BRPI0611256A2 - carbono derivatizado - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um carbono derivatizado em que um aminoácido ou um seu derivado é ligado ao carbono. O carbono derivatizado da invenção pode ser útil na detecção e remoção de íons de metal de meio líquido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CARBONODERIVATIZADO".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a carbono derivatizado, em parti-cular a grafite e outras formas de carbono tendo superfícies quimicamentemodificadas para dar propriedades desejadas.

Antecedentes da Invenção

O acúmulo e liberação de substâncias tóxicas no ambiente, par-ticularmente metais pesados tóxicos, aumentaram significantemente nasúltimas décadas. O impacto ambiental de operações de mineração e indús-tria pesada levou ao acúmulo de altas concentrações de íons de metal pe-sado tóxicos tal como Cu", Cd", Pb" e Hg" em lagos e rios, esses poluentessendo altamente não-degradáveis e recirculando na natureza. A presença demetais pesados em meios aquáticos e água potável é potencialmente peri-gosa para a saúde de ambos seres humanos e vida aquática dependendodos níveis de exposição e da forma química do metal pesado. Um exemplodas conseqüências humanas trágicas de poluição por metal pesado é o en-venenamento alastrado de milhões de pessoas em países tal como Argenti-na, China, México, Taiwan, índia e em particular Bangladesh, em que até60% do lençol freático de Bangladeshi contêm concentrações de arsênico deocorrência natural geralmente em excesso das orientações da OrganizaçãoMundial de Saúde (WHO) de 10 ppb. Uma vez que muitos sais desses íonsde metal pesado são solúveis em água, métodos físicos comuns de separa-ção são tornados ineficazes. Há uma necessidade urgente em desenvolverum método fácil, rápido e econômico de remoção de íons de metal pesadotóxicos de meios aquosos para uso em filtragem de água potável e/ou limpe-za ambiental.

Polipeptídeos tal como poli-L-histidina, ácido poli-L-aspártico,ácido poli-L-glutâmico e em particular poli-L-cisteína são sabidos quelataríons de metal tal como Cdll, Pbll, Nill e Cull e foram ligados a vários subs-tratos e usados em análise de traço desses metais (Malachowski e outros,Anal. Chim. Acta. 2003, 495, 151; Malachowski e outros, Anal. Chim. Acta2004, 517, 187; Malachowski e outros, Pure Appl Chem. 2004, 76, 777;Johson e outros, Anal. Chem. 2005, 77, 30; Howard e outros, J. Anal. At.Spectrom. 1999, 14, 1209; e Jurbergs e outros, Anal. Chem. 1997, 69,1893). Bioomopolímeros e outros peptídeos possuem vantagens significan-tes para extração de metal ou reparação de técnicas tradicionais tal comofiltragem ou precipitação simples, uma vez que as últimas são freqüente-mente incapazes de reduzir a concentração dos metais alvo para satisfazerregulações de agência ambiental rígidas.

Superfícies de grafite podem ser química modificadas usandouma variedade de técnicas relativamente fáceis tal como fisiossorção e qui-miossorção quimicamente ou eletroquimicamente iniciada de uma dada por-ção química ou biológica. Grafite tendo superfícies derivatizadas pode serusado em uma variedade de aplicações, por exemplo, como materiais ele-trodo em tecnologia de bateria e como sensores. Embora grupos reativos talcomo porções hidroxila e carboxila sejam sabidos estar presentes na super-fície de materiais de grafite, o uso de grafite quimicamente derivatizado co-mo um apoio de estado sólido para aplicações de química sintética tem sidolimitado.

Sumário da Invenção

A presente invenção provê apoios de estado sólido baseadosem carbono sobre os quais conduzir síntese em etapas, sintética. Isto permi-te a derivatização da superfície de tais materiais de uma maneira "bloco deconstrução", para dar as propriedades desejadas tal como sensibilidade aum analito alvo. Deste modo, espécies tal como aminoácidos, peptídeos,proteínas pequenas e ácidos nucléico podem acoplar a partículas de carbo-no (por exemplo, grafite) de uma maneira relativamente fácil. Através da va-riação da química da espécie que inicialmente derivatiza a superfície de car-bono, vários métodos de acoplamento de moléculas bloco de construção àsuperfície de carbono são possíveis. Em particular a presente invenção pro-vê carbono derivatizado, especialmente grafite, ao qual está ligado um ami-noácido ou um seu derivado. O aminoácido pode ser monômero (por exem-plo, cisteína) ou um polipeptídeo (por exemplo, poli-L-cisteína), que é capazde ligação de íons de metal. A invenção é então particularmente relevantepara a detecção e remoção de metais pesados tóxicos de água e outrosmeios líquidos.

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, éprovido um carbono derivatizado em que um aminoácido ou um seu derivadoé ligado ao carbono. A ligação pode ser direta ou indireta, por exemplo, atra-vés de um grupo fenilamina.

A presente invenção também provê um método de preparaçãode um carbono de derivatização em que o carbono é contatado com umcomposto nitrobenzenodiazônio sob condições de modo que um carbonoderivatizado por nitrofenila é produzido.

A presente invenção também provê um método de preparaçãode carbono derivatizado em que o carbono é ligado diretamente ao aminoá-cido ou seu derivado através de grupos carboxila sobre a superfície do car-bono, o método compreendendo conversão de grupos carboxila na superfí-cie do carbono em grupos haleto de acila e então contato do produto resul-tante com o aminoácido ou seu derivado.

A presente invenção também provê um eletrodo de carbonocompreendendo carbono derivatizado da invenção.

A invenção provê ainda um dispositivo eletroquímico incluindoum eletrodo da invenção. O dispositivo eletroquímico pode estar na forma deum sensor ou reator eletroquímico.

Em adição, a presente invenção provê um método de remoçãode íons de metal de um meio líquido compreendendo contato do meio comcarbono derivatizado da invenção.

Ainda, a presente invenção provê um método de detecção dapresença de íons de metal em um meio líquido compreendendo submeter omeio à análise voltamétrica usando um dispositivo eletroquímico da invenção.

O Carbono derivatizado da invenção pode ser útil na detecção,remoção, seqüestro e titulação de íons de metal de meios líquidos, incluindoágua e outros meios aquosos. Tais íons de metal incluem, por exemplo, íonsde Cd(II), Pb(II), Zn(II), Cu(II) e As(II). O carbono derivatizado pode estar emforma de partícula, por exemplo, na forma de um pó. Materiais em partículatal como pó de grafite e pó de carbono vítreo são desejáveis por causa desua área de superfície alta, que os permite acoplar quantidades relativamen-te grandes de aminoácidos ou seus derivados. O carbono derivatizado dainvenção pode então ser capaz de ligar uma quantidade significantementemaior de íons de metal do que os materiais em estado sólido modificados.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 mostra:

a) voltamogramas consecutivos mostrando a resposta de carbo-no derivatizado com 4-nitrofenila ("NPcarbono") em tampão de pH 6,8;

b) voltamogramas sobrepostos de pó de grafite puro e carbonoderivatizado com anilina ("ANcarbono") em acetonitrila contendo percloratode tetrabutilamônio a 0,1 M (TBAP) como eletrólito de apoio; e

c) voltamogramas consecutivos mostrando a resposta de carbo-no derivatizado com ácido 4-nitrobenzóico ("NBANcarbono") em tampão depH 6,8.

A figura 2 mostra:

a) a região Nis do espectro de espectroscopia de fotoelétron deraio X (XPS) de ANcarbono; e

b) a região Nis do espectro de XPS de NBANcarbono.

A figura 3 mostra:

a) o espectro de XPS amplo de carbono derivatizado com poli-S-benzil-L-cisteína ("PSBCarbono") e

b) o espectro de XPS amplo de carbono derivatizado com poli-L-cisteína ("PCcarbono").

A figura 4 mostra voltamogramas por redissolução de varreduralinear (linear sweep stripping voltammograms) para detecção de Cd2+ comadições padrão de Cd2+. O suplemento mostra o gráfico de adição padrãocorrespondente.

A figura 5 mostra o perfil de concentração de cádmio restanteem uma amostra de 10 cm3 de água de rio (concentração de Cd(II) originalca. de 1,5 mM) após exposição a 10 mg de carbono vítreo derivatizado comcisteína metil éster ("CysMeO-GC").

A figura 6 mostra o perfil de concentração de cádmio restanteem uma amostra de 10 cm3 de água mineral (concentração de Cd(II) original50 ppb) após exposição a 10 mg de CysMeO-GC.

A figura 7 mostra o perfil de concentração de cobre restante emuma amostra de 10 cm3 de água do rio após exposição a 10 mg de Cys-MeO-GC para tempos variáveis.

A figura 8 mostra a concentração de As(III) restante após expo-sição a 10 mg de pó de PCcarbono, agitados por durações de tempo especi-ficadas. A curva mostra um declínio exponencial de primeira ordem ajustadoaos dados.

A figura 9 mostra a concentração de As(III) restante após expo-sição a 10 mg de pó de CysMeO-GC, agitados por durações de tempo espe-cificadas. A curva mostra um declínio exponencial de primeira ordem ajusta-15 do aos dados.

A figura 10 mostra a concentração de As(III) restante após expo-sição a 200 mg de pó de CysMeO-GC a uma solução de 200 ppb de As(II),agitados por durações de tempo especificadas. A curva mostra um declínioexponencial de primeira ordem ajustado aos dados.

A figura 11 mostra a concentração de As(III) restante após a ex-posição a 200 mg de pó de CysMeO-GC a uma solução de 1200 ppb deAs(III) em uma amostra de água de Bangladeshi, agitada por durações detempo especificadas. A curva mostra um declínio exponencial de primeiraordem ajustado aos dados.

