A Physalis peruviana Linnaeus é uma fruta considerada exótica que possui elevado custo de comercialização, principalmente nos mercados internacionais. Suas propriedades nutracêuticas e o aumento da sua produtividade no Estado do Rio Grande do Sul, associados à sua elevada perecibilidade definiram o objetivo deste trabalho: estudar o processo de transferência de massa durante a desidratação osmótica de physalis. Diversos trabalhos que avaliam as propriedades dos compostos bioativos da physalis através de ensaios in vitro e in vivo estão disponíveis na literatura, no entanto, há uma carência de informações a respeito de processos de industrialização desta fruta. Neste trabalho foi realizada a desidratação osmótica da physalis avaliando os efeitos da temperatura (variando de 40 a 70 C), da concentração da solução osmótica de sacarose (variando de 40 a 70 g por 100 g de solução) e da interação dessas variáveis através de planejamento experimental 22 com três repetições no ponto central (em duplicata). Análises de umidade (método gravimétrico), sólidos solúveis (refratômetro), açúcares totais (cromatografia líquida de alta eficiência) foram realizadas ao longo do processo de desidratação osmótica, enquanto que, as análises de carotenoides totais (espectrofotômetro), atividade de água (método higrométrico) e cor (escala CIELAB) foram realizadas para a fruta in natura e após 10 horas de processamento. Adicionalmente, testes utilizando uma sonda de ultrassom (frequência de 20 KHz, amplitude de 80 % durante 30 minutos) como pré-tratamento ao processo de desidratação osmótica foram realizados, a fim de aumentar a permeabilidade da casca cerosa desta fruta. Além disso, foram realizadas análises de atividade de água e da viscosidade das soluções osmóticas utilizadas neste trabalho. Os resultados mostraram que a utilização da sonda de ultrassom como pré-tratamento não apresentou diferenças estatisticamente significativas para nenhum dos parâmetros estudados, dentro da faixa de temperatura e concentração avaliadas. O modelo de Rastogi & Raghavarao mostrou-se adequado para a determinação do conteúdo de umidade e de sacarose no equilíbrio, assim como a utilização do modelo de difusão da Segunda Lei de Fick para a determinação da difusividade mássica efetiva da água e da sacarose na physalis usando os cinco primeiros termos da série. A difusividade mássica efetiva da água variou de 2,44 - 7,60 x 10-10 m2 s-1, enquanto que a da sacarose variou de 2,13 - 3,20 x 10-10 m2 s-1. Dentre todas as condições estudadas no planejamento experimental, o processo de desidratação osmótica mostrou-se mais eficiente quando realizado na temperatura de 70 C e concentração da solução osmótica de 70 g por 100 g de solução. Nessa condição experimental houve uma elevada perda de água (aproximadamente 83 %), além de uma redução estatisticamente significativa na atividade de água da fruta (passando de 0,979 para 0,872 após 10 horas), no entanto, ocorreu a maior perda de carotenoides totais (aproximadamente 50 %). Nessa condição experimental, a matriz do tecido da physalis sofreu alterações que foram comprovadas através da análise microestrutural realizada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Adicionalmente, verificou-se que nenhum dos tratamentos realizados promoveu modificações visualmente perceptíveis na diferença global de cor (ΔE*) devido ao processo de desidratação osmótica. / Physalis peruviana Linnaeus is considered to be an exotic fruit, with a high cost of commercialization, especially in international markets. Its nutraceutical properties and increased productivity in the state of Rio Grande do Sul, associated with its high perishability defined the goal of this work is the following: to study the process of mass transfer during the osmotic dehydration of physalis. It is noteworthy that several studies have evaluated the properties of the bioactive compounds of physalis both in vitro and in vivo; however, there is a shortage of information in the literature regarding the industrialization of physalis. In this work the osmotic dehydration of physalis was carried out evaluating the effects of temperature (ranging from 40 to 70 °C), osmotic sucrose solution concentration (ranging from 40 to 70 g per 100 g solution) and the interaction of these variables by a 22 experimental design, with three replicates at the center point (in duplicate). Analyses of moisture content (gravimetric method), soluble solids (refractometer) and total sugars (high performance liquid chromatography - HPLC) were performed