Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2015. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-02-15T11:46:31Z No. of bitstreams: 1 2015_LaizOliveiraMagalhaes.pdf: 3662735 bytes, checksum: aa0ab1f8c6445e875927f84003af42c2 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-02-15T16:31:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_LaizOliveiraMagalhaes.pdf: 3662735 bytes, checksum: aa0ab1f8c6445e875927f84003af42c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-15T16:31:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_LaizOliveiraMagalhaes.pdf: 3662735 bytes, checksum: aa0ab1f8c6445e875927f84003af42c2 (MD5) / Este trabalho descreve o desenvolvimento de microssistemas fluídicos de uretano-acrilato integrados com coluna empacotada para a extração em fase sólida com trocador aniônico e detecção fotométrica com correção do efeito Schlieren. Um diodo emissor de luz (LED) emitindo sequencialmente em diferentes comprimentos de onda (470, 530 e 625 nm) foi utilizado para adquirir o sinal referente apenas ao efeito Schlieren e outro sinal referente ao efeito e também ao analito, permitindo a correção pela subtração dos sinais. Foi demonstrado que o referido efeito é eliminado ou minimizado mesmo quando soluções de trabalho com elevadas diferenças de concentração são gerenciadas no interior do dispositivo, permitindo a determinação de íons NO2- em meios com elevada concentração de eletrólitos, Cr (VI) em meios com elevada acidez e Fe (II) em amostras de medicamentos com elevado teor de sacarose, propiciando, neste último caso, erros relativos menores que 10% por meio da comparação com o método de referência. Um dispositivo com microesferas de resina aniônica Dowex 1X8 foi construído empacotando-se manualmente o material sólido em um reservatório com dimensões de 25 × 2,0 × 1,0 mm, previamente ao procedimento de selagem. O microssistema proposto não apresentou entupimentos ou vazamentos na região da coluna e a sua aplicação à determinação de íons NO2- em águas superficiais do lago Paranoá (Brasília-DF) proporcionou um fator de pré-concentração de aproximadamente quatro vezes a partir de um volume de apenas 3,80 mL da solução da amostra, permitindo a detecção do analito na faixa de 0,05 a 0,20 mg L-1 com limite de detecção de 0,04 mg L-1 (0,01 mg L-1 N), o qual é cerca de 100 vezes inferior ao limite máximo estabelecido pela legislação brasileira (CONAMA 357). A repetibilidade para quatro injeções do padrão de 0,10 mg L-1 foi estimada em 5,35%. Adicionalmente, recuperações na faixa de 96 a 101% foram estimadas para o analito em todas as amostras avaliadas, demonstrando a possível aplicação do dispositivo para este tipo de análise a partir de um procedimento com baixo consumo de reagentes e pequena geração de resíduos. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work describes the development of urethane-acrylate fluidic microsystems integrated with packed column for solid phase extraction based on anionic exchanger and photometric detection with Schlieren effect correction. A lighting emitting diode (LED) that sequentially emits on different wavelengths (470, 530 e 625 nm) was used to acquire a signal referent to the schlieren effect only and other signal for the sum of the effect with the analyte response, providing the correction of the effect by subtraction of the two signals. It was demonstrated that the effect is eliminated or quite reduced even when working solutions with elevated differences on concentrations are managed inside the microfluidic devices, allowing the determination of NO2- in a medium with high electrolyte concentrations, Cr (VI) in solutions with high acidity and Fe (II) in solutions with great concentration of saccharose, allowing, in this last case, relative errors lower than 10% by the comparison with the reference method. A microfluidic device, containing micro-spheres of the anionic exchanger Dowex 1X8, was constructed by manually packing the solid phase on a photolithographed reservoir with dimensions of 25 × 2.0 × 1.0 mm prior the sealing of the structures. The proposed microsystem presents no clogging or leaking in the region of the packed column and its application for the determination of NO2- in surface waters of Paranoá Lake (Brasília-DF) provided a pre-concentration factor of approximately four fold, using only 3.80 mL of sample solution, permitting the detection of analyte in the concentration range of 0.05 a 0.20 mg L-1 with a limit of detection of 0.04 mg L-1 (0.01 mg L-1 N), which is approximately 100 times lower than the maximum concentration permited by Brazilian regulations (CONAMA 357). The repetibility for four injections of the 0.10 mg L-1 standart was estimated in 5,35%. In addition, recoveries in the range of 96 to 101% were estimated for the analyzed samples, demonstrating the possible application of the proposed device for nitrite analysis using a procedure with low consumption of reagents and reduced generation of residues.