A figura 12 mostra voltamogramas de redissolução anódica deuma amostra de água de Bangladeshi de 120 ppb de As(III) exposta a 200mg de pó esférico de CysMeO-GC e agitada por 30 minutos. Voltametria devarredura linear (LSV) foi realizada a 100 mV/s e adições padrão de 2,4 χ 10"7 foram usadas.

A figura 13 mostra um espectro XPS de pó de carbono modifica-do por metil éster de L-cisteína ("CysOMe-carbono").

A figura 14 mostra um espectro de XSP corrigido na linha de ba-se de pó de CysOMe-carbono após exposição a As1" mostrando a região deinteresse de 120 a 260 eV. As linhas pontilhadas mostram o ajuste de picoGaussiano realizado usando o pacote de software MicroCaI Origin.

A figura 15 mostra perfis de concentração-tempo sobrepostospara a remoção de Cdll de uma solução de cerca de 55 μΜ de Cd(NOs)2 emtampão de acetato de pH 5,5 comparando a eficácia de absorventes em póCysOMe-GC e Cys-OMe-carbono.

A figura 16 mostra um perfil de concentração-tempo para a re-moção de quantidades traço de Aslll para abaixo do limite recomendado pe-la WHOde 10 ppb.

A figura 17 mostra voltametria de redissolução anódica de varre-dura linear de Cdll (LSASV) com adições padrão de 1 μηι crescentes de Cdll(0-20 μΜ). O suplemento mostra o gráfico de adição padrão correspondente.

A figura 18 mostra voltamogramas LSASV de Asm sobrepostoscom adições padrão de 0,22 μΜ crescentes de As"' (0 a 2,2 μΜ). O suple-mento mostra o gráfico de adição padrão correspondente.Descrição de Várias Modalidades

A invenção provê carbono derivatizado ao qual é ligado um ami-noácido ou um seu derivado. O aminoácido ou derivado pode ser ligado dire-ta ou indiretamente (isto é, através de um ligante) ao carbono. De mençãoparticular é carbono ao qual o aminoácido ou derivado é ligado através deum grupo carboxila ou fenilamina presente no carbono.

Em uma modalidade, o aminoácido é um aminoácido contendoenxofre, por exemplo, cisteína, glutationa, tirosina ou um seu derivado. Oaminoácido contendo enxofre pode ter grupos tiol ou tipo tiol pendentes. Oaminoácido pode estar na forma de um éster, por exemplo, uma metila ouetil éster, um exemplo particular sendo metil éster de L-cisteína. Derivadosde aminoácido incluem oligômeros e polímeros de aminoácidos. A título deexemplo, um derivado de cisteína pode ser policisteína ou cisteamina, en-quanto um derivado de glutationa pode ser poliglutationa. Um aminoácidopolimérico exemplar é um homopolímero protegido por S-benzila contendo50 a 100 resíduos de cisteína por cadeia de polímero. O aminoácido, ou seuderivado, pode ser protegido ou não-protegido, um exemplo sendo uma poli-cisteína tal como poli-S-benzil-L-cisteína.

O carbono pode estar em forma de partícula, por exemplo, naforma de um pó. Um carbono em partícula pode compreender partículastendo um diâmetro entre 1 e 100 μηι, por exemplo, entre 2 e 50 μιη. Demenção particular são pó de grafite, pó esférico de carbono vítreo e formasde grafite pirolíticas. Alternativamente, o carbono pode estar na forma denanotubos de carbono, por exemplo, nanotubos de carbono-de multiparede (MWCNTs).

Exemplos de carbono derivatizados da invenção incluem carbo-no vítreo modificado com cisteína, glutationa ou cisteamina ou um seu deri-vado, e um pó de carbono modificado com policisteína ou poliglutationa. Se-rá compreendido que a invenção se estende a outros polímeros de aminoá-cido e derivados e também a monômeros de aminoácidos e seus derivadoscontendo tiol, tal como cisteína, acoplados a carbono vítreo. Exemplos parti-culares incluem pó de carbono (por exemplo, pó de grafite ou pó esférico decarbono vítreo) derivatizado com cisteína ou um seu derivado (por exemplo,um éster de cisteína tal como metil éster de cisteína ou um polímero de cis-teína tal como policisteína ou poli-S-benzil-L-cisteína).

O carbono derivatizado pode ser obtido através de contato decarbono com um composto nitrobenzenodiazônio sob condições de modoque um carbono derivatizado com nitrofenila seja produzido. A reação podeser realizada na presença de um reagente adequado tal como ácido hidro-fosforoso. O carbono derivatizado com nitrofenila pode ser reduzido paraformar um carbono derivatizado com anilina. O produto pode ser reagidomais para produzir um carbono derivatizado com anilina substituído. Em par-ticular, o carbono derivatizado com anilina pode ser reagido com um amino-ácido ou um seu derivado (por exemplo, uma policisteína tal como poli-S-benzil-L-cisteína).

Carbono derivatizado pode ser também obtido através de con-versão de grupos carboxila presentes na superfície de um carbono em gru-pos haleto de acila e então contato do produto resultante com um aminoáci-do ou seu derivado. O haleto de acila pode ser, por exemplo, cloreto de aci-la. Quaisquer grupos carboxila presentes no aminoácido ou seu derivadopodem ser protegidos.

O carbono derivatizado da invenção pode ser usado na detecção(por exemplo, na detecção eletroquímica), titulação ou remoção de íons demetal de meios líquidos. Os íons de metal podem ser, por exemplo, um oumais de íons de Cd(II), Pb(II), Zn(II), Cu(II) e As(III). O meio líquido pode ser,por exemplo, um meio aquoso.

O carbono derivatizado da invenção, especialmente carbono de-rivatizado de cisteína ou policisteína, pode ser útil na detecção de arsênico.Por exemplo, o carbono pode ser provido em um dispositivo de filtragem deágua potável relativamente caro. Por outro lado, até um ponto que um car-bono derivatizado da invenção é seletivo para íons de metal outros que nãoAs(III), ele pode ser incorporado a um sensor de arsênico a fim de removeríons tal como Cu(II), que interferem na detecção de As(III). Deste modo, ainvenção pode prover materiais econômicos e atraentes para uso em limpe-za de água, na recuperação ou extração de metais de efluentes, e filtragemde água potável, em que fontes naturais são freqüentemente contaminadaspor metais tóxicos tal como arsênico e cádmio.

A invenção provê ainda materiais que podem ser úteis em se-qüestro de metal. A título de exemplo, policisteína ancorada em carbono tipi-camente tem uma absorção de metal muito maior (por grama de material) doque substratos conhecidos tal como vidro, contas de polímero e similar. Adensidade de unidades de seqüestro por área de superfície pode ser tam-bém muito maior do que os substratos da técnica anterior em que modifica-ção em nanoescala é usada (por exemplo, no caso de nanotubos), devido aum aumento na área de superfície ativa. Deste modo ambos a termodinâmi-ca e a taxa cinética de absorção de íon de metal podem ser aumentadas.

Em particular, a presente invenção provê um material de apoioem estado sólido em que o apoio é provido através de acoplamento de umbioomopolímero, em particular um polipeptídeo selecionado de poli-L-histidina, ácido poli-L-aspártico, ácido poli-L-glutâmico e especialmente poli-L-cisteína, a pó de grafite. Conforme acima mencionado, tais polímeros sãosabidos quelatar metais pesados tóxicos tal como cádmio, chumbo, níquel ecobre com muito pouca afinidade para metais álcali e metais alcalino-terrosos tal como sódio e cálcio. Um pó de grafite derivatizado com cisteína,poli-L-cisteína, da invenção pode ser usado para titular quantitativamenteíons de metal, tal como íons de Cd(II), a partir de meios aquoso. Devido àárea de superfície alta de pó de grafite e a habilidade em acoplar grandesquantidades de aminoácido a ele, carbono modificado com cisteína ou poli-cisteína pode quelatar quantidades muito maiores de íons de Cd(II) do quepoli-L-cisteína ligada a qualquer outro material de apoio de estado sólido.Deste modo, o carbono derivatizado da invenção é particularmente adequa-do para uso em recuperação de metal pesado tóxico a partir de efluentesindustriais, limpeza ambiental e filtragem de água potável.

Os exemplos que seguem ilustram a invenção:

Exemplo 1: Derivatizacão de pó de grafite com poli-L-cisteína

Reagentes e agentes químicos

Com a exceção de cloreto de potássio (comprado da Riedel deHaèn), todos os reagentes foram obtidos da Aldrich e eram do grau mais altodisponível e usados sem purificação adicional. O pó de grafite sintético usa-do consistia em partículas irregularmente moldadas entre 2 e 20 μηι de diâ-metro e foi comprado da Aldrich. Todas as soluções aquosas foram prepara-das usando água deionizada de um sistema de grau Elgastat UHQ (EIga)com uma resistividade de não menos do que 18,2 ΜΩ cm.

Soluções de pH conhecido na faixa de pH 1,0 a pH 12,0 forampreparadas em água deionizada como segue: pH 1,0, HC a 10,1 OM; pH 1,7,tetraoxalato de potássio a 0,1 M; pH 4,6, ácido acético a 0,10M + acetato desódio a 0,10 M; pH 5,4, acetato de sódio a 0,5M; pH 6,8, Na2HPO4 a 0.025M+ KH2PO4 a 0,025M; pH 9,2, tetraborato de dissódio a 0,05M; pH 10,5, tetra-borato de dissódio a 0,1M; e pH 12,0, hidróxido de sódio a 0,01 M. Essassoluções continham em adição KCI a 0,1 OM como eletrólito de apoio. Medi-ções de pH foram realizadas usando um medidor Hanna pH213.