along the osmotic dehydration process. Content of total carotenoids (spectrophotometer), water activity (hygrometric method) and color (CIELAB scale) were analyzed for the fresh fruit and after 10 hours of processing. In addition, tests using an ultrasound probe (frequency 20 kHz, amplitude of 80 % for 30 minutes) as a pretreatment for the process of osmotic dehydration were performed to increase the permeability of the waxy skin of this fruit. Furthermore, analyses of the water activity and viscosity of the osmotic solutions used were carried out. The results show that the use of the ultrasound probe as a pre-treatment did not yield statistically significant differences for any of the parameters studied within the temperature range at the concentrations assessed. The model of Rastogi & Raghavarao proved to be suitable for the determination of equilibrium content; Fick's Second Law was satisfactorily used to determine the effective diffusivity of water and sucrose for a spherical geometry. Thus, the effective diffusivity of water was calculated and ranged from 2.44 to 7.60 x 10-10 m2 s-1, while that of sucrose ranged from 2.13 to 3.20 x 10-10 m2 s-1. Among all conditions studied in the experimental design, the osmotic dehydration process was more efficient when performed at a temperature of 70 °C and an osmotic solution concentration of 70 g per 100 g of solution. In these conditions, there was a high water loss (approximately 83 %) and a statistically significant reduction in the water activity of this fruit (from 0.979 to 0.872 after 10 hours); however, the greatest loss of total carotenoids (approximately 50 %) was observed. Under this experimental condition, the tissue matrix of physalis suffered structural changes, as proven through Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis. Additionally, it was found that none of the treatments performed promoted visually perceptible changes in the overall color difference (ΔE*) due to processing.

abstract: Air pollution has been linked to various health problems but how different air pollutants and exposure levels contribute to those diseases remain largely unknown. Researchers have mainly relied on data from government air monitoring stations to study the health effects of air pollution exposure. The limited information provided by sparse stations has low spatial and temporal resolution, which is not able to represent the actual exposure of individuals. A tool that can accurately monitor personal exposure provides valuable data for epidemiologists to understand the relationship between air pollution and certain diseases. It also allows individuals to be aware of any ambient air quality issues and prevent air pollution exposure. To build such a tool, sensors with features of fast response, small size, long lifetime, high sensitivity, high selectivity, and multi-analyte sensing are of great importance. In order to meet these requirements, three generations of novel colorimetric sensors have been developed. The first generation is mosaic colorimetric sensors based on tiny sensor blocks and by detecting absorbance change after each air sample injection, the target analyte concentration can be measured. The second generation is a gradient-based colorimetric sensor. Lateral transport of analytes across the colorimetric sensor surface creates a color gradient that shifts along the transport direction over time, and the sensor tracks the gradient shift and converts it into analyte concentration in real-time. The third generation is gradient-based colorimetric arrays fabricated by inkjet-printing method that integrates multiple sensors on a miniaturized sensor chip. Unlike traditional colorimetric sensors, such as detection tubes and optoelectronic nose, that are typically for one-time use, the presented three generations of colorimetric sensors aim to continuously monitor multiple air pollutants and the sensor lifetime and fabrication methods have been improved over each generation. Ozone, nitrogen dioxide, formaldehyde and carbon monoxide are chosen as analytes of interest. The performance of sensors has been validated in the lab and field tests, proving the capability of the sensors to be used for personal exposure monitoring. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Chemistry 2019

A controlled assembly of natural beta-cyclodextrin modified Au NPs mediated by dopamine is demonstrated. Furthermore, a simple and sensitive colorimetric detection for dopamine is established by the concentration-dependent assembly.