A eletroforese capilar em microchips (µCE ou MCE) é uma forma diferente de eletroforese capilar que tem se desenvolvido muito nos últimos anos. Essa técnica usa microdispositivos feitos em placas que podem ser de vidro ou polímero contendo canais de dimensões micrométricas ao invés de um capilar de sílica. Ganhos significativos têm sido obtidos em termos de tempo de análise, volume manipulado, dimensões físicas, consumo energético e integrabilidade com outros sistemas. Neste trabalho foi empregada uma técnica diferente de microfabricação, usando toner de impressora laser e folhas de transparência para a construção de dispositivos para microfluídica. A técnica se mostra simples, rápida e excelente para prototipagem. Visando a aplicação desses microchips de toner-poliéster, esse trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de instrumentação para separações químicas usando microdispositivos de toner-poliéster. Fontes de alta-tensão e de corrente foram desenvolvidas usando módulos conversores de baixa para alta-tensão elétrica. As programações das fontes foram feitas usando tensões elétricas geradas por uma placa de aquisição de dados ou por um conversor digital-analógico (DAC) com uma interface de comunicação I2C. Todo o controle foi desenvolvido em sistema GNU/Linux. Um sistema de injeção hidrodinâmico também foi desenvolvido usando um compressor de ar de diafragma juntamente com um sistema de amortecimento pneumático de pulsações e tendo sua pressão interna estabilizada por uma coluna d\'água. Um medidor de pressão eletrônico foi desenvolvido, usando um sensor de pressão, e calibrado com um manômetro de coluna d\'água. Registros de pressão de -10, -1, +1 e +10cm de coluna d\'água em função de diferentes tempos de injeção foram feitos usando um software controlando o acionamento do injetor hidrodinâmico e efetuando leituras do medidor de pressão eletrônico. Os dados mostram que colunas d\'água de 10cm e tempos de injeção maiores que 3 segundos exibem um desvio padrão relativo (RSD) de aproximadamente 0,5% em módulo. uUma proposta diferente de construção de reservatórios é apresentada. Tal proposta usa mantas de silicone e um bloco de acrílico para a definição dos reservatórios. Observou-se que essa configuração promove o estrangulamento dos canais nas microestruturas de toner-poliéster. Assim, a configuração de colagem de reservatórios por pedaços de tubos, mostrou-se melhor para uso com dispositivos de toner-poliéster descartáveis. Uma nova forma de confecção de eletrodos para detecção condutométrica sem contato acoplada capacitivamente (C4D) foi desenvolvida usando placas de circuito impresso (PCB). Após a confecção dos eletrodos pelo processo de corrosão de PCB a placa foi recoberta com uma resina para que os espaços entre os eletrodos ficassem da mesma altura da camada de cobre. Essa configuração é simples e permite uma maior integração de circuitos eletrônicos. Testes de separação eletroforética foram feitos usando a instrumentação desenvolvida neste trabalho. Soluções de 100µM dos cloretos de K+, Na+ e Li+ dissolvidos em tampão HLac/His 2mM foram usadas para os testes. Essas espécies foram injetadas eletrocineticamente e separadas usando tampão HLac/His 20mM. A quantificação não foi possível por apresentar irreprodutibilidade no processo de injeção devido ao uso de espécies de elevada mobilidade, juntamente com longos canais de injeção. Também foram realizados testes com amostras de sangue permitindo a separação de K+ e Na+ sem pré-tratamento. Separações isotacoforéticas de 1mM dos cloretos de K+, Na+ e Li+ e 1mM de HCl, como eletrólito líder, e 1mM de cloreto de tetrametilamônio, como terminador, foram realizadas para demonstrar a funcionalidade do sistema em sistemas isotacoforéticos. / The Microchip Capillary Electrophoresis (µCE or MCE) is a different kind of capillary electrophoresis that has been growing. This technique uses devices made with small plates of glass or polymer with a microchannel instead of a silica capilar. Improvements in time analysis, sample volumes, physical dimensions, power consume, and integrability with diferent systems have been archieved. A diferent microfabrication technique using laser printer toner and polyester sheets was used to build devices for microfluidic devices. This tecnique is simple, fast and suitable for prototyping. In this work were developed instruments for use with