InstrumentaçãoMedições eletroquímicas foram registradas usando um poten-ciostato controlado por computador pAutolab (Ecochemie) com uma configu-ração de três eletrodos padrão. Experimentos eIetroquímicos foram realiza-dos em uma célula de vidro de volume de 25 cm3. Ou um eletrodo de grafitepirolítico plano basal (bppg, 5 mm de diâmetro, Le Carbone) ou eletrodo dediamante dopado com boro (BDD, 3 mm de diâmetro, Windsor Scientific,Ltd.) agiu como o eletrodo de trabalho. Uma bobina de platina (99,99%, Go-odfellow) agiu como o contra-eletrodo. A montagem da célula foi completadausando um eletrodo de calomelano saturado (SCE, Radiometer) como o ele-trodo de referência a menos que de outro modo declarado. Todos os expe-rimentos eletroquímicos foram realizados após desgaseificação da soluçãousando gás N2 puro (gases BOC) por 30 minutos e foram conduzidos a 20 ±2°C.

Espectroscopia de fotoelétron de raio X (XPS) do carbono deri-vatizado com 4-nitrofenila após redução com Sn/HCI e após o acoplamentode ácido 4-nitrobenzóico foi realizada em um instrumento Scienta ESCA300usando radiação de raio X a partir da faixa de alumínio Ka (hv = 1486,7 eV),ajuste de fonte 14 hv, 200 mA. Todos os espectros foram registados usandouma energia de passagem de 150 eV e um ângulo de saída de 90s. Umalargura de fenda de 1,9 mm foi usada, a menos que de outro modo declara-do. A pressão de base na câmara de análise foi mantida em não mais doque 2,0 χ 10 4 mPa (2,0 χ 10"9 mbar).

XPS de poli-L-cisteína protegida com S-benzila e a poli-L-cisteína desprotegida foi realizada em um sistema analisador VG Clam 4MCD, usando radiação de raio X da faixa Al Ka (hv = 1486,7 eV). Todos osexperimentos de XPS foram registrados usando uma energia de analisadorde 100 eV com um ângulo de saída de 909. A pressão de base na câmara deanálise foi mantida em não mais do que 2,0 χ 10"4 mPa (2,0 χ 10"9 mbar).

Cada amostra de carbono derivatizado estudada foi montada em um "stub"usando fita adesiva dupla face e então posta na câmara de análise a vácuoultra-alto do espectrômetro. Para prevenir a amostra de ficar positivamentecarregada quando irradiada devido à emissão de fotoelétrons, a superfícieda amostra foi bombardeada com um feixe de elétron (10 eV) a partir de umacelerador de elétron ("flood gun") dentro da câmara de análise do espec-trômetro. Análise dos espectros resultantes foi realizada usando MicrocalOrigin 6.0. Determinação de picos espectrais foi realizada usando os bancosde dados UKSAF e NIST.

Esquema de reação geral

O esquema 1 ilustra vias sintéticas para derivatização de pó degrafite mostrando o princípio por trás da química de "bloco de construção" eo acoplamento de poli-L-cisteína a pó de grafite.

<formula>formula see original document page 12</formula>

Esquema 1Derivatização de pó de grafite com 4-nitrofenila para formar NPcarbono

Primeiro, 0,5 g de pó de grafite foi agitado em 10 cm3 de umasolução a 5 mM de Fast Red GG (tetrafluorborato de A-nitrobenzenodiazônio), ao qual 50 cm3 de ácido hidrofosforoso (H3PO2, 50%p/p em água) foram adicionados. Em seguida, a solução foi deixada descan-sar a 5o C por 30 minutos com agitação suave, após o que a solução foi fil-trada através de sucção de água e lavada com água deionizada para remo-ver qualquer ácido em excesso e finalmente com acetonitrila para removerqualquer sal de diazônio não-reagido. Pó de grafite derivatizado com A-nitrofenila ("NPcarbono") foi então seco ao ar pondo dentro de uma capelade exaustão por um período de 12 horas após o que ele foi armazenado emum recipiente hermético antes do uso (Pandurangappa e outros, Analyst,2002, 127 1568; e Pandurangappa e outros, Analyst, 2003, 128, 473).

Redução de NPcarbono para formar ANcarbono

Pó de NPcarbono (1,02 g) e estanho (1,63 g, 13,7 mmols) foramsuspensos em água (12 mL). Ácido clorídrico concentrado (4,5 ml, 53,8mmols) foi adicionado e a mistura aquecida para refluxo. A mistura de rea-ção foi agitada a 100° C sob uma atmosfera de argônio. Após 18 horas amistura foi filtrada e o sólido lavado com ácido clorídrico (100 mL de umasolução aquosa a 1M), metanol (100 mL), hidróxido de potássio (50 mL deuma solução aquosa a 1M) e metanol (50 mL). O sólido foi seco in vácuopara dar um pó preto (180,4 mg) da forma reduzida de NPcarbono consistin-do em porções de p-anilina covalentemente derivatizadas para a superfíciede grafite ("ANcarbono").

Acoplamento de ácido 4-nitrobenzóico a ANcarbono

ANcarbono (500 mg), hidrato de 1-hidroxibenzotriazol (HOBt,670 mg, 5,0 mmols), hexafluorfosfato de benzotriazol-1-il-oxitripirrolidinofosfônio (PyBop, 2,6 g, 5 mmols) e ácido p-nitrobenzóico (840mg, 5 mmols) foram postos em um frasco e DMF (8 mL) adicionado. Etil dii-sopropilamina (1,7 mL, 10 mmols) foi adicionada. A mistura de reação foiagitada sob argônio em temperatura ambiente. Após 18 horas a mistura foifiltrada e o sólido lavado com metanol (50 mL), acetonitrila (50 mL) e DCM(50 mL). O sólido foi seco in vácuo para dar um pó preto consistindo em áci-do 4-nitrobenzóico acoplado à superfície de ANcarbono através de uma liga-ção amida ("NBANcarbono").

Caracterização voltamétrica e XPS de NPcarbono, ANcarbono e NBANcar-bono

Caracterização voltamétrica dos NPcarbono, ANcarbono eNBANcarbono derivatizados foi realizada em uma faixa de pH 1,0 a pH 12,0,após primeiro imobilizar separada e abrasivamente cada carbono derivatiza-do sobre a superfície de um eletrodo bppg conforme descrito em Leventis eoutros, Talanta, 2004, 63, 1039.

A figura 1a mostra a voltametria de NPcarbono em pH 6,8.

Quando primeiro varrendo em uma direção redutiva uma onda de reduçãogrande foi observada em cerca de -0,685 V vs. SCE marcado como "SystemI" na figura 1a. Quando a direção de varredura foi revertida a -1,0 V vs. SCE,nenhuma onda de oxidação correspondente para System I foi observada,indicando que o processo era eletroquimicamente irreversível. No entanto,uma onda de oxidação foi observada em cerca de +0,025 V vs. SCE. Emvarreduras subseqüentes, a onda de redução correspondente é observadaem cerca de -0,095 V vs. SCE correspondendo a um processo eletroquimi-camente quase reversível, chamado "System II". O System I eletroquimica-mente irreversível não está presente em varreduras subseqüentes indicandoque todas as porções 4-nitrofenila foram reduzidas.

O comportamento voltamétrico observado e seus formatos emonda estão de acordo com estudos anteriores de NPcarbono (Pandurangap-pa e outros, Analyst, 2002, 127, 1568) e corresponde à redução eletroquími-ca dos grupos nitro ligados à superfície em meio aquoso. O Esquema 2 ilus-tra este comportamento para o exemplo genérico do próprio nitrobenzeno(Pandurangappa e outros, Analyst, 2002, 127, 1568; e Rubinstein, J. Elec-troanal. Chem., 1971, 29, 309):Etapa 4e" correspondendo ao system (I)

<formula>formula see original document page 15</formula>

Etapa 2e" correspondendo ao system (II)

Esquema 2

Neste mecanismo, System I corresponde à redução química eeletroquimicamente irreversível do grupo nitro em um processo de quatroelétrons, quatro prótons para formar a arilidroxilamina. Isto então sofre umaoxidação de dois elétrons, dois prótons eletroquimicamente quase reversível(System II) para formar a espécie arilnitroso. Este comportamento voltamé-trico foi observado em cada pH estudado, embora, devido à transferência depróton concomitante, os potenciais de pico para ambos System I e Il depen-dessem do pH e variem em 55,4 e 54,5 mV/pH unidades respectivamente deuma maneira linear, Nernstiana, em uma faixa de pH de 1,0 a pH 12,0 deacordo com estudos anteriores.

Um protocolo de caracterização voltamétrica bem-estabelecido(Leventis e outros, Talanta 2004, 63, 1039; e Wildgoose e outros, Talanta,2003, 60, 887) foi então realizado no System Il quase reversível em cada pHestudado e confirmou que as porções de 4-nitrofenila foram na verdade con-finadas à superfície das partículas de grafite.

Caracterização voltamétrica de ANcarbono revelou que quais-quer ondas voltamétricas correspondendo nem ao System I nem ao Il foramobservadas. Então poderia ser concluído que todos os grupos 4-nitrofenilaforam reduzidos para as porções do tipo anilina correspondentes. Voltame-tria de ANcarbono em acetonitrila contendo perclorato de tetrabutilamônio a0,1 M (TBAP) mostrou, na primeira varredura, uma onda oxidativa em cercade +0,700 V vs. um eletrodo de pseudo-referência de prata em potenciaiscorrespondendo à oxidação de um elétron de anilina para seu cátion radical(figura 1b).

