Nesta tese são apresentadas estratégias para a fabricação de sensores eletroquímicos miniaturizados visando aplicações em amostras de interesse biológico. Sensores potenciométricos para pH foram fabricados a partir de filmes de IrO_x utilizando duas abordagens diferentes. Na primeira, o dispositivo foi fabricado em micropipeta e aplicado em estudos de SECM envolvendo a determinação do pH de amostras biológicas. Estes dispositivos apresentaram resposta super-Nernstiana e estável, mesmo em amostras complexas. Assim, foi verificado que as proximidades das células C2C12 sofrem uma diminuição do pH após estimulação das células por cafeína. Em um outro estudo, foram verificadas diferenças significativas no pH no intestino médio de lagartas da ordem das lepdópteras ao longo de seus estágios de desenvolvimento. Todavia, o meio é, em geral, ligeiramente alcalino. A segunda abordagem envolveu o desenvolvimento de microagulhas de Si por meio da tecnologia MEMS. Estes dispositivos também tiveram sua superfície modificada com filme de IrO_x sensíveis ao pH. A geometria e estabilidade mecânica das microagulhas tornam estes dispositivos bastante promissores para a aplicação em estudos de determinação in vivo. Um eletrodo de membrana íon-seletiva para Ca²⁺ foi fabricado em micropipeta e utilizado para avaliar a permeação de Ca²⁺ através de hidrogéis de alginato/gelatina. Foi verificado que a presença de nanopartículas magnéticas na composição do hidrogel aumenta a permeação do Ca²⁺, enquanto a cafeína tem efeito oposto, porém em menor intensidade. Por fim, a técnica de SECM foi utilizada para avaliar propriedades eletrocatalíticas de materiais nanoestruturados. No primeiro estudo, um microeletrodo nanoporoso de ouro foi utilizado para mapear a difusão de dopamina, simulando a liberação desta por uma célula. Nos dois últimos estudos, parâmetros cinéticos da reatividade destas superfícies foram obtidos por curvas de aproximação e a atividade catalítica promovida por estas superfícies foi constatada.

This thesis presents some approaches to manufacturing miniaturized electrochemical sensors aiming at applications in biological samples. Potentiometric pH sensors were fabricated from IrO_x films using two different strategies. In the first one, the device was manufactured in a micropipette and was applied in SECM studies involving the pH determination of some biological samples. These devices showed a superNernstian and stable response, even in complex samples. Thus, it was found that adjacent regions of C2C12 cells undergo a pH decrease after stimulation with caffeine. In another study, significant pH changes were noticed in the midgut of some lepidopteran order larvae throughout their developmental stages. However, in general, the medium tends to remain alkaline. The second approach involved the development of Si microneedles using MEMS technology. These devices were also surface-modified with a pH-sensitive IrO_x film. The geometry and mechanical stability of the microneedles make these devices very promising for in vivo application studies. A Ca²⁺ ion-selective membrane electrode was fabricated in a micropipette and used to assess the Ca²⁺ permeation through alginate/gelatin hydrogels. It was found that the presence of magnetic nanoparticles in the hydrogel composition increases the permeation of Ca²⁺, while caffeine has the opposite effect, but to a minor extent. Finally, the SECM technique was used to evaluate the electrocatalytic properties of nanostructured materials. In the first study, a nanoporous gold microelectrode was used to map the dopamine diffusion, simulating its release by a cell. In the last two studies, kinetic parameters of these surfaces´ reactivity were obtained by approach curves, and the catalytic activity promoted by these surfaces was confirmed.