these toner-polyester microdevices. High-voltage and current sources were developed using high-voltage conversors (DC/HVDC). The programming was obtained by electric voltages from a data acquisition board and a digital-analogic conversor (DAC) with a I2C interface communication. Its control was made in a GNU/Linux System. An hidrodynamic injector was developed using an air compressor with a pulse dumper. The internal pressure was regulated by water column. An electronic manometer was built and calibrated with a water manometer. Recording of pressure using -10, -1, +1, and +10cm water column using different injection times were acquired with a data acquisition system. The data show that when water columns of ca. 10cm and injection times greater than 3 seconds are used, the relative standard deviation (RSD) is about 0.5% in modulus. A different way to build vials is presented. This method uses a silicone mantle and plastic glass block with holes. As a result, channels are stragled due to the poliester sheets. A new way to build electrodes for capacitively coupled contactless conductivity detection (C4D) using printed circuit boards (PCB) is shown. After the corrosion of the copper board, varnish is applied on the board to planify its surface. This configuration is simple and allows good integrability with the electronic circuit. Electrophoretic tests using the instrumentation developed was performed by separation of 100µM K+, Na+ and Li+ solutions in 2mM HLac/His buffer. This solutions were injected by electrokinetic method and separated using 20mM HLac/His buffer under high-voltage. The three species were detected but not quantified due to irreprodutibilities of the electrokinetic injection with high mobility ions. Demonstrative separations of K+ and Na+ were made with the same chemical system and blood samples without pretreatment. Isotacophoretic separations of 1mM K+, Na+, and Li+ in 1mM HCl (leader electrolyte) and 1mM tetramethylammonium (terminate electrolyte) were carried outto demonstrate the system functionality.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2018-02-21T17:01:13Z No. of bitstreams: 2 Tese - Paulo de Tarso Garcia - 2017.pdf: 4177950 bytes, checksum: b76155aa4a091b54d3ad6a2ff6f1e6c6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2018-02-21T17:02:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Paulo de Tarso Garcia - 2017.pdf: 4177950 bytes, checksum: b76155aa4a091b54d3ad6a2ff6f1e6c6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-21T17:02:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Paulo de Tarso Garcia - 2017.pdf: 4177950 bytes, checksum: b76155aa4a091b54d3ad6a2ff6f1e6c6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-12-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study describes the development of low cost colorimetric and electrochemical sensors aiming clinical and forensic applications. Firstly, a microfluidic paper-based analytical device (μPAD) was developed as colorimetric sensor for rapid estimation of post-mortem interval (PMI) on the crime scene using human vitreous-humour (VH) samples. Experimental parameters were optimized and the best conditions were: paper 1 CHR, 5 mm microzone diameter, 4 μL sample volume and 0.05 mol/L chromogen concentration. μPADs were coupled to colorimetric detection and the feasibility was demonstrated by Fe2+ determination in VH samples, in which the data were not statistically different from conventional technique (ICP-MS). It is important to highlight that Fe2+ levels were proportional to PMI. A color scale was also developed to help the forensic teams in order to estimate the PMI with a simple, quick and visual way. For electrochemical sensors, two different sensors were proposed to determine salivary α-amylase (sAA) levels in human saliva samples, aiming help in the diagnostic of pancreatitis and periodontitis. The first sensor based in a carbon screen-printed electrode (SPE) associated to amperometric detection. Experimental parameters were optimized and the best conditions were: 5 mmol L-1 NaOH (pH= 12), 20 min reaction time, 15 μL sAA volume and 0.5% (w/v) starch concentration. The feasibility of the sensor was demonstrated by sAA determination in five saliva samples (two from male donators and three from female individuals). The sAA concentrations ranged between 182.1 e 1117.1 U mL-1; once two female samples presented