<p>  </p> <p>In this study, we present advancements in smart contact lenses, highlighting their potential as minimally or non-invasive diagnostic and drug delivery platforms. The eyes, rich in physiological and diagnostic data, make contact lens sensors an effective tool for disease diagnosis. These sensors, particularly smart contact lenses, can measure various biomolecules like glucose, urea, ascorbate, and electrolytes (Na+, K+, Cl-, HCO3-) in ocular fluids, along with physical biomarkers such as movement of the eye, intraocular pressure (IOP) and ocular surface temperature (OST).</p> <p>The study explores the use of continuous, non-invasive contact lens sensors in clinical or point-of-care settings. Although promising, their practical application is hindered by the developmental stage of the field. This thesis addresses these challenges by examining the integration of contact lens sensors, covering their working principle, fabrication, sensitivity, and readout mechanisms, with a focus on monitoring glaucoma and eye health conditions like dry eye syndrome and inflammation.</p> <p>Our design adapts these sensors to fit various corneal curvatures and thicknesses. The lenses can visually indicate IOP through microfluidic channels' mechanical deformation under ambulatory conditions. We also introduce a colorimetric hydrogel tear fluid sensor that detects pH, electrolytes, and ocular surface temperature, indicating conditions like dry eye disease and inflammation.</p> <p>The evaluation of these contact lens sensors includes in vivo/vitro biocompatibility, ex vivo functionality studies, and in vivo safety assessments. Our comprehensive analysis aims to enhance the practicality and effectiveness of smart contact lenses in ophthalmic diagnostics and therapeutics.</p>

Toxoplasma gondii é um protozoário pertencente ao filo Apicomplexa, de distribuição mundial, e que infecta diversas espécies hospedeiros, como mamíferos e aves, possuindo como hospedeiros definitivos o gato e outros felídeos, enquanto o homem e outros animais são os seus hospedeiros intermediários. O tratamento é feito, na maioria das vezes, com uma combinação de sulfadiazina e pirimetamina, agindo na via metabólica do ácido fólico, o qual é necessário para a biossíntese de purinas, pirimidinas e certos aminoácidos. Propusemos estabelecer um protocolo de avaliação sobre esse protozoário, assim como padronizarmos uma metodologia por espectroscopia para uma rápida avaliação ou triagem de substâncias potencialmente ativas contra o parasito. Verificamos a atividade das substâncias ácido ursólico e ácido oleanóico, as quais já demonstraram atividade biológica sobre outras espécies de protozoários, como Plasmodium, Trypanosoma cruzi e Leishmania sp. em sistemas in vitro e in vivo. A metodologia colorimétrica pelo MTT, pelo Alamar Blue®, do kit CyQUANT® NF e a contagem manual em meio líquido das formas taquizoítas do parasito em ensaios biológicos in vitro mostram-se inviáveis, pois há grande dificuldade em manter a integridade do parasita em meio de cultura líquido, o qual se mostra sensível à adição de qualquer outro componente que não aqueles necessários para manter sua viabilidade em ambiente extracelular. O ácido ursólico mostrou-se potencialmente ativo in vitro sobre formas intracelulares de T. gondii. Entretanto, o contato de células infectadas com as substâncias avaliadas por um período de 48 horas não resultou em diminuição mais acentuada na porcentagem de células infectadas do que a ocorrida no tratamento de 24 horas. A comparação dos resultados do tratamento pós infecção celular por 24 horas e do pré-tratamento das formas taquizoítas houve diferenças significativas, indicando principalmente maior ação do pré-tratamento sobre T. gondii. Quando administrado na dose de 7 mg/kg/ dia a camundongos infectados, o ácido ursólico não apresentou atividade sobre o parasita. / Toxoplasma gondii is an Apicomplexa protozoan, of worldwide distribution, that infects several species, from mammalians to birds; its definitive hosts are the cats and other felines, while man and other animals are considered as intermediate hosts. Treatment is, generally, a combination of sulfadiazine and pyrimethamine, triggering the metabolic pathway of folic acid, which is necessary for certain purines, pirimidines and aminoacids biosynthesis. We have proposed an evaluation protocol on this protozoan, and also to establish a methodology by spectroscopy for rapid evaluation of pottentialy bioactive substances against the parasite. The ursolic acid and oleanoic acid bioactivity were tested. These substances have already demonstrated to be effective on another protozoan species, like Plasmodium, Trypanosoma cruzi e Leishmania sp., either in vitro or in vivo. The colorimetric methodology by MTT, Alamar Blue®, CyQUANT® NF kit and manual counting of tachyzoite forms in liquid culture medium showed to be unviable, because there is a great difficult to maintain the parasite viability in liquid culture medium, wich one is sensible to addition of any other component different of that necessary for its survival in extracelular ambient. Ursolic acid was pottentialy active on T. gondii intracellular forms. However, the infected cells in contact with the tested substances for a period of 48 hours did not show a statistical greater reduction as compared to infected cells which underwent treatment for 24 hours. Significant results were observed when comparing pre-treatment of tachyzoite forms and treatment for 24 hours post-cellular infection. Our data pointed in the direction that pre-treatment exerted a higher effectiveness. Any parasiticidal activity was observed when ursolic acid on a concentration of 7 mg/kg/day was administered to infected mice.

Esta tese apresenta os estudos e esforços visando ao desenvolvimento de sensores químicos para aplicações diversas na área forense. Foram desenvolvidos métodos eletroanalíticos para detecção e quantificação de alguns compostos comumente encontrados na adulteração de amostras de drogas de abuso (procaína, fenacetina, aminopirina, paracetamol, levamisol), além da cocaína e estudos fundamentais sobre o comportamento eletroquímico desses compostos. Empregaram-se também métodos eletroquímicos para quantificação de compostos tóxicos e perigosos como explosivos (ácido pícrico) e melamina por exemplo. Os trabalhos utilizando sensores eletroquímicos contemplam modificações eletroquímicas das superfícies eletródicas, utilização de sensores com polímeros molecularmentes impressos (MIP) e eletrodos descartáveis em papel utilizando diferentes técnicas voltamétricas e amperométricas, eletrodo disco rotatório (EDR) e microbalança de cristal de quartzo. Além da fabricação de dispositivos analíticos descartáveis em papel empregando detecção eletroquímica utilizou-se também a detecção colorimétrica para quantificação de alguns dos principais adulterantes de amostras de apreensão de cocaína, como procaína e fenacetina, bem como análises e discriminações de compostos explosivos (peroxi e nitro compostos) nessas plataformas portáteis e de baixo custo. Os métodos foram sempre desenvolvidos visando característicos como: facilidade, praticidade, baixo custo e portabilidade para análises diretamente no local de medida com mínima infraestrutura laboratorial. Por fim, são apresentados alguns estudos realizados durante estágio de pesquisa no exterior (Universidade da Califórnia - San Diego (UCSD)) na área de Wearable Sensors, em que foram desenvolvidos métodos para análises de micronutrientes no suor (zinco) e um metabólito (ácido úrico) na saliva usando sensores aplicados diretamente no corpo humano. / This thesis shows studies and efforts to the development of chemical sensors for different applications in the forensic field. Electroanalytical methods were developed for detection and quantification of some compounds (procaine, phenacetin, aminopyrine, acetaminophen, levamisole) commonly found in the drug of abuse adulteration process and cocaine, as well as, fundamental studies about the electrochemical behavior of these compounds. It was also employed electrochemical methods for quantification of hazardous compounds such as explosives (picric acid) and melamine. Analytical methods with electrochemical sensors included electrochemical modification of electrodic surfaces, molecularly imprinted polymers (MIP), and paper disposable electrochemical devices using different voltammetric and amperometric techniques, rotating disc electrode (RDE) and quartz crystal microbalance. In addition to the