O ANcarbono foi caracterizado mais usando XPS. A figura 2amostra que um pico único é observado na região N1s do espectro com umaenergia de ligação de 400,1 eV de acordo com uma porção amina aromática.Quaisquer sinais em energias de ligação correspondendo a fotoelétrons emi-tidos a partir do nível N1s ou Ois dentro de uma porção nitro foram observados.

Caracterização voltamétrica do NBANcarbono revelou que a re-dução característica esperada do grupo nitro é novamente observada e quea voltametria corresponde a uma espécie ligada à superfície (figura 1c). Afigura 2b mostra a região N1s do espectro XPS de NBANcarbono. Dois picossão observados com energias de ligação de 400,6 eV e 405,4 eV e uma ra-zão de quase 1:1 de alturas de pico. Comparação com bancos de dados deXPS confirma que esses picos correspondem a átomos de nitrogênio nosgrupos amida e nitro respectivamente. Ainda, desconvolução Gaussiana daregião O1s do espectro (não mostrado) revela picos com energias de ligaçãode 530,7 eV e 533,6 eV de acordo com átomos de oxigênio dentro de umaamida e um grupo nitro aromático respectivamente. À luz desses resultados,pode ser concluído que acoplamento acontece apenas entre moléculas deácido 4-nitrobenzóico e as porções do tipo anilina na superfície de ANcarbono.

Acoplamento de poli-S-benzil-L-cisteína a ANcarbono para formar PSBcarbono

Poli-S-benzil-L-cisteína (PSBC, 170 mg, 0,02 mmol) foi dissolvi-da em 1,4-dioxano (3 ml). Cloreto de trimetilsilila (5,6 μΙ_, 0,04 mmols) emDMF (3 mL) foi adicionado para aumentar a solubilidade do homopolímerode peptídeo. A mistura de reação foi agitada sob argônio a 50° C. Após umahora a mistura de reação foi esfriada para temperatura ambiente. Etil diiso-propilamina (6,5 μΙ_, 0,04 mmol) foi adicionada e a mistura esfriada para O0 Cantes da adição de cloreto de 9-fluorenilmetoxicarboxila (Fmoc, 5,7 mg, 0,02mmol). A mistura foi deixada aquecer até temperatura ambiente. Após 1 horae 30 minutos o solvente foi removido in vácuo para dar um sólido branco. Aoresíduo foram adicionados hidrato de 1-hidroxibenzotriazol (HOBt, 4,2 mg,0,2 mmol), hexafluorfosfato de benzotriazol-1-il-oxitripirrolidinofosfônio (Py-Bop, 11,6 g, 0,02 mmol), ANcarbono (104 mg) e DMF (10 mL). Etil diisopro-pilamina (17,7 μΙ_, 0,04 mmols) foi adicionada. A mistura de reação foi agita-da sob argônio em temperatura ambiente. Após 19 horas a mistura foi filtra-da e o sólido lavado com DMF (10 mL), metanol (10 mL), acetonitrila (50 mL)e DCM (50 mL). O sólido foi seco in vácuo para dar um pó preto (200 mg)consistindo em poli-L-cisteína protegida com S-benzila acoplada a ANcarbo-no através de uma ligação amida ("PSBCcarbono").Desproteção de PSBCcarbono

Desproteção dos grupos tiol na poli-L-cisteína foi conseguidausando um processo de redução Birch. Amônia líquida (cerca de 10 mL) foicondensada em um frasco contendo PSBCcarbono (124 mg) e sódio (120mg, 5,2 mmols). A solução foi agitada sob argônio a -78° C. Após 20 minu-tos, 1-butanol (0,3 mL) foi adicionado e a reação agitada por mais 5 minutosantes de ser deixada aquecer para temperatura ambiente. Uma vez a amô-nia tendo evaporado cloreto de amônio (cerca de 4 mL de uma solução a-quosa saturada) foi adicionado para extinguir a reação. A suspensão foi fil-trada e o sólido lavado com água (20 mL), metanol (20 mL) e DCM (20 mL).O sólido foi seco in vácuo para dar um pó preto (106 mg) consistindo empoli-L-cisteína acoplada a ANcarbono através de uma ligação amida ("PC-carbono").

Caracterização XPS de PSBCcarbono e PCcarbono

As figuras 3a e 3b mostram os espectros de XPS resultantespara PSBCcarbono e PCcarbono respectivamente. Dois picos com energiasde ligação de 162,5 eV e 226,5 eV correspondendo a fotoelétrons emitidos apartir dos níveis S2P3/2 e S2S foram observados no PSBCcarbono em excelen-te concordância com valores da literatura para policisteína protegida com S-benzila. No Pccarbono desprotegido as energias de ligação dos fotoelétronsS2p3/2 e S2s foram mudas ligeiramente para 163,5 eV e 227,5 eV, novamenteem excelente concordância com os valores da literatura para o tiol livre empolicisteína. Para ambos o PSBCcarbono e o PCcarbono os picos Ois e Nisque estão localizados em 531,5 eV e 400,5 eV respectivamente são domi-nados pela contribuição das ligações amida na policisteína e estão em exce-lente concordância com os valores da literatura. Análise elementar de ambasamostras de PSBCcarbono e PCcarbono revelou que as quantidades relati-vas de poli-L-cisteína acoplada à superfície de grafite não mudaram apósdesproteção dos grupos tiol usando uma redução Birch com os sinais deoxigênio de enxofre e nitrogênio totais sendo responsáveis por cerca de 7 ±1,4% cada da composição elementar da superfície, indicando que umaquantidade relativamente grande de policisteína foi acoplada à superfície.Deste modo, pode ser concluído que poli-L-cisteína acoplou a ANcarbono epermaneceu acoplada após realização da redução Birch para desproteger osgrupos tiol dentro da poli-L-cisteína.

Exemplo 2: Análise quantitativa de cádmio em meio aquoso usando PCcar-bono

A absorção de Cd2+ a partir da solução aquosa foi monitoradaeletroquimicamente usando um protocolo de redissolução voltamétrico deredissolução de varredura linear (LSV) em um eletrodo de diamante dopadocom boro (BDD) desenvolvido por Banks e outros, Talanta, 2004, 62, 279).

O pH otimizado para detecção de Cd2+ é pH 5 e então um tam-pão de acetato de sódio a 0,05M (pH 5,04) foi usado para ambos a quelaçãode Cd2+ pelo PCcarbono e a detecção por LSV da quantidade de Cd2+ quela-tado. O protocolo de LSV para detecção de cádmio envolvia deposição deCd2+ no eletrodo BDD como Cd0 ao manter o potencial em -1,5 V vs. SCEpor 60 s enquanto agitando a solução. LSV foi então realizada através devarredura do potencial de a partir de -1,1 Va -0,3 V a 100 mVs"1 e um picode redissolução de cádmio observado em cerca de -0,8 V vs. SCE. Para ve-rificar a precisão deste protocolo, uma solução "cega" de Cd(NÜ3)2 foi anali-sada através de adições padrão de Cd2+ a 5 nM e um gráfico de adição pa-drão de altura de pico vs. concentração de Cd2+ construído.

A figura 4 mostra os voltamogramas LSV resultantes sobrepos-tos para quantidades crescentes de Cd2+ e o gráfico de adição padrão resul-tante (suplemento). A concentração de Cd2+foi determinada através do pro-tocolo de LSV ser 20,5 nM ± 0,1 nM com um limite de detecção (3σ) de 0,2nM. A concentração de Cd2+ real era 20 nM ± 0,1 nM demonstrando que oprotocolo de LSV era um método preciso para traçar a determinação de Cd2+na faixa de concentração de 1 -100 nM.

A fim de medir a quantidade de Cd2+ quelatado por PCcarbonouma solução de Cd(NO3)2 a 1 mM foi feita em tampão de acetato de sódiode pH 5. Uma amostra de 10 pL disto foi então removida e diluída por umfator de 105 em ordem para a concentração inicial de Cd2+ ser medida atra-vés do protocolo de LSV. Em seguida, 5 mg, 10 mg e 20 mg de PCcarbonoforam adicionados a 10 cm3 do Cd(NO3)2 a 1 mM, 2 mM e 3 mM, respecti-vamente, e agitados por dez minutos. O PCcarbono foi então filtrado e no-vãmente uma amostra de 10 pL do filtrado foi removida e diluída antes daquantidade de Cd2+ restante na amostra ser medida usando o protocolo LSV.Este procedimento foi repetido três vezes para cada quantidade de PCcar-bono adicionada.

A Tabela 1 mostra a quantidade de Cd2+ quelatado para massasvariáveis de PCcarbono. Os experimentos foram repetidos com a duração detempo que o PCcarbono foi agitado com Cd2+variada de dez minutos a 12horas. Aumento no tempo de exposição de Cd2+ a PCcarbono não foi verifi-cado aumentar a quantidade de Cd2+ quelatado. Um experimento similar foirealizado com pó de grafite puro para comparação. A absorção de Cd2+ porpó de grafite puro não era mensurável. A partir dos resultados apresentadosna Tabela 1 foi possível calcular que PCcarbono quelata 1218 pmol ± 200pmol de Cd2+ por grama de PCcarbono.

Tabela 1

<table>table see original document page 19</column></row><table>

A quantidade de Cd2+ quelatado por massas variáveis de PC-carbono expostas a soluções de 10 cm3 de Cd2+ variável por 10 minutos.

A absorção de Cd2+ pelo PCcarbono foi mostrada ser até cemvezes maior por grama do que estudos anteriores em que policisteína foiacoplada a outras substâncias (Jurbergs e outros, Anal. Chem., 1997, 69,1893; Malachowski e outros, Pure AppL Chem., 2004, 76, 777; Johnson eoutros, Anal. Chem. 2005, 77, 30; e Howard e outros, J. Anal. At. Spectrom.,1999, 14, 1209). Sem desejar ser limitado pela teoria, acredita-se que istopossa ser devido à área de superfície grande do pó de grafite e à proporçãogrande de grupos 4-nitrofenila que pode ser acoplada aos vários sítios dedefeito do tipo borda-plano na superfície de carbono, permitindo que umaquantidade muito maior de policisteína seja acoplada ao pó de grafite do queoutros apoios de estado sólido. Ainda, a titulação quantitativa de íons deCd2+ por Pccarbon acontece rapidamente (<10 minutos) quando da exposi-ção do PCcarbono à solução de cádmio (II).

Estudos anteriores demonstraram que Cd2+ pode ser quantitati-vamente recuperado a partir de policisteína usando ácido nítrico como umresultado de mudanças conformacionais terciárias, ao invés de troca de pró-ton simples com os grupos tiol (Howard e outros, J. Anal. At. Spectrom.,1999, 14, 1209; e Miller e outros, Anal. Chem., 2001, 73, 4087). íons decádmio foram recuperados a partir do PCcarbono através de agitação dasamostras de PCcarbono filtradas em HNO3 a 1M. Após agitação de cadaamostra de PCcarbono em 10 cm3 de HNO3 a 1,0M ou por 30 minutos ou 5horas, a suspensão foi filtrada. Uma amostra de 10 μί do filtrado foi removi-da e diluída em tampão de pH 5 antes da quantidade de Cd2+ na amostra tersido medida usando o protocolo de LSV. Em cada caso, sem importar se aamostra foi tratadas por 30 minutos ou 5 horas, 40% ± 10% do Cd2+quelata-do foram recuperados. Isto está de acordo com os estudos de Howard e ou-tros, que verificaram que a policisteína exibe ambos sítios de ligação fraco eforte para Cd2+.

Exemplo 3: Derivatização de pó de grafite e MWCNTs com tirosina

Grupos 4-nitrofenila foram acoplados a grafite e MWCNTs atra-vés da química de sal de diazônio descrita no Exemplo 1. O grupo nitro foireduzido com Sn/HCI para produzir carbono e MWCNTs modificados poranilina. O grupo anilina foi então diazotizado e acoplado à tirosina para pro-duzir um material capaz de quelação de metal e também uma via para aco-plamento adicional de moléculas contendo aminoácido ou tiol ao carbono eMWCNTs modificados por tirosina. Os grupos amino das porções anilina nasuperfície do carbono e MWCNTs derivatizados foram também convertidosem grupos tiol, para uso em quelação/recuperação de metal.

Exemplo 4: Derivatizacão de pó de carbono vítreo com metil éster de L-ciste ína

2 g de pó esférico de carbono vítreo (GC, 10-20 pm de diâmetro,Tipo I, Alfa Aesar) foram agitados com 10 cm3 de SOCI2 por 1 hora após oque ele foi lavado com CH3CI seco. Isto converte os grupos de superfíciecarboxila nos análogos de cloreto de acila. Este material foi então reagidocom 0,5 g de sal de cloridrato de metil éster de L-cisteína (Sigma-AIdrich) em10 cm3 de CH2CI2, com agitação e a adição lenta de 0,27 cm3 de Et3N. Amistura de reação foi então agitada por 12 horas (da noite para o dia) paraproduzir pó esférico GC derivatizado com metil éster de L-cisteína ("Cys-MeO-GC"). Este processo é ilustrado no Esquema 3:

<formula>formula see original document page 21</formula>

Esquema 3Em um procedimento similar, pó esférico de carbono vítreo foiacoplado com glutationa (forma reduzida, <99%, Aldrich) e sal de cloridratode cisteamina (Acros Organics).

Exemplo 5: Remoção de cádmio de água usando pó de CvsMeO-GC

Detecção de cádmio

O protocolo de redissolução de voltametria de varredura linear(LSV) usado era baseado em um protocolo de detecção prévio (Kruusman eoutros, Electroanalysis, 2004, 16, 399). Um eletrodo de diamante dopadocom boro (BDD, diâmetro de 3 mm, Windsor Scientific) foi usado como oeletrodo de trabalho, com um eletrodo de bobina de platina e calomelanosaturado (SCE, Raiometer) agindo como contra eletrodo e eletrodo de refe-rência respectivamente. Os experimentos eletroquímicos foram realizadosusando um potenciostat controlado por computador (pAutolab) em tampãode acetato de sódio de pH 5,4 a 0,0,5M com KCI a 0,1 M adicionado comoum eletrólito de apoio.

Detecção por LSV de Cd(II) foi realizada usando os parâmetrosque seguem: uma alíquota de 10 μί da amostra a ser testada foi adicionadaa 10 cm3 do tampão de acetato de sódio. Cádmio foi depositado no eletrodoBDD em um potencial de -1,5V vs. SCE, por 60 s com agitação. O potencialfoi então varrido a 100 mVs-1 -1,1 Va -0,6 V vs. SCE com um pico de redis-solução de cádmio observado em cerca de -0,780 V vs. SCE. Adições pa-drão de 0,1 μΜ Cd(II) foram então adicionadas na faixa de 0,1-1,0 μΜ e umgráfico de adição correspondente foi construído e usado para calcular a con-centração de base de Cd(II) na amostra original.Remoção de cádmio a partir de água de rio

Uma amostra de água de rio foi tomada (não-tratada) do RioCherwell em Oxford. Uma amostra de 10 cm3 desta água do rio foi borrifadapara produzir uma concentração de cádmio(ll) de cerca de 1,5 mM para si-mular uma derramamento ambientalmente desastroso de refugo de cádmiotóxico. Esta conexão é a concentração de Cd(II) média calculada no Rio Ne-va que flui através de St. Petesburg, Rússia e que é bem-conhecida ser pe-sadamente poluída. 10 mg de pó de CysMeO-GC foram então adicionados aesta amostra de matriz "real" e agitados. A amostra foi filtrada e uma alíquo-ta de 10 μL removida para análise usando o protocolo de redissolução deCd(II) de LSV dado acima a cada 5 minutos posteriores e então a cada inter-valo de 10 minutos por 1 hora.

A figura 5 mostra o perfil de concentração de Cd(II) resultante. Éaparente que cerca de 87% do Cd(II) foram removidos da amostra por 10 mgde pó de CysMeO-GC. A concentração de Cd(II) residual era aproximada-mente metade daquela da concentração na água potável calculada de Cd(II)na água de St. Pettesburgo fornecida na torneira, que está ainda acima dasorientações da WHO1 EU e EPA. Pó de CysMeO-GC pode ser usado comoum material econômico e altamente eficaz para uso em limpeza ambientale/ou seqüestro de íon de metal.

Remoção de cádmio de água mineral

A contaminação de fontes de água potável foi simulada salpi-cando uma amostra de 10 cm3 de Cd(II) de água mineral Evian para produziruma concentração de Cd(II) de 50 ppb (partes por bilhão), que é dez vezes olimite máximo recomendado pela EPA para água potável. Esta matriz "real"foi então agitada com 10 mg de pó de CysMeO-GC e analisada conformeacima descrito. A remoção resultante de Cd(II) é mostrada na figura 6.

Dentro de dez minutos de exposição a pó de CysMeO-GC aconcentração de Cd(II) na água mineral estava abaixo do limite máximo re-comendado pela EPA de 5 ppb. Cys-GC é então um excelente material parauso em filtragem de água potável para remover metais pesados tóxicos talcomo Cd(II).

Exemplo 6: Remoção de cobre de água usando pó de CysMeO-GC

Detecção de cobre

O protocolo de redissolução de voltametria de onda quadrada(SWV) era baseado em um protocolo de detecção anterior (Banks e outros,Phys. Chem. Phys., 2003, 5, 1652). Um eletrodo de disco de ouro de diâme-tro de 50 pm (<99,99%, Goodfellow) foi usado como o eletrodo de trabalho,com um eletrodo de bobina de platina e calomelano saturado (SCE, Radio-meter) agindo como contra eletrodo e eletrodo de referência respectivamen-te. Os experimentos eletroquímicos foram realizados usando um potencios-tato controlado por computador (pAutolab) em tampão de ácido fosfórico depH 2,00 a 0,1 M (H3PO4) com KCI a 0,1 M adicionado como eletrólito deapoio.

Detecção por SWV de Cu(II) foi realizada usando os parâmetrosque seguem: freqüência 50 Hz, potencial de etapa 2 mV, amplitude 25 mV.

Uma alíquota de 0,5 cm3 da amostra a ser testada foi adicionada a 9,5 cm3do tampão de ácido fosfórico. Cobre foi depositado no eletrodo de trabalhoem um potencial de -1,5 V vs. SCE, por 15 s com agitação. O potencial foientão varrido -1 ,OV a +0,6V vs. SCE com um pico de redissolução de cobreobservado em cerca de -0,05 V vs. SCE. Adições padrão de 1,μΜ de Cu(II)foram então realizadas na faixa de 1,0-10,0 μΜ e um gráfico de adição cor-respondente foi construído e usado para calcular a concentração de Cu(II)de base na amostra original.