high sAA levels because the use of oral contraceptive. The other proposed electrochemical sensor was based in a Batch Injection Analysis with Amperometric Detection (BIA-AD) system using copper oxide (CuO) as working electrode (WE). Through experimental optimization was selected the potential that generate the best current signal. The WE obtained by a chemical/thermal treatment present good stability, once the relative standard deviation (RSD) value was 0.3%, which is ca. 75 fold lower than the RSD obtained with the electrochemical procedure to generate CuO in the electrode surface. The feasibility of the sensor was demonstrated by sAA determination in four human saliva samples. Was possible distinguish patients with and without periodontitis, obtaining thus a quick information about periodontal state of the patients. In general, the three proposed sensors in this study offered good precision, accuracy and specificity. Furthermore, the sensors are simple, portables, low cost and not requires none sophisticate instrumentation. Therefore, they present as promising alternatives to be used in point-of-care clinical and forensic analysis. / O trabalho descrito nesta tese demonstra o desenvolvimento de sensores colorimétricos e eletroquímicos de baixo custo, para aplicações nas áreas clínica e forense. Inicialmente, foi desenvolvido um dispositivo microfluídico de papel (μPAD, do inglês microfluidic paper-based analytical device) como sensor colorimétrico, visando a estimativa rápida do intervalo post-mortem (IPM) na cena do crime usando amostras de humor vítreo (HV) humano. Parâmetros experimentais foram otimizados e as melhores condições foram: papel tipo 1 CHR, microzona com 5 mm de diâmetro, volume de amostra de 4 μL e concentração de cromógeno de 0,05 mol/L. Os μPADs foram acoplados à detecção colorimétrica e a viabilidade foi demonstrada através da determinação dos níveis de Fe2+ em amostras de HV, onde os dados não diferiram estatisticamente da técnica convencional (ICP-MS). Vale ressaltar que os níveis de Fe2+ foram proporcionais ao IPM. Também foi desenvolvida uma escala de cor, para auxiliar as equipes forenses a estimar o IPM de maneira simples, rápida e visual. Em relação aos sensores eletroquímicos, foram propostos dois diferentes sensores para realizar a dosagem de α-amilase salivar (sAA, do inglês salivary α-amylase) em amostras de fluido oral humano, visando auxiliar no diagnóstico de doenças como pancreatite e periodontite. O primeiro sensor baseou-se em um eletrodo impresso (SPE, do inglês screen-printed electrode) de carbono associado a detecção amperométrica. Otimizou-se parâmetros experimentais e as melhores condições foram: concentração de NaOH igual a 5 mmol L-1 (pH= 12), tempo reacional de 20 min, volume de sAA de 15 μL e concentração de amido igual a 0,5% (m/v). A viabilidade do sensor foi demonstrada através da determinação de sAA em cinco amostras de fluido oral (duas de indivíduos do gênero masculino e três do gênero feminino). Os valores de concentração de sAA variaram entre 182,8 e 1117,1 U mL-1; sendo que duas amostras do gênero feminino exibiram elevados níveis de sAA devido ao uso de contraceptivo oral. O outro sensor eletroquímico proposto baseou-se em um sistema de análise por injeção em batelada com detecção amperométrica (BIA-AD, do inglês Batch Injection Analysis with Amperometric Detection) usando eletrodo de trabalho (ET) de óxido de cobre (CuO). Através de uma otimização experimental foi possível selecionar o potencial que fornece o melhor sinal de corrente. O ET obtido por um tratamento químico/térmico apresentou boa estabilidade, onde o valor de desvio padrão relativo (DPR) foi de 0,3%, que é cerca de 75 vezes menor do que o DPR obtido com o procedimento eletroquímico para gerar o CuO na superfície do eletrodo. A viabilidade do sensor foi demonstrada através da dosagem de sAA em quatro amostras de fluido oral humano. Foi possível diferenciar pacientes com e sem periodontite, obtendo assim uma informação rápida sobre a situação periodontal dos pacientes. De maneira geral, os três sensores propostos neste trabalho ofereceram boa precisão, exatidão e especificidade. Além disso, são simples, portáteis, de baixo custo e não requerem nenhuma instrumentação sofisticada. Sendo assim, se apresentam como alternativas promissoras para serem utilizados em análises clínicas e forenses no point-of-care.

