Orientador: Lauro Tatsuo Kubota / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-24T12:03:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santhiago_Murilo_D.pdf: 3375339 bytes, checksum: 5d945dd23cfef732a3e3d083685bedc0 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho descreve-se a construção e aplicação de dispositivos analíticos 2D e 3D à base de papel com detecção eletroquímica (ePAD). Os dispositivos foram construídos empregando o método de impressão com cera e diferentes tipos de papéis. Eletrodos de ouro foram utilizados juntamente com o conceito da separação cromatográfica em dispositivos microfluídicos. No canal microfluídico à base de papel foi possível realizar a separação de ácido ascórbico e dopamina em 14 minutos. A necessidade por processos de fabricação mais simples e de baixo custo nos motivou a estudar eletrodos de carbono em ePADs. Assim, eletrodos de grafite de lapiseira foram selecionados visando o desenvolvimento de um biossensor para glicose. O biossensor apresentou uma excelente resposta eletroquímica e um tempo de análise de 4 minutos. O mesmo eletrodo de grafite foi acoplado com um sistema de informação para determinação de p-nitrofenol. Assim, foi possível detectar 1,0 mmol L de p-nitrofenol em amostras de água e analisar/interpretar os resultados empregando um celular. Por fim, a necessidade por sistemas eletroquímicos com menores limites de detecção nos impulsionou a fabricar microeletrodos de pasta de carbono. Os microeletrodos foram fabricados em folhas de transparência e acoplados no papel empregando uma configuração do tipo sanduíche. Os dispositivos foram caracterizados eletroquimicamente na presença de cisteína e apresentaram uma constante cinética de 10 L mol s. Um limite de detecção de 4,8 mmol L para cisteína foi obtido empregando um arranjo de microeletrodos. Por fim, os microeletrodos de pasta de carbono foram utilizados para a construção de um biossensor visando a determinação de metil paration. O ePAD foi construído de modo a acomodar o substrato (acetiltiocolina) e a enzima (acetilcolinesterase) no mesmo dispositivo / Abstract: This thesis describes the construction and application of 2D and 3D electrochemical paper-based analytical devices (ePADs). The devices were constructed using the wax printing method and different types of papers. Gold electrodes were employed along with the concept of chromatographic separation in microfluidic devices. By using the paper-based microfluidic channel it was possible to perform the separation of ascorbic acid and dopamine in 14 minutes. The need for simpler and low cost manufacturing processes motivated us to study carbon electrodes in ePADs. Thus, pencil graphite electrodes were selected for the development of a biosensor for glucose. The biosensor exhibited excellent electrochemical response and analysis time of 4 minutes. The same graphite electrode was coupled to an information system for the determination of p-nitrophenol. Thus, it was possible to detect 1.0 mmol L of p-nitrophenol in water samples and analyze/interpret the results using a smartphone. Finally, the need for electrochemical systems with lower limits of detection made us to search for carbon paste microelectrodes. The microelectrodes were fabricated on transparency sheets and coupled on paper using a sandwich-type configuration. The devices were characterized electrochemically in the presence of cysteine and had a rate constant of 10 L mol s. A detection limit of 4.8 mmol L for cysteine was obtained using an array of microelectrodes. By last, carbon paste microelectrodes were used to construct a biosensor in order to determine methyl parathion. The ePAD was constructed to accommodate the substrate (acetylthiocholine ) and enzyme ( acetylcholinesterase ) in the same device / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências

Orientador: Lauro Tatsuo Kubota / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T19:48:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Passos_RafaelaFernandaCarvalhal_D.pdf: 3256536 bytes, checksum: 0fc4c2467e2c741531641a57e7a10925 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho apresenta o esforço dispendido na construção e caracterização de transdutores eletroquímicos sobre poliéster e papel, e também demonstra o emprego destas células eletroquímicas descartáveis no desenvolvimento de um biossensor para análises rápidas de salicilato em sangue, bem como a criação de um dispositivo de separação associado à detecção eletroquímica em papel. Cada célula eletroquímica é composta por um conjunto de três eletrodos de filmes finos construídos em ouro sobre