fabrication of paper disposable analytical devices with electrochemical detection, it was also used the colorimetric detection to quantify some of the major adulterants in cocaine seizure samples, such as procaine and phenacetin, as well as analysis and discrimination of explosive compounds (peroxy and nitro explosives) in these low cost portable platforms. All proposed methods were always developed aming at theses characteristics: ease, convenience, low cost and portability for analysis directly at the measurement site with minimal laboratory infrastructure. Finally, we presented some studies conducted during research internship abroad (University of California - San Diego (UCSD)) in the area of Wearable Sensors, which have been developed methods for micronutrient analysis in sweat (Zn) and a metabolite (Uric Acid) in saliva using sensors applied directly to the human body

A falta de acesso à água potável ainda é um problema de saúde pública no Brasil. O desenvolvimento de novos métodos analíticos de baixo custo para o reconhecimento de amostras contaminadas é uma necessidade, pois análises laboratoriais estão fora da realidade socioeconômica da população mais vulnerável. Visando contribuir para a resolução deste problema, esta tese apresenta esforços para o desenvolvimento de métodos de baixo custo para a análise de qualidade de águas ambientais. Foi estudada a associação de ferramentas quimiométricas com sensores voltamétricos para tentar discriminar amostras de águas contaminadas com espécies eletroativas. O modelo desenvolvido foi capaz de discriminar de forma satisfatória amostras contaminadas contendo chumbo(II), cobre(II), zinco(II) e nitrito. Os esforços para a redução do custo das análises também focaram no desenvolvimento de sensores com materiais de baixo custo. Um dos dispositivos voltamétricos propostos foi capaz de quantificar metais tóxicos e pesticidas, utilizando papel, grafite e cera. Foi desenvolvido também um sistema de agitação por som que resultou em um aumento significativo da sensibilidade dos dispositivos voltamétricos portáteis permitindo a quantificação de chumbo(II) até 48 nmol L-1, cádmio(II) até 370 nmol L-1 e zinco(II) até 340 nmol L-1. Outro sensor voltamétrico foi confeccionado utilizando apenas papelão como matéria prima, para o qual um laser de CO2 foi utilizado pela primeira vez com o intuito de pirolisar a superfície do papelão gerando estruturas de carbono condutoras. Sensores colorimétricos em papel foram testados com sucesso para a quantificação de fluoreto até 500 &#181;mol L-1 em amostras de água mineral utilizando fotografias retiradas por um telefone celular para a construção de modelos12 de calibração. Com outro sistema colorimétrico em papel foi possível medir o pH de amostras utilizando um método de calibração multivariada. Como mostrado neste trabalho, o desenvolvimento e a integração dos dispositivos analíticos em papel é uma alternativa abrangente, confiável e de baixo custo para a análise da qualidade de águas ambientais. / The lack of access to safe water remains as a public health problem in Brazil. The development of new analytical methods for low cost contaminated samples recognition is necessary since the complete laboratorial procedures are away from the reality of the most socioeconomic vulnerable population. In order to contribute to solve this problem, this thesis shows our efforts to develop new low-cost analytical methods to evaluate environmental waters quality. The combination of chemometric tools with voltammetric sensors was studied to discriminate contaminated water samples with electroactive species. The proposed model was able to discriminate potable and contaminated samples containing lead(II), copper(II), zinc(II) and nitrite species. Efforts to reduce the analysis cost have also focused on the development of sensors using low-cost materials. A proposed voltammetric device fabricated with paper, graphite and wax was able to quantify heavy metals and pesticides. The use of a sound agitation system for the portable voltammetric devices resulted in a significant increase in the sensitivity allowing the quantification of lead(II) above 48 nmol L-1, cadmium(II) above 370 nmol L-1 e and zinc(II) above 340 nmol L-1 . Another voltammetric sensor was made for the first time using only cardboard as material and a CO2 laser to pyrolyze the cardboard surface generating conductive carbon structures. Paper colorimetric sensors were successfully tested for fluoride quantification in spring water samples based on photographs taken by a smartphone with a LOQ of 500 &#181;mol L-1. Another paper colorimetric system was capable to measure the pH of samples using a multivariate calibration method. As shown in this thesis, the development and integration of analytical paper-based devices is a reliable and low-cost alternative for water quality analysis

