Estudos mostram o desenvolvimento de biochips utilizados para auxiliar o diagnóstico de diabetes melito, doença evidenciada pelo excesso de glicose no organismo. O teste é simples e consiste em duas reações sequenciais na superfície do biochip, entre a amostra de soro sanguíneo do paciente, enzimas específicas e reagente (iodeto de potássio, KI), conforme mostrado na imagem.
Após a adição de soro sanguíneo, o fluxo desloca-se espontaneamente da esquerda para a direita (ii), promovendo reações sequenciais, conforme as equações 1 e 2. Na primeira, há conversão de glicose do sangue em ácido glucônico, gerando peróxido de hidrogênio:
Equação 1
\mathrm{C_6H_{12}O_6(aq) + O_2(g) + H_2O(l)} \xrightarrow{\text{Enzimas}} \mathrm{C_6H_{12}O_7(aq) + H_2O_2(aq)}
Na segunda, o peróxido de hidrogênio reage com íons iodeto gerando o íon tri-iodeto, água e oxigênio.
Equação 2
\mathrm{2H_2O_2(aq) + 3I^-(aq) \rightarrow I_3^-(aq) + 2H_2O(l) + O_2(g)}
GARCIA, P. T. et al. A Handheld Stamping Process to Fabricate
Microfluidic Paper-Based Analytical Devices with Chemically
Modified Surface for Clinical Assays. RSC Advances,
v. 4, 13 ago. 2014 (adaptado).
O tipo de reação que ocorre na superfície do biochip, nas duas reações do processo, é
As duas etapas do processo no biochip envolvem transferência de elétrons entre espécies químicas, caracterizando reações de oxirredução.
Na Equação 1, a glicose \mathrm{C_6H_{12}O_6} é oxidada a ácido glucônico \mathrm{C_6H_{12}O_7} (ganho de um átomo de oxigênio, aumento do número de oxidação do carbono), enquanto o \mathrm{O_2} é reduzido a \mathrm{H_2O_2} (peróxido de hidrogênio). Na Equação 2, o peróxido de hidrogênio atua como agente oxidante, reduzindo-se e liberando \mathrm{O_2}, enquanto o íon iodeto \mathrm{I^-} é oxidado a íon tri-iodeto \mathrm{I_3^-} (a mudança de coloração observada no biochip é justamente a formação do complexo colorido tri-iodeto/amido, usada para indicar visualmente a presença de glicose).
As demais alternativas não se aplicam: não há decomposição de uma substância única em várias (análise) nem formação de uma única substância a partir de reagentes simples sem troca de elétrons (síntese) como característica central; não ocorre formação de um íon complexo por ligação coordenada (complexação) nem transferência de prótons \mathrm{H^+} entre espécies (ácido-base). O que define ambas as etapas é a variação do número de oxidação dos átomos envolvidos.
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