Desenvolvimento de microelétrodos de fibra de carbono para a medição de dopamina no cérebro

Palavras-chave: Dopamina,Técnicas eletroquímicas,Microelétrodos de fibra de carbono,Nanotubos de carbono

A dopamina é um dos neurotransmissores do grupo das catecolaminas mais estudados pelo facto de estar envolvida em vários processos neuronais fisiológicos tais como o desenvolvimento motor, o controlo dos movimentos, a recompensa, a memória, e a perceção. Adicionalmente, desempenha um papel relevante em certas patologias, como nas doenças de Parkinson e Huntington, na esquizofrenia e na adição. Como tal, a medição da dopamina in vivo ou ex vivo no cérebro é bastante importante para a compreensão do funcionamento dos circuitos dopaminérgicos. A microdiálise e as técnicas eletroquímicas têm sido bastante utilizadas para medir a dopamina no cérebro. O recurso a técnicas eletroquímicas rápidas é particularmente atrativo porque confere uma elevada resolução temporal e espacial, e ainda uma elevada sensibilidade e seletividade. Baseiam-se na utilização de microelétrodos de que são exemplo os microelétrodos de fibra de carbono, beneficiando das suas dimensões micrométricas, das excelentes propriedades eletroquímicas e da sua biocompatibilidade. No presente trabalho fabricaram-se microelétrodos de fibra de carbono de 7 e de 30μm de diâmetro (CFM7 e CFM30, respetivamente). A superfície eletroquimicamente ativa dos microelétrodos foi revestida com duas e quatro camadas de Nafion® (5%) ou com um filme compósito de nanotubos de carbono de parede simples suspensos em Nafion® (5%). Foi feita uma avaliação das propriedades analíticas dos microelétrodos através da utilização de técnicas eletroquímicas (e.g. voltametria cíclica, voltametria de onda quadrada e amperometria), nomeadamente da sensibilidade, seletividade, limite de deteção (LOD) e tempo de resposta. Adicionalmente, foi efetuado o estudo eletroquímico da dopamina, designadamente dos potenciais de oxidação e redução e a avaliação dos efeitos do pH e da velocidade de varrimento sobre os mesmos, tendo como objetivo compreender o mecanismo da reação redox. Por voltametria cíclica comprovou-se que a dopamina tem um comportamento eletroquímico quasi-reversível, em que a reação de oxidação é controlada por adsorção e difusão a baixas (<50mV/s) e elevadas (>100mV/s) velocidades de varrimento, respetivamente. O potencial de oxidação diminuiu com o pH -56mV/pH e - 69mV/pH para os CFM30 e os CFM7, respetivamente. Estes resultados indicam que o mecanismo de reação envolve uma reação eletroquímica da dopamina seguida por uma reação química do seu produto de oxidação (mecanismo EC). Pela utilização da voltametria de onda quadrada verificou-se um potencial de pico de oxidação de +0,2V vs. Ag/AgCl. Adicionalmente, foi observado que a relação entre a corrente de pico e a concentração de Resumo iv dopamina se afasta da linearidade para concentrações ≥2μM, o que pode estar relacionado com a adsorção dos produtos de oxidação à superfície dos microelétrodos. Os dois tipos de microelétrodos CFM30 e CFM7 foram avaliados por amperometria e num sistema de análise por injeção de fluxo (FIA) ao nível da sensibilidade, limite de deteção, seletividade e tempo de resposta. Quando comparados com os microelétrodos em bare, o revestimento com duas e quatro camadas de Nafion® (5%) diminuiu ligeiramente a sensibilidade e aumentou o LOD (p>0,05). Como era esperado, o Nafion® aumentou significativamente a seletividade dos microelétrodos e o tempo de resposta, o que está de acordo com publicações anteriores. Ademais, a sensibilidade e o LOD não foram melhorados com o revestimento dos dois tipos de microelétrodos com o filme compósito de nanotubos de carbono de parede simples em Nafion® (5%). No entanto, a seletividade aumentou significativamente (p<0,05) ainda que em menor escala quando comparada com os CFMs revestidos com quatro camadas de Nafion® (5%). Por último, fez-se a aplicação de um CFM30 numa experiência in vivo para medir a libertação de dopamina endógena no estriado de rato. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que os dois tipos de microelétrodos revestidos com quatro camadas de Nafion® exibiram propriedades analíticas adequadas no que diz respeito à sensibilidade, LOD, seletividade e tempo de resposta, para medir a dopamina em tempo real em ambientes químicos complexos como é o caso do espaço extracelular do cérebro

Área científica: Ciências Médicas e da Saúde