A falta de acesso à água potável ainda é um problema de saúde pública no Brasil. O desenvolvimento de novos métodos analíticos de baixo custo para o reconhecimento de amostras contaminadas é uma necessidade, pois análises laboratoriais estão fora da realidade socioeconômica da população mais vulnerável. Visando contribuir para a resolução deste problema, esta tese apresenta esforços para o desenvolvimento de métodos de baixo custo para a análise de qualidade de águas ambientais. Foi estudada a associação de ferramentas quimiométricas com sensores voltamétricos para tentar discriminar amostras de águas contaminadas com espécies eletroativas. O modelo desenvolvido foi capaz de discriminar de forma satisfatória amostras contaminadas contendo chumbo(II), cobre(II), zinco(II) e nitrito. Os esforços para a redução do custo das análises também focaram no desenvolvimento de sensores com materiais de baixo custo. Um dos dispositivos voltamétricos propostos foi capaz de quantificar metais tóxicos e pesticidas, utilizando papel, grafite e cera. Foi desenvolvido também um sistema de agitação por som que resultou em um aumento significativo da sensibilidade dos dispositivos voltamétricos portáteis permitindo a quantificação de chumbo(II) até 48 nmol L-1, cádmio(II) até 370 nmol L-1 e zinco(II) até 340 nmol L-1. Outro sensor voltamétrico foi confeccionado utilizando apenas papelão como matéria prima, para o qual um laser de CO2 foi utilizado pela primeira vez com o intuito de pirolisar a superfície do papelão gerando estruturas de carbono condutoras. Sensores colorimétricos em papel foram testados com sucesso para a quantificação de fluoreto até 500 &#181;mol L-1 em amostras de água mineral utilizando fotografias retiradas por um telefone celular para a construção de modelos12 de calibração. Com outro sistema colorimétrico em papel foi possível medir o pH de amostras utilizando um método de calibração multivariada. Como mostrado neste trabalho, o desenvolvimento e a integração dos dispositivos analíticos em papel é uma alternativa abrangente, confiável e de baixo custo para a análise da qualidade de águas ambientais. / The lack of access to safe water remains as a public health problem in Brazil. The development of new analytical methods for low cost contaminated samples recognition is necessary since the complete laboratorial procedures are away from the reality of the most socioeconomic vulnerable population. In order to contribute to solve this problem, this thesis shows our efforts to develop new low-cost analytical methods to evaluate environmental waters quality. The combination of chemometric tools with voltammetric sensors was studied to discriminate contaminated water samples with electroactive species. The proposed model was able to discriminate potable and contaminated samples containing lead(II), copper(II), zinc(II) and nitrite species. Efforts to reduce the analysis cost have also focused on the development of sensors using low-cost materials. A proposed voltammetric device fabricated with paper, graphite and wax was able to quantify heavy metals and pesticides. The use of a sound agitation system for the portable voltammetric devices resulted in a significant increase in the sensitivity allowing the quantification of lead(II) above 48 nmol L-1, cadmium(II) above 370 nmol L-1 e and zinc(II) above 340 nmol L-1 . Another voltammetric sensor was made for the first time using only cardboard as material and a CO2 laser to pyrolyze the cardboard surface generating conductive carbon structures. Paper colorimetric sensors were successfully tested for fluoride quantification in spring water samples based on photographs taken by a smartphone with a LOQ of 500 &#181;mol L-1. Another paper colorimetric system was capable to measure the pH of samples using a multivariate calibration method. As shown in this thesis, the development and integration of analytical paper-based devices is a reliable and low-cost alternative for water quality analysis