poliéster ou papel cromatográfico por meio das técnicas de sputtering e electron-beam, respectivamente. Foi realizada a caracterização voltamétrica dos sistemas eletródicos empregando sondas redox como hexacianoferrato(II) de potássio, hexacianoferrato(III) de potássio e ácido ferrocenomonocarboxílico em meio eletrolítico, a fim de verificar a eletroatividade dos mesmos. Foi possível verificar que mesmo apresentando maior área eletroativa, os eletrodos de filmes finos construídos sobre papel apresentam uma menor densidade de corrente para as sondas redox em comparação com a célula eletroquímica construída em poliéster. Isto se deve à retenção das espécies eletroativas na fibra de celulose, fato que diminui a disponibilidade da espécie na superfície eletródica. Foi desenvolvido um biossensor amperométrico para a determinação de salicilato em sangue. O biossensor se baseia no emprego da enzima Salicilato hidroxilase imobilizada sobre a célula eletroquímica plástica. As condições experimentais otimizadas consistem em utilizar uma solução eletrolítica de tampão fosfato em pH 7,6 com 0,5 mmol L de NADH e 300 mV vs. Au como potencial aplicado durante as medidas. O biossensor apresentou adequada sensibilidade (97,4 nA/mmol L de salicilato) e faixa linear de resposta para o analito (1,25 10 to 1,0 10 mol L). O desempenho do biossensor foi verificado na determinação de salicilato em amostras de sangue dopadas com o analito e os resultados foram estatisticamente equivalentes àqueles obtidos com o método espectrofotométrico de Trinder em um nível de confiança de 95%. O dispositivo de separação cromatográfica em papel associado à detecção eletroquímica foi desenvolvido empregando a célula eletroquímica plástica e a célula eletroquímica sobre papel. O desempenho dos dispositivos foi avaliado na separação e quantificação de ácido úrico e áscórbico presentes em mistura. O método desenvolvido é uma alternativa para a determinação de compostos eletroativos em que o baixo custo e a simplicidade são essenciais / Abstract: This paper presents the efforts to the construction and characterization of electrochemical transducers on polyester and paper, and also demonstrates the use of these disposable electrochemical cells in the development of a biosensor for rapid analysis of salicylate in blood as well as the creation of a separation device associated electrochemical detection on paper. Each electrochemical cell consists of a set of three electrodes made of gold thin films on polyester or chromatographic paper using sputtering and electron-beam techniques, respectively. The electrochemical characterization of the systems with redox probes as potassium hexacyanoferrate(II), potassium hexacyanoferrate(III) and ferrocene monocarboxylic acid was performed in the electrolyte solution in order to evaluate the electroactivity of them. It was verified that even with higher electroactive area, the electrodes of thin films built on paper have a lower current density for the redox probes in comparison with the electrochemical cell constructed on polyester. This is due to retention of electroactive species in the cellulose fiber, a fact that reduces the availability of those species on the transducer surface. We developed an amperometric biosensor for the determination of salicylate in blood. The biosensor is based on the use of the salicylate hydroxylase enzyme immobilized on plastic electrochemical cell. The determined optimized experimental conditions are: an electrolyte solution of phosphate buffer at pH 7.6 with 0.5 mmol L of NADH and 300 mV vs. Au as the applied potential during the measurements. The biosensor showed adequate sensitivity (97.4 nA / mmol L salicylate) and linear response range for the analyte (1.25 10 to 1.0 10 mol L). The performance of the biosensor was found in the determination of salicylate in blood samples spiked with the analyte and the results were statistically equivalent to those obtained with the Trinder¿s spectrophotometric method, with a 95% confidence level. Prototypes of microfluidic paper-based separation devices with amperometric detection were developed and evaluated. The chromatographic separation on paper associated with electrochemical detection was developed using the plastic electrochemical cell and the gold electrochemical cell on paper. The performance of both devices was evaluated for separation and quantification of uric acid and ascorbic acid presented in the mixtures. The method is an alternative for the determination of electroactive compounds when low cost and simplicity are essential / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências