Síntese e caracterização de nanocompósitos condutores de prótons [GO-CoFe2O4@γ-Fe2O3] para olfação impedimétrica de compostos orgânicos voláteis (COVs) clinicamente relevantes em simulações da respiração humana

Abstract

Na busca pelo desenvolvimento de técnicas de biópsias respiratórias não invasivas, foi sintetizada uma série de nanocompósitos condutores de prótons [GO-CoFe₂O₄@γ-Fe2O3] por diluição progressiva de CoFe₂O₄@γ-Fe2O3 na matriz GO. Esses compósitos foram utilizados como materiais sensoriais para olfação eletrônica (e-nose). Com esses materiais, um arranjo de sensores foi construído e avaliado na detecção e quantificação de biomarcadores (COVs), clinicamente relevantes em uma simulação de vapores respiratórios humanos. A série de compósitos foi caracterizada utilizando as técnicas: termogravimetria (TG), difratometria de raios-X (XRD), microscopias de varredura (SEM) e transmissão (TEM), espectroscopia Raman, espectroscopia de impedância (EIS), e espectroscopia de fotoelétron (XPS). A caracterização confirmou e mensurou o caráter condutor de prótons dos materiais. O mecanismo sensorial dos nanocompósitos proposto sugere que os COVs atuam perturbando a condução de prótons nos compósitos sintetizados, através da competição pelos sítios de ancoragem de prótons e pela mudança na constante dielétrica da água residual. A dopagem progressiva de GO com nanopartículas de CoFe₂O₄@γ-Fe2O3 dá origem à ortogonalidade do conjunto de sensores impedimétricos, permitindo a discriminação efetiva de COVs em 2 ordens de magnitude (20-1000 ppm), em temperatura ambiente e umidade relativa de 80%.