Esta tese apresenta os estudos e esforços visando ao desenvolvimento de sensores químicos para aplicações diversas na área forense. Foram desenvolvidos métodos eletroanalíticos para detecção e quantificação de alguns compostos comumente encontrados na adulteração de amostras de drogas de abuso (procaína, fenacetina, aminopirina, paracetamol, levamisol), além da cocaína e estudos fundamentais sobre o comportamento eletroquímico desses compostos. Empregaram-se também métodos eletroquímicos para quantificação de compostos tóxicos e perigosos como explosivos (ácido pícrico) e melamina por exemplo. Os trabalhos utilizando sensores eletroquímicos contemplam modificações eletroquímicas das superfícies eletródicas, utilização de sensores com polímeros molecularmentes impressos (MIP) e eletrodos descartáveis em papel utilizando diferentes técnicas voltamétricas e amperométricas, eletrodo disco rotatório (EDR) e microbalança de cristal de quartzo. Além da fabricação de dispositivos analíticos descartáveis em papel empregando detecção eletroquímica utilizou-se também a detecção colorimétrica para quantificação de alguns dos principais adulterantes de amostras de apreensão de cocaína, como procaína e fenacetina, bem como análises e discriminações de compostos explosivos (peroxi e nitro compostos) nessas plataformas portáteis e de baixo custo. Os métodos foram sempre desenvolvidos visando característicos como: facilidade, praticidade, baixo custo e portabilidade para análises diretamente no local de medida com mínima infraestrutura laboratorial. Por fim, são apresentados alguns estudos realizados durante estágio de pesquisa no exterior (Universidade da Califórnia - San Diego (UCSD)) na área de Wearable Sensors, em que foram desenvolvidos métodos para análises de micronutrientes no suor (zinco) e um metabólito (ácido úrico) na saliva usando sensores aplicados diretamente no corpo humano. / This thesis shows studies and efforts to the development of chemical sensors for different applications in the forensic field. Electroanalytical methods were developed for detection and quantification of some compounds (procaine, phenacetin, aminopyrine, acetaminophen, levamisole) commonly found in the drug of abuse adulteration process and cocaine, as well as, fundamental studies about the electrochemical behavior of these compounds. It was also employed electrochemical methods for quantification of hazardous compounds such as explosives (picric acid) and melamine. Analytical methods with electrochemical sensors included electrochemical modification of electrodic surfaces, molecularly imprinted polymers (MIP), and paper disposable electrochemical devices using different voltammetric and amperometric techniques, rotating disc electrode (RDE) and quartz crystal microbalance. In addition to the fabrication of paper disposable analytical devices with electrochemical detection, it was also used the colorimetric detection to quantify some of the major adulterants in cocaine seizure samples, such as procaine and phenacetin, as well as analysis and discrimination of explosive compounds (peroxy and nitro explosives) in these low cost portable platforms. All proposed methods were always developed aming at theses characteristics: ease, convenience, low cost and portability for analysis directly at the measurement site with minimal laboratory infrastructure. Finally, we presented some studies conducted during research internship abroad (University of California - San Diego (UCSD)) in the area of Wearable Sensors, which have been developed methods for micronutrient analysis in sweat (Zn) and a metabolite (Uric Acid) in saliva using sensors applied directly to the human body

