O desenvolvimento de sensores eletroquímicos tem crescido na comunidade científica por oferecer alternativas para a detecção de variados compostos de maneira rápida, precisa e de custo relativamente menor quando comparado à outras técnicas de análise laboratorial. O presente trabalho propôs a modificação do eletrodo de carbono vítreo com um filme composto por grafite, nanodiamantes, nanopartículas de ouro e caseína. O grafite é um material constituído por uma sobreposição de folhas bidimensionais de carbonos com hibridização sp², garantindo ao material uma ótima condutividade elétrica e boa sensibilidade quando aplicado a modificação de eletrodos. Nanodiamantes são um material que vem sendo empregados na eletroanalítica mais recentemente devido a seu comportamento redox não observado em diamantes de grande escala, possuindo boa condutividade elétrica, estabilidade eletroquímica, baixa toxicidade e grande área superficial. Nanopartículas de ouro são bem difundidas na literatura por sua alta condutibilidade, grande área superficial, pequeno tamanho, alta estabilidade e biocompatibilidade, senso aplicadas em sensores e biossensores. Caseína é uma proteína presente no leite, também utilizada como suplemento alimentar, que promove a formação de filme para a aderência dos materiais propostos nesse trabalho na superfície do eletrodo. O eletrodo foi empregado na detecção de serotonina, um importante neurotransmissor responsável pela regulação do humor, sono e apetite, estando relacionada com diversos distúrbios neuropsiquiátricos e sendo também um importante biomarcador de tumores carcinoides. O eletrodo proposto foi estudado por voltametria de pulso diferencial em tampão fosfato 0,1 mol L^-1 pH 6,1 para uma faixa linear de 0,3 a 3,0 micromol L^-1 e limite de detecção de 0,1 micromol L^-1. Também foi avaliado o impacto da adição de grafite na arquitetura do eletrodo sobre o sinal analítico, apontando um efeito sinérgico do grafite com os nanodiamantes e nanopartículas de ouro. O eletrodo foi empregado na detecção de serotonina em amostras de urina sintética e a taxa de recuperação variou entre 91,37% e 103,19%. Os resultados apresentados indicam que o sensor é é uma alternativa interessante para a detecção de serotonina.