Remoção de cobre de água de rio

Uma amostra de 10 cm3 de água do Rio Cherwell (não-tratada)foi analisada usando o protocolo de redissolução de cobre SWV mostradoacima e verificada ter uma concentração de Cu(II) de cerca de 30 μΜ queestá bem acima do limite da EPA de 1,3 mg L1 ou 20,1 μΜ e foi então usadasem reforçar a concentração de Cu(II). Novamente a amostra foi exposta amg de CysMeO-GC e analisada em vários intervalos por uma hora paramedir a concentração de Cu(II) restante. A figura 7 mostra a remoção resul-tante de Cu(II) a partir da amostra.

Exemplo 7: Remoção de arsênio de água usando pó de PCcarbono e Cvs-MeO-GC

Reagentes e agentes químicos

Todos os agentes químicos usados eram de grau analítico e fo-ram usados conforme recebido sem qualquer purificação adicional. Esseseram: (meta) arsenita de sódio (Fluka, +99,0%) e ácido nítrico (Aldrich, 70%,grau de PPB/Teflon duplamente destilado com impurezas de metal traço empartes por trilhão determinadas através de ICP-MS). Todas as soluções fo-ram preparadas com água deionizada de resistividade de menos do que18,2 ΜΩ cm (sistemas de água Vivendi). Uma amostra de água potável foiobtida de Bangladesh.

Instrumentação

Medições voltamétricas foram realizadas usando um potencios-tato μ-Autolab Ill (ECO-Chemie). Todas as medições foram conduzidas u-sando uma célula de três eletrodos. O eletrodo de trabalho era um eletrodode microdisco de ouro (diâmetro de 1 mm), que foi construído interno atravésde vedação de um fio de ouro em um alojamento de Teflon. O contra eletro-do era um fio de platina brilhante, com um eletrodo de calomelano saturado(Radiometer) como a referência. O eletrodo de ouro foi polido usando umapasta de alumina de 0,1 μιτι em uma base de polimento macia.

Uma cometa ("horn") ultrassônica CV26 (Sonics and MaterialsInc.) operando em uma freqüência de 20 kHz equipado com uma micropontade liga de titânio de 3 mm de diâmetro (Jencons) foi usado para estudos so-novoltamétricos. A intensidade do ultra-som foi determinada calorimetrica-mente (Banks e outros, Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 3147; Magulis eoutros, Russ. J. Phys. Chem. 1969, 43, 592; e Magulis e outros, Ultrasonic.Sonochem., 2003, 10, 343) e foi verificada ser 57 Wcm 2 a 10%. O eletrodode trabalho foi posto em uma disposição de faceamento com a cometa ul-trassônica e a cometa foi imersa além do ressalto da ponta saltada para as-segurar que ultra-som fosse eficientemente aplicado à solução. Para detec-ção de arsênio as curvas voltamétricas foram corrigidas na linha de baseusando software autolab, que utiliza uma correção polinomial de terceira ordem.

Remoção de arsênio usando PCcarbono

Pó de carbono derivatizado com policisteína foi testado quanto àsua habilidade em complexar As(III) em água pura. Concentrações de As(III)foram determinadas usando voltametria de redissolução anódica (ASV) emum eletrodo de ouro auxiliada por ultra-som durante o processo de deposi-ção. Ultra-som de potência para significantemente aumentar a sensibilidadede detecção de arsênio usando ASV em um eletrodo de ouro. As condiçõesótimas descritas em Simm e outros, Electroanalysis 2005, 17, 335 foram u-sadas. Um experimento de controle foi realizado antes de cada amostra tersido exposta aos Iigantes de complexação para assegurar que a concentra-ção de As(III) determinada através de método de adição padrão estivessecorreta dentro dos limites de detecção do procedimento.

Uma solução a 1,1 mM de As(III) foi preparada a partir de (meta)arsenita de sódio dissolvida em água ultrapura em pH 5,4, 25 mL da soluçãoforam postos em um frasco agitado ao qual 10 mg do pó de carbono de poli-cisteína (PCcarbono) foram adicionados. Em intervalos de 10, 30 e 60 minu-tos, uma amostra de 50 μΙ_ foi tomada da solução, que foi então diluída emácido nítrico a 0,1M para níveis traço para análise. A análise foi realizadamantendo o eletrodo de ouro a -0,6V (vs. SCE) por 60 s, ultra-som foi usadodurante este período em uma distância de cometa para ponta de 20 mm euma amplitude de 5%. O potencial foi então varrido positivamente para 1 V(vs. SCE) a partir do potencial de deposição em uma taxa de varredura de100 mV/s, revelando um sinal de varredura de arsênio a -0,1 V (vs. SCE).Para cada análise este valor inicial foi medido 3 vezes e um valor médio cal-culado. Adições de 2,4 χ 10"7 M de As(III) foram então realizadas, cada me-dição que foi então repetida três vezes a fim de determinar a concentraçãooriginal de As(III) presente através do método de adição padrão.

A figura 8 mostra a redução na concentração de As(III) com otempo, após 60 minutos de agitação a concentração de As(III) tinha caído de1,1 mM para 0,7 mM uma diminuição de 36%, uma linha de declínio expo-nencial de primeira ordem foi feita através dos pontos. A solução foi entãodeixada por um período de 20 dias sem agitação adicional após este tempoa concentração foi verificada ter caído para 0,55 mM.

Remoção de arsênio usando pó de CysMeO-GC

Uma solução a 0,98 mM de As(III) foi preparada a partir de (me-ta) arsenita de sódio dissolvida em água ultrapura em pH 5,4, 25 mL da so-lução foram postos em um frasco agitado ao qual 10 mg do pó de Cys-GCforam adicionados. Em intervalos de 10, 20 e 60 minutos, uma amostra de50 μΙ_ foi tomada da solução que foi então diluída em ácido nítrico a 0,1 Mpara níveis traço para análise.A figura 9 mostra a redução na concentração de As(III) com otempo, após 60 minutos de agitação a concentração de As(III) caiu de 0,98mM para 0,7 mM, uma diminuição de 28,6%. A solução foi então deixada 3dias sem agitação adicional, no entanto nenhuma diminuição adicional naconcentração de arsênio foi verificada após este momento.

Os experimentos foram então realizados em níveis traço tal co-mo seria esperado ser encontrado em água potável de áreas tal como Ban-gladesh (Anawar e outros, Environment International 2002, 27, 597). Umaamostra foi preparada para um nível de As(III) de 200 ppb (2,66 μΜ) 4 vezesmaior do que o limite de Bangladesh de 50 ppb. 200 mg de pó de CysMeO-GC foram então postos em 25 ml_ da amostra que foi então agitada por umaduração de tempo especificada antes da filtragem do pó de CysMeO-GCusando papel filtro a fim de parar a complexação de As(III) pela cisteína. Aamostra foi então diluída 1:1 em uma solução de ácido nítrico a 0,1 M paraanálise.

A figura 10 mostra que após apenas dez minutos a concentraçãode arsênio tinha significantemente reduzido de 200 ppb para 70 ppb, e após30 minutos o nível tinha caído para 55 ppb. Análise em 60 minutos mostraque a concentração de arsênio tinha permanecido constante neste nível (u-ma diminuição de 73%) deixando a concentração de As(III) presente umpouco acima do limite potável seguro de Bangladeshi.

Uma amostra real foi então usada para testar a habilidade do póde CysMeO-GC em complexar arsênio em uma amostra de água de poço deBangladeshi autêntica. A amostra foi primeiro testada através do métodoASV para determinar a concentração de As(III) presente. No entanto, a con-centração de As(III) foi verificada estar abaixo do limite detectável (1x108M), e então a amostra de água foi reforçada para um valor de 120 ppb parauso nos experimentos. Como nos experimentos descritos acima, 200 mg dopó de CysMeO-GC foram adicionados a 25 mL de amostra de água que foientão agitada por um tempo especificado (5, 10, 30 e 45 minutos), antes deser filtrada para remover o pó das soluções. Novamente a amostra foi diluída1:1 em ácido nítrico a 0,1 M para os experimentos de análise.A figura 11 mostra os resultados da análise adequados a umdeclínio exponencial de primeira ordem. Apenas após 5 minutos de agitaçãoa concentração de arsênio presente tinha caído em 47% para 64 ppb, em 10minutos a concentração é verificada ter caído mais em 69% para 38 ppb (is-to é, 12 ppb abaixo do limite potável seguro de Bangladeshi). Após 45 minu-tos, a queda na concentração tinha nivelado em 34 ppb, ou 28% do valororiginal. Uma vez que a análise foi realizada em amostra real ao invés deágua pura o experimento foi exposto a muitos metais traço geralmente en-contrados em fontes de água de Bangladeshi (cobre, chumbo, mercúrio, etc;Anawar e outros, Environment International, 2002, 27, 597). A figura 12 mos-tra os gráficos de ASV da análise da amostra de 30 minutos, uma onda deredissolução grande pode ser vista em aproximadamente 0,4 V vs. SCE,devido a um desses contaminantes.

Exemplo 8: Derivatizacão de pó de carbono com metil éster de L-cisteína

Reagentes e equipamentos

Todos os reagentes foram comprados da Aldrich, com a exceçãode pó microesférico de carbono vítreo (Alfa Aesar, Tipo I, diâmetro 10-20μm) e cloreto de potássio (Reidel de Haèn) e eram do grau comercialmentedisponível mais alto e usados sem purificação adicional. Todas as soluçõesaquosas foram preparadas usando água deionizada com uma resistividadede não menos do que 18,2 ΜΩ cm (Vivendi Water Systems). As mediçõesde pH foram realizadas usando um medidor de pH Hanna InstrumentspH213.

