PPI ( X )PPA ( )PPE Glicosímetro utilizando óxido de ferro como

RELATÓRIO TÉCNICO FINAL
( )PPI
( X )PPA (
)PPE
I. Informações sobre o Projeto de Pesquisa
1.1. Número do Protocolo do Projeto de Pesquisa:
1.2.
Título do PPI, PPA ou PPE:
Glicosímetro utilizando óxido de ferro como agente de medição .
1.3. Dados cadastrais do proponente/coordenador (nome, endereço, telefone, e-mail
e coordenação):
Proponente (s):
Edson Luiz Schultz ([email protected])
Juan Carllo Villalba ([email protected])
Fone: (42) 9146-0797
End.: Avenida Helvetia, 777
85108000– Entre Rios - Guarapuava/PR
Coordenador ou Líder do Grupo de Pesquisa: Juan Carllo Villalba
Coordenação de Curso de lotação:Edson Luiz Schultz
1.4. Período de execução do PPI, PPA ou PPE: 17/03/2014 a 16/03/2016.
1.5. Número da resolução de aprovação do Projeto de Pesquisa: 02/2014 - CONSAD
1.6. Área e subárea de pesquisa, segundo a tabela do Conselho Nacional de
Desenvolvimento Científico, CNPq: Área -3.04.00.00-7; Subárea - 3.04.04.03-0
1.7. Grupo de Pesquisa: GRUPO II
1.8. Linha de Pesquisa: Circuitos Eletrônicos
II. Resumo
O projeto objetiva o desenvolvimento de um novo sensor de glicose não
enzimático, utilizando nanopartículas de akaganeíta como agente oxidante da glicose.
Os testes inicialmente realizados, tiveram por objetivo a montagem do circuito e sua
resposta na coleta de dados, ou seja, se haveria uma resposta positiva ou não do
circuito construído. Os resultados obtidos, mostraram uma resposta positiva do circuito
construído. Na obtenção desses dados não foram utilizados as nanopartículas, o que
1
pode indicaruma possibilidade de eliminar-se até mesmo as nanopartículas,
diminuindo ainda mais os custos por análise.
III. Conteúdo
1. Introdução:
1.1. Contextualização:
Se hoje pudéssemos discorrer sobre nutrientes e ou moléculas essenciais à
vida, mas, que estão trazendo grandes malefícios à saúde, logo pensamos em pelo
menos duas, açúcar e sal de cozinha. O açúcar que utilizamos provém da cana de
açúcar, e é uma mistura de glicose com frutose, que dá origem à um dissacarídeo, a
sacarose. A sacarose é processada em nosso organismo com a finalidade de produzir
energia. No estágio inicial ela é quebrada nas hexoses glicose e frutose, no entanto, a
frutose é absorvida muito mais rapidamente que a glicose nos alimentos
industrializados. A glicose por sua vez é transportada para as células e utilizada na
síntese de ATP, ou seja, energia para todos os processos celulares. A glicose
encontra-se sob duas maneiras nos organismos, glicose livre, ou glicose sanguínea,
popularmente conhecida como açúcar do sangue, e o glicogênio, que é um
biopolímero de glicose, presente nas células hepáticas e musculares1. Trata-se
portanto de uma reserva energética, que quando sobrecarregada, ativa as células
adiposas, e o excesso de glicose é transformado e armazenado na forma de gordura.
O nível de glicose sanguínea é controlado por um hormônio proteico,
denominado insulina. A insulina é secretada pelas células beta (β ) do pâncreas, e sua
função é fazer com que o excesso de glicose sanguínea seja transformada em
glicogênio e armazenada no fígado e músculos1. Todavia, devido à grande ingestão de
carboidratos, na forma de pães doces e massas, especialmente aqueles ricos em
xarope de milho (rico em frutose e glicose), acabam provocando uma resistência à
insulina. Convém ressaltar ainda que a frutose não é afetada por insulina, o que a
torna um produto a ser ingerido com precaução. Porém, nas frutas, devido às fibras,
vitaminas e minerais, esse efeito é diminuto, por isso são fontes saudáveis. A
resistência à insulina é denominada diabetes do tipo II.
A diabetes é uma doença grave, onde o organismo já não consegue mais
manter o nível de glicose nos patamares ideais para o bom funcionamento do
organismo. Suas consequências incluem: cegueira, amputações, insuficiência renal,
dentre outros. Portanto, quantificar a glicose é de extrema importância3.