Submitted by Luanna Matias (lua_matias@yahoo.com.br) on 2015-02-06T14:55:43Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Paulo de Tarso Garcia - 2014..pdf: 2337784 bytes, checksum: 4d5ad6bbe0d8446d9325ce820d3f96af (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-02-19T14:20:12Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Paulo de Tarso Garcia - 2014..pdf: 2337784 bytes, checksum: 4d5ad6bbe0d8446d9325ce820d3f96af (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-19T14:20:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Paulo de Tarso Garcia - 2014..pdf: 2337784 bytes, checksum: 4d5ad6bbe0d8446d9325ce820d3f96af (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-08-14 / This report describes the development of microfluidic paper-based analytical devices (μPADs) with chemically modified surface for clinical assays with colorimetric detection. The μPADs were fabricated by a stamping-based method with a heated metal stamp for obtain hydrophobic barriers of paraffin in paper. Before of the stamp step, the paper was oxidized to promote the conversion of hydroxyl groups in aldehyde groups for further chemical activation for the immobilization of enzymes. The μPADs were used for complexometric assays of nitrite and bovine serum albumin (BSA) and enzymatic assays of glucose and uric acid (UA). The chemical modification did provide better color uniformity inside of the detection zones of the enzymatic bioassays. After the chemical modification, the relative standard deviation (RSD) values for glucose and UA assays decreased from 40 to 10% and from 20 to 8%, respectively. Clinical assays for glucose, UA, nitrite and BSA were performed in levels which included the clinical range for each bioassay. We performed quantitative analysis of all analytes in artificial urine sample with error values ranged from 2,5 to 4,0%. The robustness tests proved the stability of the chemical modification process and the thermal stability of the μPADs when stored at different temperatures, showing the potential of the devices as trade platforms for clinical analysis. Advantages such as low cost per assay ($ 0.01), portability and easiness of fabrication enable for the use of μPADs in clinical diagnostics in places with limited resources and at the point-of-care, which is the place where the patient requires the analysis. / Este trabalho descreve o desenvolvimento de dispositivos microfluídicos de papel (μPADs, do inglês microfluidic paper-based analytical devices) com superfície quimicamente modificada para ensaios clínicos utilizando detecção colorimétrica. Os μPADs foram fabricados por um método de carimbagem com o auxílio de um carimbo metálico aquecido para delimitar barreiras hidrofóbicas de parafina no papel. Antes da etapa de carimbagem, o papel foi oxidado para promover a conversão dos grupos hidroxila em grupos aldeídos, para posterior ativação química para imobilização de enzimas. Os μPADs foram utilizados para ensaios complexométricos de nitrito e albumina bovina sérica (BSA, do inglês bovine serum albumin) e ensaios enzimáticos de glicose e ácido úrico (AU). A modificação química utilizada proporcionou uma melhora significativa na uniformidade de cor gerada no interior das zonas de detecção dos bioensaios enzimáticos. Após a modificação química, os valores do desvio padrão relativo (DPR) para os ensaios de glicose e AU diminuíram de 40 para 10% e de 20 para 8%, respectivamente. Ensaios clínicos para glicose, AU, nitrito e BSA foram realizados em concentrações que abrangem a faixa clínica de cada bioensaio. Realizou-se uma análise quantitativa de todos os analitos em uma amostra artificial de urina, obtendo valores de erro entre 2,5 e 4,0%. Os testes de robustez comprovaram a estabilidade do processo de modificação química e a estabilidade térmica dos μPADs quando estocados em diferentes temperaturas, mostrando a potencialidade dos dispositivos como plataformas comerciais para análises clínicas. Vantagens como o baixo custo por ensaio (R$ 0,01), portabilidade e facilidade de fabricação contribuem para a utilização dos μPADs em diagnósticos clínicos em locais com recursos limitados e no local de necessidade (point-of-care), que é o local onde o paciente necessita da análise.

