração serão construídas com o objetivo de estabelecer uma correlação entre a corrente medida com o microeletrodo e a concentração de NO em solução. Outros parâmetros analíticos relevantes como repetibilidade,reprodutibilidade e limite de detecção também serão determinados para avaliar o desempenho dosensor. A aplicação prática do sensor será examinada pela detecção de NO em cultura de macrófagosde ratos, e o correto posicionamento do microeletrodo será feito com o auxílio de um microscópioeletroquímico (SECM).

Nesse projeto pretende-se desenvolver um sensor eletroquímico para a detecção de íons fosfato em amostras de água de rio com base em plataforma desenvolvida com base em superfície de ouro nanoporoso. Considerando que o fosfato é um íon não eletroativo, a detecção será feita indiretamente pelo monitoramento eletroquímico da espécie formada em meio contendo excesso de íons Mo(VI). Visando à melhoria da sensibilidade do método eletroanalítico, serão otimizados os parâmetros de eletrodeposição do filme nanoporoso de ouro. Imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura e Difração de Raio-X serão obtidas para caracterizar a morfologia dos filmes visando a estudos de correlação entre estrutura e propriedades eletrocatalíticas. Uma vez que o fosfato coexiste com outras substâncias em água, a seletividade do sensor será investigada a partir de um estudo de interferentes. Para aumentar a frequência analítica das determinações, estas serão feitas em fluxo utilizando uma bomba peristáltica e dispositivos microfluídicos. Curvas de calibração serão obtidas em faixas de concentração adequadas e outros parâmetros analíticos relevantes como repetibilidade, reprodutibilidade e limite de detecção também serão determinados com o objetivo de avaliar o desempenho do sensor, incluindo amostras reais. (AU)

Membranas de polissacarídeos (xantana e alginato) podem ser utilizadas para a proliferação e diferenciação de células neuronais. Tais processos são mais eficientes ao se trabalhar com membranas contendo nanopartículas magnéticas, e uma possível explicação envolve o aumento do fluxo de íons Ca2+ por canais específicos. No contexto acima apresentado, o projeto possui dois principais desafios. Um deles relaciona-se à fabricação de microssensor potenciométrico para a detecção de Ca2+, o qual será mantido próximo à membrana que separa dois compartimentos (doador e receptor). Para tanto, os experimentos serão realizados com a Microscopia Eletroquímica de Varredura (SECM) e o posicionamento do microssensor potenciométrico sobre a membrana será feito com auxílio de um microeletrodo de Pt ou Au mantido ao lado do sensor para Ca2+. O outro objetivo do projeto relaciona-se a estudos realizados com membranas contendo cafeína. Devido a uma eventual interação da cafeína com o Ca2+, é possível que a cafeína exerça alguma influência no transporte do cátion metálico pelas membranas. (AU)

Como parte do planejamento do programa EMU visamos parcerias que propiciem o desenvolvimento e utilização de insumos de ponta em eletrofisiologia e manipulação neuronal. Projetos anteriores capacitaram (2005/56447-7; 2012/06123-4) a FMRP-USP em registros crônicos de atividade oscilatória e neuronal unitária em roedores, utilizando multieletrodos baratos e de manufatura rápida. Como próximo passo para o aprimoramento no registro neuronal visando uma maior eficiência na coleta de dados, identificamos como primordial o avanço na produção de sondas neurais tecnicamente mais densas (permitem um número muito maior de registros unitários com grande resolução espacial). A construção destas sondas seria extremamente trabalhosa se feita localmente, ou muito dispendiosa se as sondas fossem compradas por importação. Soluções para esse problema vêm sendo discutidas junto ao Prof. Roberto Ricardo Panepucci, pesquisador associado ao: (1) Centro de Tecnologia da Informação (CTI) Renato Archer, em Campinas - SP (Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações); e (2) CEPID Brainn (2013/07559-3). Com isso, o objetivo do presente projeto é o desenvolvimento de arquivos eletrônicos de CAD para definição de layouts para a posterior fabricação de sondas neurais com configurações otimizadas de seus microeletrodos (customização). Dessa forma, uma pessoa com conhecimento de neurociências e experiência técnica nestas áreas afins é um candidato ideal, e a designação da mesma para a execução do projeto proposto aqui justifica a bolsa TT aqui solicitada. Se bem-sucedida, a colaboração entre os grupos resultará no desenvolvimento da simulação do sistema, assim como a comparação com a prototipagem a partir deste modelo digital.

Nesse projeto pretende-se fabricar microelétrodos de platina os quais serão empregados como sensores eletroquímicos para a detecção de NO. Visando à melhoria da sensibilidade das determinações analíticas, serão estudadas estratégias de platinização da superfície dos microelétrodos. Uma vez que o NO coexiste com outras substâncias eletroativas em fluidos biológicos, protocolos de proteção da superfície do sensor serão examinados com o objetivo de restringir a passagem dos interferentes. Curvas de calibração serão construídas com o objetivo de estabelecer a correlação entre a corrente medida com o microeletrodo e a concentração de NO em solução. Outros parâmetros analíticos relevantes como repetibilidade, reprodutibilidade e limite de detecção também serão determinados com o objetivo de avaliar o desempenho do sensor.

O presente estudo propõe o desenvolvimento de sensores específicos baseados em polímeros com impressão molecular (MIPs) sobre microeletrodos de ouro para monitorar e detectar de 2-metilisoborneol (MIB) e geosmina (GEO) em amostras de água reais, isto é, amostras de água provenientes da represa Guarapiranga e das estações de tratamento de água da SABESP. (AU)

O projeto fundamenta-se em pesquisas envolvendo o desenvolvimento de microeletrodos e matrizes de microeletrodos para posterior utilização em sistemas biológicos, particularmente no monitoramento da liberação de neurotransmissores, bem como no estudo de processos metabólicos. Os estudos serão realizados usando dispositivos montados em diferentes configurações, dependendo do tamanho das células e da informação desejada sobre o sistema celular. Com o objetivo de melhorar a sensibilidade e seletividade da resposta dos sensores fabricados, estratégias baseadas na modificação da superfície do eletrodo serão empregadas, se necessário. O projeto será desenvolvido em colaboração com pesquisadores do Departamento de Bioquímica, portanto vislumbra-se uma abordagem multidisciplinar com ênfase na excelência e nos mais altos padrões científicos. (AU)

Nesse projeto pretende-se aproveitar a reação química entre iodo e tiossulfato para incrementar a corrente oriunda do processo de oxidação anódica do iodeto. Os experimentos serão realizados empregando-se a técnica de microscopia eletroquímica de varredura (SECM), com a qual é possível controlar a separação entre um microeletrodo e o substrato em escala micrométrica, ou seja, é possível gerar uma "thin layer cell" na qual vão ocorrer os fenômenos de interesse. Nas condições otimizadas desse processo eletroacatalítico, espera-se que o método analítico seja adequado para determinar a concentração de iodeto em amostras de urina. (AU)