Espectroscopia de fotoelétron de raio X (XPS) foi realizada u-sando um sistema analisador VG ciam 4 MCD, usando radiação de raio X dafaixa Ka Al (hv = 1486,7 eV). Todos os experimentos de XPS foram registra-dos usando uma energia de analisador de 100 eV com um ângulo de saídade 90°. A pressão de base na câmara de análise foi mantida em não mais doque 2,0 χ 10"4 mPa (2,0 χ 10"9 mbar). Cada amostra de pó de carbono foimontada em um stub usando fita adesiva dupla face e então posta na câma-ra de análise a vácuo ultra-alto do espectrômetro. Para prevenir que as a-mostras fiquem positivamente carregadas quando irradiadas devido à emis-são de fotoelétrons, a superfície da amostra foi bombardeada com um feixede elétron (10 eV) de um acelerador de elétron (flood gun) dentro da câmarade análise do espectrômetro. Note que as posições de pico descritas nãoforam corrigidas com relação ao valor da literatura C 1s de 286,6 eV paraexplicar o efeito de acelerador de elétron sobre as posições de pico de linhasespectrais. Análise dos espectros resultantes foi realizada usando MicroCaIOrigin 6.0. determinação dos picos espectrais foi feita usando os bancos dedados UKSAF e NIST.

Análise de combustão em amostras de CysOMe-carbono foi rea-lizada através da determinação do teor elementar percentual de C, N e Susando técnicas e equipamento padrão.

Acoplamento de metil éster de L-cisteína a pó de carbono

Porções carboxila foram introduzidas na superfície de grafite a-través da oxidação de grupos de superfície contendo oxigênio (por exemplo,porções hidroxila e quinonila), que são sabidos decorar sítios de defeito deborda-plano em superfícies de grafite, através da agitação de pó de grafiteem ácido nítrico concentrado (HNO3) por 18 horas. O pó de grafite oxidadofoi então lavado com quantidades copiosas de água pura até que as lava-gens corressem neutras a fim de remover qualquer ácido nítrico da amostraem pó.

Modificação de pó de grafite foi então conseguida como segue. 2g de pó de grafite oxidado foram agitados em 10 cm3 de cloreto de tionila(SOCI2) por 90 minutos a fim de converter os grupos carboxila de superfícienas porções de cloreto de acila correspondentes, momento após o qual omaterial resultante foi lavado com clorofórmio seco para remover quaisquerimpurezas de cloreto de tionila não-reagidas. Em seguida, o pó foi suspensoem 10 cm3 de clorofórmio seco contendo 0,5 g de cloridrato de metil éster decisteína. 0,27 cm3 de trietilamina seca foi adicionado à esta suspensão emgotas e a mistura de reação agitada em temperatura ambiente por 12 horassob uma atmosfera de argônio inerte. Finalmente, o pó de grafite modificadoresultante ("CysOMe-carbono") foi lavado com quantidades copiosas de clo-rofórmio, acetonitrila, acetona e água pura a fim de remover quaisquer espé-cies não-reagidas.

Caracterização de pó de CysOMe-carbono

XPS foi usada para determinar quanto CysOMe tinha sido cova-Ientemente ligado à superfície do grafite. Uma amostra do pó de CysOMe-carbono foi montada no espectrômetro de XPS e uma varredura foi realizadade a partir de 0-1200 eV conforme mostrado na figura 13. Determinações depico foram realizadas usando os bancos de dados UKSAF e NIST.

A porcentagem de composição elementar de superfície foi calcu-lada a partir de áreas sob cada pico no espectro amplo ajustado pela áreade seção transversal de raio X individual de cada elemento. Levando emconsideração fatores de sensibilidade atômica relevantes para os vários e-Iementos foi verificado que o CysOMe compreende cerca de 10% dos ele-mentos de superfície com uma variação entre preparações de amostra dife-rentes de ±3%. Esta cobertura de superfície está em boa concordância comaquela obtida usando análise de combustão que deu uma cobertura de su-perfície de CysOMe como sendo 10-14% e é aproximadamente duas vezesaquela para pó de CysOMe-GC.

Análise XPS foi também realizada em amostras do pó de Cy-sOMe-carbono após exposição à solução ou de Cu", Cd" ou As"' por tempossuficientes para a absorção de íons de metal estar completa (vide seçõesabaixo). A figura 14 mostra o espectro de XPS resultante de CysOMe-carbono após exposição a As'" na região em que os picos espectrais de As3s e 3p3/2 e S 2s e 2p3/2 são observados. A razão de As'" para CysOMe(conforme medido pelas áreas de linha espectral de enxofre) foi verificadaser aproximadamente 1:1 após levar em consideração fatores de sensibili-dade atômica relativos. Os resultados de XPS para os outros metais estuda-dos mostram uma relação estequiométrica similar.

Exemplo 9: Detecção e remoção de vários íons de metal usando pó de Cy-sOMe-carbonoReagentes e equipamentos

Medições eletroquímicas foram realizadas usando um potencios-tato controlado por computador μ-Autolab (EcoChemie). Uma célula de trêseletrodos com um volume de solução de 10 cm3 foi usada inteiramente. Oeletrodo de trabalho consistia em ou um carbono vítreo (GC, 3 mm de diâ-metro, BAS), um eletrodo de diamante dopado com boro quadrado (BDD, 3mm χ 3 mm, Windsor Scientific Ltd.) ou eletrodo de macrodisco de ouro (1mm de diâmetro, GoodFeIIow). Um fio de platina brilhante (99,99% GoodFeI-low) agiu como o contra eletrodo e ou um eletrodo de pseudo-referência defio de prata (99,99% GoodFeIIow) ou um eletrodo calomelano saturado ele-trodo de referência (SCE, Radiometer) completaram a montagem de trêseletrodos. Todas as soluções foram desgaseificadas usando N2 puro (BOCGases) por 20 minutos antes de qualquer experimento eletroquímico ser rea-lizado.

Determinação espectroscópica de emissão atômica de plasmaindutivamente acoplado (ICPAES) da concentração de Aslll em solução foianalisada com o instrumento ICP de emissão Perkin Elmer Optima 5300DV.O comprimento de onda de emissão recomendado era 188,979 nm e vistaaxial é recomendada para a melhor detecção. Como isto está abaixo do limi-ar de 200 nm os ópticos foram purgados em um fluxo alto de argônio paraminimizar qualquer absorção de luz por água e ar.

A calibragem de Asl", usando 5 pontos (0, 50, 100, 150, 200ppb), deu um coeficiente de correlação de 0,9993, e o limite de detecção,definido como 3 vezes o desvio padrão do puro, tirada uma média de 4 che-cagens do puro cada uma medida em 3 réplicas, foi verificado ser 9,78 ppbou 0,0098 ppm. O valor esperado Perkin Elmer é 1 a 10 ppb para este com-primento de onda então a sensibilidade é aceitável. As soluções de checa-gem brutas deram entre 2,0 e 4,5 ppb para 4 checagens.

Termodinâmica e cinética de remoção de Cd' e Ccf1 usando pó de CysOMe-carbono

A eficácia de pó de CysOMe-carbono para a remoção dos íonsde metal pesado Cull, Cdll e Aslll foi determinada. Perfis de concentração-tempo foram construídos para a remoção ou de Cull de solução de pH 2,0ou Cdll de solução de pH 5,0 através da agitação de 25 mg do pó de carbo-no modificado em 25 cm3 de soluções de concentração variável para quanti-dades variáveis de tempo. As faixas de concentração usadas variavam entreμΜ e 500 μΜ, com a solução exata sendo determinada usando análiseLSASV antes do início dos experimentos com pó de grafite, e os tempos deagitação eram entre 2 e 30 minutos de duração.

Comparação dos perfis de concentração-tempo para a absorçãoou de Cull ou Cdll entre CysOMe-carbono e CysOMe-GC demonstrou que,em cada caso, o pó de carbono modificado removeu uma quantidade maiorde íons de metal de uma maneira mais rápida, conforme mostrado na figura15. Isto pode ser atribuído à maior cobertura de superfície do pó de grafitecom CysOMe do que o carbono vítreo.

Os dados experimentais foram analisados usando ambos osmodelos de isoterma Langmuir e Freundlich. Uma comparação dos parâme-tros termodinâmicos, K' e n, obtidos para ambos CysOMe-carbono e CysO-Me-GC para absorção de Cu" e Cd" é dada na Tabela 2. K' e η são constan-tes Freundlich relacionando-se com a capacidade de absorção máxima;quanto maior o valor de K' e menor o valor de n, maior a afinidade do absor-vente com relação aos que são absorvidos.

Tabela 2

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A taxa de absorção de íon de metal pelo CysOMe-carbono foideterminada em cada concentração estudada usando a taxa inicial de ab-sorção de íon de metal do perfil de concentração-tempo correspondente. Aconstante de taxa de absorção média, kads, de ambos Cu" e Cd" por ambosCysOMe-GC e CysOMe-carbono é mostrada na Tabela 3 para comparação.

Tabela 3

<table>table see original document page 32</column></row><table><table>table see original document page 33</column></row><table>

A cinética de absorção mais rápida de pó de CysOMe-carbonocomparado com o pó de CysOMe-GC reflete uma cobertura de superfíciemaior de CysOMe sobre as partículas de grafite, que é aproximadamenteduas vezes aquela das microesferas de GC.

Absorção de íons de Asll por pó de CysOMe-carbono

A absorção de íons de As"1 pelo pó de CysOMe-carbono foi me-dida como segue. 40 mg de pó de carbono modificado foram agitados em 20cm3 de solução contendo concentrações variáveis (10 a 150 μΜ) de arsêniopor tempos variáveis variando de alguns minutos a várias horas. O pó foientão filtrado e a solução analisada usando LSASV para determinar a con-centração de Aslll restante. Um conjunto de amostras que tinham sido anali-sadas através do método LSASV foi então analisado quanto à sua concen-tração de Asl" usando ICP-AES. Os resultados da análise ICP-AES foramverificados estar em bom concordância com aqueles (dentro de 5%) obtidosatravés de LSASV, demonstrando que o protocolo eletroanalítico produziuresultados precisos e confiáveis.

Remoção de quantidades traço de As"' usando pó de CysMeO-carbono

40 mg de pó de CysOMe-carbono foram agitados em 20 cm3 deuma solução cuja concentração de As'" inicial foi determinada ser 70 ppb portempos variáveis até 30 minutos, e a concentração de Asl" restante na solu-ção monitorada usando o protocolo de análise de traço conforme acima des-crito.

A figura 16 mostra o perfil de concentração tempo resultante. Aconcentração inicial de As"1 foi reduzida para abaixo do limite da WHO de 10ppb dentro de 10 minutos de exposição à quantidade pequena de CysOMe-carbono, e foi reduzida abaixo do limite de detecção desta metodologia após20 minutos de exposição.

Determinação de absorção de Cdf' pelo pó de CysMeO-carbono

A concentração de Cd" restante em uma amostra após exposi-ção a pó de CysOMe-carbono foi determinada usando um protocolo LSASVem um eletrodo de diamante dopado com boro (BDD) desenvolvido porBanks e outros (Talanta, 2004, 62, 279) em tampão de acetato de sódio depH 5,0. Análise LSASV foi realizada usando os parâmetros que seguem: oeletrodo de BDD foi mantido em um potencial de deposição de -1,5 V vs.SCE por 60 segundos com agitação. O potencial foi então varrido de -1,2 a -0,1 V vs. SCE em uma taxa de varredura de 0,1 Vs-1. O pico de redissolu-ção de cádmio foi observado em cerca de -0,8 V vs. SCE.

Antes da análise das amostras com concentrações desconheci-das de Cd" a faixa linear foi determinada usando o método de adições pa-drão a uma amostra consistindo em um bando de tampão de acetato. Osresultados mostram que o protocolo analítico de LSASV produziu uma faixade detecção linear de a partir de 1 a 20 μΜ com um limite de detecção (ba-seado em 3σ) de 0,96 μΜ. Em que necessário, amostras foram diluídas an-tes da análise de modo que sua concentração de Cd" se encaixou nesta faixa linear.

Adições de Cd" de 1 μΜ padrão foram então adicionadas à a-mostra sendo analisada e a concentração de Cd" desconhecida foi determi-nada através da construção de um gráfico de adição padrão, conforme mos-trado na figura 17. A análise foi repetida três vezes e a concentração de Cd"restante na amostra foi calculada como a média dos três resultados.

Determinação de absorção de CJ1 pelo pó de CysMeO-carbono

A concentração de Cu" em uma amostra foi determinada usandoo método de adição padrão descrito acima e um protocolo LSASV usando oprotocolo que segue. Análise de Cu" foi realizada em H3PO4 a 0,1 M, pH 2,0,usando um eletrodo de trabalho GC e um eletrodo de pseudo-referência Agpara evitar a formação de precipitados de cloreto de cobre(l) durante a ele-trodeposição (que poderiam de outra maneira se formar se um eletrodo dereferência SCE fosse usado e são problemáticos para a análise de LSASV).Um pico de redissolução de cobre poderia ser observado em cerca de -0,1 Vvs. Ag. A faixa de concentração analítica linear, usando adições padrão de 1μΜ de Cu", foi verificada ser 2 a 20 μΜ; desse modo todas as amostras fo-ram diluídas para se encaixarem nesta faixa quando necessário. LSASV foirealizada usando um potencial de deposição de -1,5 V vs. Ag, tempo de de-posição 30 s, taxa de varredura 100 mVs-1 e varredura de a partir de -1,5V a+0,8 V vs. Ag.

Determinação de absorção de As1" pelo pó de CysMeO-carbono

LSASV foi realizada em uma solução, 10 cm3 em volume, deHCI a 0,1 M (pH 1,0) usando um eletrodo de trabalho de ouro (diâmetro de 1mm) com um SCE agindo como o eletrodo de referência. A análise LSASVfoi realizada em amostras de concentração relativamente alta usando os pa-râmetros que seguem: potencial de deposição -0,3 V vs. SCE1 tempo de de-posição 60 s com agitação pelos primeiros 5 s. Então, voltametria de LSASVfoi realizada de a partir de -0,3 V a +0,4 V vs. SCE a 100 mVs"1, potencial deetapa 5 mV. Adições de 2,2 μΜ padrão (5 μί de uma solução padrão de 4,4mM) foram então adicionadas, e a concentração de amostra desconhecidadeterminada a partir de um gráfico de adição padrão. A faixa linear para de-tecção de Asm foi verificada ser 2 a 20 μM com um limite de detecção (combase no valor 3σ) de 1,25 μΜ. Em que necessário, soluções foram diluídasde modo que sua concentração se encaixou nesta faixa antes da análise.

Para o trabalho de análise de traço, o protocolo foi modificadoligeiramente. A solução foi agitada totalmente durante todo o tempo de de-posição de 60 s com todos os outros parâmetros idênticos àqueles descritosacima. A solução padrão Asl" foi diluída de modo que uma alíquota de 5 μίadicionada à amostra de análise correspondia a uma adição padrão de 0,22μΜ e a voltametria resultante é mostrada na figura 18. A faixa linear foi de-terminada ser 0 a 2,2 μΜ com um limite de detecção de 0,03 μΜ então nãofoi necessário diluir as amostras antes da análise.

Claims (28)

1. Carbono derivatizado em que um aminoácido ou um seu deri-vado é ligado ao carbono.

2. Carbono derivatizado de acordo com a reivindicação 1, emque o aminoácido ou seu derivado é ligado a grupos carboxila no dito carbono.

3. Carbono derivatizado de acordo com a reivindicação 1, emque um grupo fenilamina, substituído pelo dito aminoácido ou seu derivado,é ligado ao dito carbono.

4. Carbono derivatizado de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 3, em que o aminoácido é um aminoácido contendo enxofre.

5. Carbono derivatizado de acordo com a reivindicação 4, emque o aminoácido é cisteína, glutationa, tirosina ou um seu derivado.

6. Carbono derivatizado de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 5, em que o derivado de aminoácido é um oligômero ou po-límero.

7. Carbono derivatizado de acordo com a reivindicação 6, emque o derivado de aminoácido é poli-S-benzil-L-cisteína.

8. Carbono derivatizado de acordo com qualquer reivindicaçãoanterior, em que o carbono é pó de grafite ou pó esférico de carbono vítreo.

9. Carbono derivatizado de acordo com qualquer reivindicação 1a 8, em que o carbono é pó esférico de carbono vítreo ou grafite pirolítico.

10. Carbono derivatizado de acordo com a reivindicação 9, emque o carbono é pó esférico de carbono vítreo e o aminoácido ou seu deri-vado é cisteína, glutationa, tirosina ou cisteamina.

11. Carbono derivatizado de acordo com a reivindicação 9, emque o carbono é grafite pirolítico e o aminoácido ou seu derivado é policiste-ína ou poliglutationa.

12. Carbono derivatizado de acordo com a reivindicação 8 ou 9,em que o carbono é pó de grafite ou pó esférico de carbono vítreo e o ami-noácido é cisteína ou um seu derivado.

13. Carbono derivatizado de acordo com a reivindicação 12, emque o aminoácido é cisteína, cisteína metil éster ou poli-S-benzil-L-cisteína.

14. Método de preparação de um carbono derivatizado em quecarbono é contatado com um composto nitrobenzenodiazônio sob condiçõesde modo que carbono derivatizado de nitrofenila é produzido.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, em que o carbonoé contatado com o composto nitrobenzenodiazônio na presença de ácidohipofosforoso.

16. Método de acordo com a reivindicação 14, ou reivindicação-15 compreendendo ainda redução do carbono derivatizado com nitrofenilapara formar um carbono derivatizado com anilina.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, compreendendoainda reação do carbono derivatizado com anilina com uma espécie paraproduzir um carbono derivatizado com anilina substituído.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, em que o carbonoderivatizado com anilina é reagido com aminoácido ou seu derivado.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, em que o amino-ácido ou seu derivado e/ou carbono é como definido em qualquer uma dasreivindicações 4 a 13.

20. Método de preparação de um carbono derivatizado, em queo carbono é ligado diretamente ao aminoácido ou seu derivado através degrupos carboxila sobre a superfície do carbono, o método compreendendoconversão de grupos carboxila na superfície do carbono em grupos haletode acila e então contato do produto resultante com o aminoácido ou seu de-rivado.

21. Método de acordo com a reivindicação 20, em que o haletode acila é cloreto de acila.

22. Método de acordo com a reivindicação 20 ou 21, em que oaminoácido ou seu derivado e/ou carbono é como definido em qualquer umadas reivindicações 4 a 13.

23. Eletrodo de carbono compreendendo carbono derivatizadocomo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.

24. Dispositivo eletroquímico incluindo um eletrodo como defini-do na reivindicação 23.

25. Método de remoção de íons de metal de um meio líquidocompreendendo contato do meio com o carbono derivatizado como definidoem qualquer uma das reivindicações 1 a 13.

26. Método de acordo com a reivindicação 25, em que os íonsde metal são selecionados de íons de Cd(II), Pb(II), Zn(II)1 Cu(II) e As(III).

27. Método de detecção da presença de íons de metal em ummeio líquido compreendendo submeter o meio à análise voltamétrica usandoum dispositivo eletroquímico como definido na reivindicação 24.

28. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 25a 27, em que o meio é um meio aquoso.