Nanoestruturas de Óxidos Metálicos em Biossensores Eletroquímicos: Propriedades Funcionais e Atividade Nanozima
Profa. Dra. Talita Mazon
Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer
Resumo
Materiais funcionais desempenham papel central no desenvolvimento de biossensores modernos, pois podem atuar diretamente como plataformas de reconhecimento e transdução de sinal, promovendo a imobilização de biomoléculas, facilitando a transferência de carga, amplificando sinais analíticos e garantindo estabilidade química e estrutural ao dispositivo. Seu papel é determinante para o desempenho analítico do biossensor, influenciando diretamente parâmetros como sensibilidade, seletividade, limite de detecção, estabilidade operacional e reprodutibilidade das medidas. Nesse contexto, a engenharia de materiais tem desempenhado um papel fundamental na busca por plataformas sensoras mais eficientes, robustas e compatíveis com dispositivos portáteis destinados a aplicações em diagnóstico clínico, monitoramento ambiental e segurança alimentar. Entre as diversas classes de materiais investigadas, as cerâmicas nanoestruturadas têm se destacado devido à combinação de propriedades físico-químicas particularmente favoráveis para aplicações em biossensoriamento. Óxidos metálicos semicondutores, como aqueles baseados em estruturas nanométricas de óxidos de zinco, cério, ferritas e outros sistemas funcionais, apresentam elevada área superficial, estabilidade química, biocompatibilidade e versatilidade estrutural, permitindo sua integração em diferentes arquiteturas de sensores eletroquímicos. Além disso, a possibilidade de controlar parâmetros como morfologia, tamanho de partícula, defeitos cristalinos e propriedades eletrônicas permite otimizar processos de adsorção molecular, transferência eletrônica e interação com biomoléculas, fatores essenciais para o desempenho dos dispositivos sensores. Mais recentemente, observa-se também um crescente interesse na utilização de nanocerâmicas como nanozimas, isto é, nanomateriais capazes de mimetizar a atividade catalítica de enzimas naturais. Essa abordagem tem atraído atenção significativa por possibilitar o desenvolvimento de sistemas catalíticos mais estáveis, resistentes a variações de temperatura e pH, além de apresentar maior durabilidade em comparação às enzimas convencionais. A atividade catalítica associada a determinadas estruturas de óxidos metálicos, frequentemente relacionada à estados redox ativos, abre novas oportunidades para sua aplicação em plataformas de biossensores baseadas em reações catalíticas e processos eletroquímicos. Neste contexto, esta palestra apresentará os fundamentos científicos associados ao desenvolvimento e à aplicação de nanoestruturadas de óxidos metálicos em biossensores, com ênfase nas relações entre estrutura, propriedades superficiais e desempenho eletroquímico. Serão discutidas estratégias de síntese e modificação de nanocerâmicas, mecanismos de interação com biomoléculas e avanços recentes no uso desses materiais como plataformas sensoras e nanozimas artificiais. Também serão abordados desafios relacionados à estabilidade, integração em dispositivos portáteis e controle de propriedades catalíticas, bem como perspectivas para a consolidação das nanocerâmicas como uma classe promissora de materiais funcionais para biossensores “label-free”.