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Renata Olegario.pdf: 5279781 bytes, checksum: 47c1e5b7166f5caec9a3a371cfe659e3 (MD5) Previous issue date: 2012-03-02 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study focused on the Cerium oxide (CeO2) based pigmenting systems, doped with Praseodymium oxide (Pr6O11) and hematite (Fe2O3 – iron oxide) synthesized through the solid state reaction (OM – oxide mixture) and the Pechini method. Simultaneously, CeO2-Pr6O11-Fe2O3 ternary system pigments were synthesized through OM, with the addition of mineralizers. The samples synthesized through OM were wet homogeneized, in isopropyl alcohol, in a horizontal ball mill for 18 hours and dried in oven at 110 C, then thermally treated at 1300 ºC for 3 hours. In samples synthesized through the Pechini method, the process started from the synthesis of the polymeric resin, formed by the citric acid reaction, glycol ethyl, water and the desired oxide salts, kept in thermal blanket at 150 C, under constant agitation for 2 hours, following two thermal treatments at 300 C for 2 hours, and then one at 900 C for 3 hours. After the thermal treatment the pigmenting systems were characterized through XRD, UV-Vis reflectance spectroscopy, scanning electronic microscopy, Raman spectroscopy and thermal analysis, determining the phases present, the colorimetric parameters, band gap values, micro-structural agglomerations and thermal and chemical stability to glass enamel. Single phase pigments were obtained in the binary system CeO2-Pr6O11, with addition of up to 10% Pr6O11 synthesized through OM and up to 3% Pr6O11 synthesized through the Pechini method, whereas the binary system CeO2-Fe2O3, presented single phase only in OM synthesis, with concentrations up to 2% of Fe2O3. More intense shades were obtained in pigments with addition of up to 5% mol praseodymium oxide in the CeO2-Pr6O11 system, and with up to 3% mol iron oxide in the CeO2-Fe2O3 system. The ternary system CeO2-Pr6O11-Fe2O3 presented secondary phase PrFeo3, remaining this phase even with the addition of mineralizers. The pigments applied to low temperature frits (LTF) and windscreen glass (WSG) showed chemically and thermally resistant at 800 C, free of surface defects on the ceramic plates, presenting better dispersion and color homogeneity. / A presente pesquisa estudou os sistemas pigmentantes à base de óxido de cério (CeO2) dopados com óxido de praseodímio (Pr6O11) e hematita (Fe2O3 - óxido de ferro), sintetizados pelo método de reação de estado sólido (mistura de óxidos - MO) e pelo método Pechini. Paralelamente foram sintetizados pelo método MO, pigmentos do sistema ternário CeO2-Pr6O11-Fe2O3 com adição de mineralizadores. As amostras sintetizadas por MO foram homogeneizadas a úmido, em álcool isopropílico, em um moinho de bolas horizontal por 18 horas e secas em estufa a 110 C, e tratadas termicamente a 1300 C por 3 horas. Nas amostras sintetizadas pelo método Pechini partiu-se da síntese da resina polimérica, formada pela reação de ácido cítrico, etileno glicol, água e os sais contendo os íons metálicos dos óxidos pretendidos, mantida em manta térmica a 150 C, sob agitação constante, por 2 horas, sendo tratadas termicamente duas vezes a 300 C por 2 horas, e, na sequência, a 900 C por 3 horas. Após tratamento térmico os sistemas pigmentantes foram caracterizados por difração de raios X, espectroscopia de reflectância na região do UV-Vis, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Raman e análise térmica, sendo determinadas as fases presentes, os parâmetros colorimétricos, valores de band gap, aglomerações micro estruturais e a estabilidade térmica e química frente à esmaltação vítrea. Pigmentos de fase única foram obtidos no sistema binário CeO2-Pr6O11, com adição de até 10% de Pr6O11 sintetizado por MO e com até 3% de Pr6O11 sintetizado por Pechini; já no sistema binário CeO2-Fe2O3, fase única somente em sínteses por MO, com concentrações até 2% de Fe2O3. Tonalidades mais intensas foram obtidas nos pigmentos com adição de até 5% mol de óxido de praseodímio no sistema CeO2-Pr6O11, e com adição de até 3% mol de óxido de ferro no sistema CeO2-Fe2O3. O sistema ternário CeO2-Pr6O11-Fe2O3 apresentou fase secundária PrFeO3, persistindo esta fase mesmo com adição de mineralizadores. Os pigmentos aplicados em frita de baixa temperatura (FBT) e vidro de pára-brisa (VPB) se mostraram resistentes química e termicamente a 800 ºC, sem presença de defeitos superficiais nas placas cerâmicas, apresentando melhor dispersão e homogeneidade da cor.