Novo sensor eletroquímico baseado em nanopartículas poliméricas para eletroanálise de íons chumbo

O íon chumbo (Pb²⁺) é um dos metais pesados mais perigosos, com potencial de causar diversas doenças graves, como distúrbios neurológicos, problemas cardiovasculares e falhas de memória. Devido à sua elevada toxicidade, a Organização Mundial da Saúde determinou que a concentração máxima permitida desse metal na água potável é de 4,82 nmol L^-1 (10 μg L^–1)¹. Portanto, o desenvolvimento de métodos analíticos sensíveis, rápidos e de fácil aplicação para determinação de Pb²⁺ é um requisito básico essencial para a segurança e saúde pública. A eletroquímica oferece uma alternativa conveniente para determinação de metais, mas os eletrodos tradicionais, como carbono ou ouro/platina, são caros e nem sempre oferecem sensibilidade ou janela de potencial acessível requeridas. Neste contexto, propomos uma plataforma de detecção eletroquímica sensível de Pb²⁺ baseada em eletrodo de pasta de carbono (CPE) modificado com nanopartículas de polímero magnético (Fe₃O₄@SiO₂@ALT-MAA). Para a síntese do polímero, magnetita foi recoberta com sílica e funcionalizada com viniltrietoxisilano (VTES). A etapa de polimerização foi realizada por precipitação, utilizando aliltioureia (ALT) e ácido metacrílico (MAA) como monômeros funcionais. O Fe₃O₄@SiO₂@ALT-MAA foi caracterizado por FTIT, XRD, MEV e MET. O sensor foi preparado a partir de uma mistura de carbono grafine (65%), verniz vitral (30%) e Fe₃O₄@SiO₂@ALT-MAA (5%) e suportado na cavidade contida em um porta-eletrodos impresso em 3D. Estudos de voltametria cíclica foram realizados com a sonda ferricianeto/ferrocianeto de potássio para avaliar o comportamento do eletrodo modificado em comparação com o eletrodo de pasta de carbono sem modificação (CPE). Os resultados indicaram melhorias significativas nas propriedades eletroquímicas do eletrodo modificado, com redução do valor de ΔE_p e aumento da área eletroquimicamente ativa (AEA). Para avaliar o desempenho eletroquímico, foram comparadas as respostas do sinal de Pb²⁺ (5,0 µmol L^–1) em três diferentes eletrodos. Foi demonstrado que o eletrodo modificado com polímero fornece corrente de pico de oxidação 850% maior em relação ao CPE e 1750% superior ao Fe₃O₄@SiO₂/CPE. Esses resultados foram consistentes com as conclusões obtidas por voltametria cíclica usando ferri/ferro e demonstram que a modificação do eletrodo com polímero foi eficiente em fornecer sítios ativos de adsorção para Pb²⁺, promovendo uma amplificação substancial do sinal eletroquímico. Após otimização das condições experimentais e instrumentais usando a técnica de voltametria de pulso diferencial com redissolução anódica, o eletrodo modificado apresentou resposta promissora para aplicação como sensor eletroquímico na determinação de chumbo em amostras reais de água e alimentos.