A eletroforese capilar em microchips (µCE ou MCE) é uma forma diferente de eletroforese capilar que tem se desenvolvido muito nos últimos anos. Essa técnica usa microdispositivos feitos em placas que podem ser de vidro ou polímero contendo canais de dimensões micrométricas ao invés de um capilar de sílica. Ganhos significativos têm sido obtidos em termos de tempo de análise, volume manipulado, dimensões físicas, consumo energético e integrabilidade com outros sistemas. Neste trabalho foi empregada uma técnica diferente de microfabricação, usando toner de impressora laser e folhas de transparência para a construção de dispositivos para microfluídica. A técnica se mostra simples, rápida e excelente para prototipagem. Visando a aplicação desses microchips de toner-poliéster, esse trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de instrumentação para separações químicas usando microdispositivos de toner-poliéster. Fontes de alta-tensão e de corrente foram desenvolvidas usando módulos conversores de baixa para alta-tensão elétrica. As programações das fontes foram feitas usando tensões elétricas geradas por uma placa de aquisição de dados ou por um conversor digital-analógico (DAC) com uma interface de comunicação I2C. Todo o controle foi desenvolvido em sistema GNU/Linux. Um sistema de injeção hidrodinâmico também foi desenvolvido usando um compressor de ar de diafragma juntamente com um sistema de amortecimento pneumático de pulsações e tendo sua pressão interna estabilizada por uma coluna d\'água. Um medidor de pressão eletrônico foi desenvolvido, usando um sensor de pressão, e calibrado com um manômetro de coluna d\'água. Registros de pressão de -10, -1, +1 e +10cm de coluna d\'água em função de diferentes tempos de injeção foram feitos usando um software controlando o acionamento do injetor hidrodinâmico e efetuando leituras do medidor de pressão eletrônico. Os dados mostram que colunas d\'água de 10cm e tempos de injeção maiores que 3 segundos exibem um desvio padrão relativo (RSD) de aproximadamente 0,5% em módulo. uUma proposta diferente de construção de reservatórios é apresentada. Tal proposta usa mantas de silicone e um bloco de acrílico para a definição dos reservatórios. Observou-se que essa configuração promove o estrangulamento dos canais nas microestruturas de toner-poliéster. Assim, a configuração de colagem de reservatórios por pedaços de tubos, mostrou-se melhor para uso com dispositivos de toner-poliéster descartáveis. Uma nova forma de confecção de eletrodos para detecção condutométrica sem contato acoplada capacitivamente (C4D) foi desenvolvida usando placas de circuito impresso (PCB). Após a confecção dos eletrodos pelo processo de corrosão de PCB a placa foi recoberta com uma resina para que os espaços entre os eletrodos ficassem da mesma altura da camada de cobre. Essa configuração é simples e permite uma maior integração de circuitos eletrônicos. Testes de separação eletroforética foram feitos usando a instrumentação desenvolvida neste trabalho. Soluções de 100µM dos cloretos de K+, Na+ e Li+ dissolvidos em tampão HLac/His 2mM foram usadas para os testes. Essas espécies foram injetadas eletrocineticamente e separadas usando tampão HLac/His 20mM. A