1.2. Problema:
Os chamados glicosímetros, medidores de glicose ou ainda, glicômetros, são
instrumentos que medem a quantidade de glicose presente em uma amostra através
de um sinal elétrico, seja corrente ou potencial, e como pela lei de Faraday da
eletrólise, a quantidade de corrente gerada no sistema é diretamente proporcional à
concentração de glicose. Até aqui, o processo parece simples, no entanto, a amostra
contendo o analito (glicose), é depositada sobre uma tira. Essa tira, é composta por
três eletrodos, um eletrodo de trabalho, um contra eletrodo e um eletrodo de
referência. O eletrodo de trabalho é onde ocorre a reação de interesse, nesse caso a
oxidação (perda de elétrons) da glicose, e é responsável pela medida em si. O contra
eletrodo busca manter o equilíbrio de corrente no sistema, ou seja, completa o par
com eletrodo de trabalho. O eletrodo de referência, mantém o potencial constante
durante a medição. O eletrodo de referência é usualmente construído com
prata/cloreto de prata, e seu potencial é invariável, ou seja constante. Isso somente já
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torna o material um tanto quanto dispendioso, no entanto, para haver uma resposta
rápida, e evitar interferentes eletroquímicos, utiliza-se nas tiras (no eletrodo de
trabalho), uma enzima, a glicose oxidase, e isso, acaba aumentando muito o custodo
produto, de forma que, o aparelho eletrônico em si, é barato, e as tiras, que por sua
vez são descartáveis, possuem alto custo.
1.3. Objetivos:
O trabalho tem como objetivo específico desenvolver um glicosímetro que não
necessite da enzima glicose oxidase, utilizando como mediador de oxidação da glicose
um óxido de ferro de fácil preparo e baixo custo, ou mesmo, um instrumento isento de
qualquer mediador químico.
Tem-se ainda como objetivo, desenvolver um sistema que não seja invasivo,
ou seja, que não necessite tirar sangue, ou que de alguma maneira traga desconforto
durante o uso.
2. Resultados/Produtos e Discussões:
Os resultados ainda são parciais. As etapas realizadas até o momento foram:
1.
Revisão bibliográfico – realizaçãode uma busca bibliográficas com o objetivo de
verificar o estado da arte em relação às inovações tecnológicas referente à detecção
de glicose.
2.
Aquisição de equipamentos e insumos – foram realizados estudos financeiros
para a compra de equipamentos e outros materiais necessários para o
desenvolvimento dos projeto.
3.
Testes e discussão de resultados – foi montado um circuito para testes em
soluções glicosadas. Estes teste foram montados de maneira a somente verificar uma
alteração de sinal referente à uma mudança na concentração de glicose no meio.
4. Apresentação de resultados em eventos da área – os resultados parciais foram
apresentados, durante o desenvolvimento do projeto, em eventos técnico-científicos,
tais como o SEPEX.
5. Procedimento Experimental.
Foram montados três tipos de soluções para analisar a influência do nível de
açúcar em um meio glicosado, com as seguintes dosagens.
Solução
Soro Fisiológico - Sem Glicose
Soro Fisiológico - Pouca Saturação em Glicose
Soro Fisiológico - Média Saturação em Glicose
Composição
(25 ml solução)
(25 ml solução + 3 gramas açúcar)
(25 ml solução + 3 gramas açúcar)
6. Método Utilizado
Para realizar a medições de fluxo de elétrons (tensão e corrente) foi confinado
a solução em um seringa comercial, e em seguida foram emitidas ondas em média
frequência para em um ponto de entrada do eletrodo e no outro terminal foram feitas
as leituras, do sinal de saída.
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Método Teórico
Método Prático
Circuito de Amostragem
7. Dados Obtidos
Conforme o esperado os dados obtidos mostram que a resistência da solução
aumenta de acordo com a quantidade de açúcar inserido na mesma.
Sem Glicose
Pouca
Glicose
Saturação
em
Média Saturação em Glicose
8) Próximas etapas.
A coordenação do Curso de Engenharia Elétrica sugere realizar as seguintes
etapas para finalização do projeto.
a) Prorrogar a remuneração para o professor responsável pela pesquisa.
b) Projetar um equipamento de medição que quantidade de açúcar.
3. Referências:
1
RAFF, H. Segredos em fisiologia. 1. ArtMed, 2000. 400
2
BARREIROS, R. C.; BOSSOALN, G.; TRINDADE, C. E. P. Frutose em humanos: efeitos
metabólicos, utilização clínica e erros inatos associados. Revista de Nutrição, v. 3, n.
18, p. 377-389, 2005.
4
3
Tudo sobre diabetes. http://www.diabetes.org.br,
Acesso em: 06 de fevereiro.
4. Disseminação:
Apresentação de resultados em eventos da área – os resultados parciais foram
apresentados, durante o desenvolvimento do projeto, em eventos técnico-científicos,
como o Seminário de Iniciação Científica, Pesquisa e Extensão da Faculdade
Guarapuava, no ano corrente (2014), sendo também os resultados publicados como
resumo expandido nos anais do evento.
Local, data e assinatura do Proponente/Coordenador.
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