Amperometria e Sensores Eletroquímicos

A amperometria mede a corrente que flui em um potencial de eletrodo fixo para quantificar um analito eletroativo, formando a base de muitos sensores eletroquímicos e biossensores práticos.

Definition

Uma técnica eletroanalítica na qual a corrente em um eletrodo mantido a um potencial constante é medida e relacionada à concentração de uma espécie eletroativa, frequentemente através de uma camada sensora quimicamente seletiva.

Scope

Este tópico abrange a detecção amperométrica: manter um eletrodo em um potencial onde o analito reage e registrar a corrente resultante controlada por difusão, o design de biossensores que acoplam o reconhecimento enzimático à transdução eletroquímica, o eletrodo de oxigênio de Clark, esquemas de transferência de elétrons mediada e direta, e as figuras de mérito analíticas desses dispositivos. Abrange sensoriamento clínico, ambiental e de ponto de atendimento.

Core questions

• Como a corrente em um potencial fixo informa a concentração de um analito?
• Como os biossensores baseados em enzimas convertem um evento de reconhecimento químico específico em um sinal elétrico?
• Que papéis os mediadores e a modificação de eletrodos desempenham na detecção amperométrica?
• O que determina a sensibilidade, seletividade e tempo de resposta de um sensor amperométrico?

Key theories

Corrente amperométrica limitada por difusão

Em um potencial além da onda redox do analito, a corrente estacionária é controlada pela taxa de difusão do analito para o eletrodo e é proporcional à concentração em massa, fornecendo um sinal analítico linear.

Transdução enzima-eletrodo

Uma enzima seletiva gera ou consome uma espécie eletroativa em proporção ao analito alvo; a detecção dessa espécie amperometricamente, frequentemente via um mediador redox, fornece um sensor seletivo e quantitativo, como nos biossensores de glicose.

Clinical relevance

Biossensores amperométricos dominam os diagnósticos de ponto de atendimento, mais proeminentemente o monitoramento da glicemia para diabetes, e se estendem ao lactato, oxigênio e outros analitos clínicos, bem como à detecção de poluentes ambientais, valorizados pela medição rápida, de baixo custo e miniaturizável.

History

O eletrodo de oxigênio de Clark (1956) e o conceito de eletrodo enzimático de Clark–Lyons (1962) lançaram o biossensoriamento amperométrico; o campo amadureceu através da transferência de elétrons mediada e do sucesso comercial das tiras de glicose descartáveis a partir da década de 1980.

Key figures

• Leland C. Clark
• Joseph Wang
• Adam Heller

Seminal works

• wang2006
• wang2008
• bard2001

Frequently asked questions

Como um sensor de glicose produz uma corrente elétrica a partir do açúcar?

Uma enzima como a glicose oxidase reage com a glicose e, direta ou através de um mediador, transfere elétrons para o eletrodo; a corrente resultante é proporcional à concentração de glicose na amostra.

Qual é a diferença entre amperometria e voltametria?

A voltametria varia o potencial e registra a corrente como uma curva, enquanto a amperometria mantém o potencial constante e monitora a corrente ao longo do tempo, tornando-a adequada para o sensoriamento quantitativo contínuo de um único analito.