quantificação não foi possível por apresentar irreprodutibilidade no processo de injeção devido ao uso de espécies de elevada mobilidade, juntamente com longos canais de injeção. Também foram realizados testes com amostras de sangue permitindo a separação de K+ e Na+ sem pré-tratamento. Separações isotacoforéticas de 1mM dos cloretos de K+, Na+ e Li+ e 1mM de HCl, como eletrólito líder, e 1mM de cloreto de tetrametilamônio, como terminador, foram realizadas para demonstrar a funcionalidade do sistema em sistemas isotacoforéticos. / The Microchip Capillary Electrophoresis (µCE or MCE) is a different kind of capillary electrophoresis that has been growing. This technique uses devices made with small plates of glass or polymer with a microchannel instead of a silica capilar. Improvements in time analysis, sample volumes, physical dimensions, power consume, and integrability with diferent systems have been archieved. A diferent microfabrication technique using laser printer toner and polyester sheets was used to build devices for microfluidic devices. This tecnique is simple, fast and suitable for prototyping. In this work were developed instruments for use with these toner-polyester microdevices. High-voltage and current sources were developed using high-voltage conversors (DC/HVDC). The programming was obtained by electric voltages from a data acquisition board and a digital-analogic conversor (DAC) with a I2C interface communication. Its control was made in a GNU/Linux System. An hidrodynamic injector was developed using an air compressor with a pulse dumper. The internal pressure was regulated by water column. An electronic manometer was built and calibrated with a water manometer. Recording of pressure using -10, -1, +1, and +10cm water column using different injection times were acquired with a data acquisition system. The data show that when water columns of ca. 10cm and injection times greater than 3 seconds are used, the relative standard deviation (RSD) is about 0.5% in modulus. A different way to build vials is presented. This method uses a silicone mantle and plastic glass block with holes. As a result, channels are stragled due to the poliester sheets. A new way to build electrodes for capacitively coupled contactless conductivity detection (C4D) using printed circuit boards (PCB) is shown. After the corrosion of the copper board, varnish is applied on the board to planify its surface. This configuration is simple and allows good integrability with the electronic circuit. Electrophoretic tests using the instrumentation developed was performed by separation of 100µM K+, Na+ and Li+ solutions in 2mM HLac/His buffer. This solutions were injected by electrokinetic method and separated using 20mM HLac/His buffer under high-voltage. The three species were detected but not quantified due to irreprodutibilities of the electrokinetic injection with high mobility ions. Demonstrative separations of K+ and Na+ were made with the same chemical system and blood samples without pretreatment. Isotacophoretic separations of 1mM K+, Na+, and Li+ in 1mM HCl (leader electrolyte) and 1mM tetramethylammonium (terminate electrolyte) were carried outto demonstrate the system functionality.

Orientador: Mônica Alonso Cotta / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-02T02:33:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Monteiro_MoniellenPires_D.pdf: 5193520 bytes, checksum: fab290a9074ae3dd188d4ebb636ff0e7 (MD5) Previous issue date: 2017 / Resumo: Nesta tese investigamos processos de adesão da Xylella fastidiosa, bactéria gram-negativa, fitopatógena, que forma biofilmes no xilema de plantas. O trabalho teve como objetivos entender alguns aspectos do processo de adesão bacteriana e do mecanismo de transporte de células e biofilmes em sistemas que simulam os vasos do xilema. Consideramos em particular as estratégias utilizadas pela X.fastidiosa para aderir à superfície, dentre elas, a secreção de substâncias poliméricas extracelulares (EPS), a presença de adesinas fimbriais (pili) e afimbriais (XadA1) e moléculas sinalizadoras de detecção de quórum (relacionadas à formação de agregados). Como ponto de partida quantificamos as propriedades elásticas do sistema composto pelo EPS e células bacterianas, em diferentes tempos de cultivo bacteriano. Para isso utilizamos medidas de espectroscopia de força e Raman confocal durante os estágios iniciais de adesão celular e formação de agregados. Mostramos que a rigidez do sistema célula/EPS diminui progressivamente com o aumento do tempo de crescimento bacteriano. Verificamos que existe uma mudança no valor de rigidez em diferentes partes da célula, região polar e corpo bacteriano; os menores valores de rigidez encontrados no polo sugerem uma resposta mecânica mais flexível nesta região, associada com o ponto de adesão inicial da célula à superfície. No estudo de adesão e mobilidade da X.fastidiosa, utilizamos dispositivos microfluídicos modificados quimicamente, via funcionalização de superfície (em microcanais Polidimetilsiloxano/vidro) e via introdução de molécula de detecção de quórum (em microcanais impressos em poliácido láctico), para tornar o ambiente mais próximo ao do xilema da planta. Foram feitas funcionalizações de superfície com uma celulose sintética, simulando a composição química dos vasos do xilema (majoritariamente composto por celulose), e com a adesina XadA1, e observamos os efeitos sobre a adesão, crescimento e mobilidade celular. Verificamos que a adesina XadA1 aumenta a densidade bacteriana se comparada às demais superficies, além de aumentar a força de adesão bacteriana à superfície. Quanto a inserção de molécula sinalizadora, observamos que a presença destas moléculas no cultivo bacteriano aumenta a densidade celular e altera a forma de pequenos agregados / Abstract: In this thesis we investigated the adhesion processes of Xylella fastidiosa, a gram-negative, phytopathogenic bacterium that forms biofilms in the xylem of plants. The objective of this work was the understanding of several aspects of the bacterial adhesion process, as well as the mechanism of cell and biofilm transport in systems that simulate xylem vessels. In particular, we considered the strategies used by X.fastidiosa to adhere to a surface; among them, the secretion of extracellular polymeric substances (EPS), the presence of fimbrial (pili) and afimbrial (XadA1) adhesins and quorum detection molecules (related to cluster formation). As a starting point we quantified the elastic properties of the system composed of EPS and bacterial cells, at different times of bacterial culture. For this purpose, we used force spectroscopy and confocal Raman measurements during the initial stages of cell adhesion and cluster formation. We have shown that stiffness decreases progressively with increasing bacterial growth time. We observed that stiffness values varied along different parts of the cell, polar region and bacterial body. The lower stiffness values found at the pole suggest a more flexible mechanical response in this region, associated with the initial adhesion point of the cell to the surface. For the investigation on X.fastidiosa adhesion and mobility, we used chemically modified microfluidic devices via surface functionalization (in Polydimethylsiloxane / glass microchannels) and via the introduction of a quorum detection molecule (in microchannels printed on polylactic acid) to make the environment more closely resemble the plant xylem. Surface functionalizations were performed with a synthetic cellulose, simulating the chemical composition of xylem vessels (mainly composed of cellulose), and the XadA1 adhesin, and we observed the effects on cell adhesion, growth and mobility. Our results showed that immobilized XadA1 increased the bacterial density when compared to other surfaces studied; furthermore, it increased the bacterial adhesion force to the surface. Regarding the addition of the signaling molecules, we observed that their presence in the bacterial culture increases cell density and changes the shape of small clusters / Doutorado / Física / Doutora em Ciências / 2010/51748-7 / 479486/2012-3 / FAPESP / CNPQ

The consumption of omega-3 fatty acids and phytosterol promotes the reduction of cholesterol and triacylglycerol levels. However, such compounds are susceptible to oxidation, which hampers their application. First, the aim of this work was to encapsulate echium oil (Echium plantagineum L.), source of omega-3 fatty acids, with hydrophilic phenolic compounds (sinapic acid and rutin) by double emulsion followed by complex coacervation in order to evaluate the best hydrophilic phenolic compound. In this case, sinapic acid showed better performance as antioxidant. Then, the second objective of this work was to study the microencapsulation of echium oil by complex coacervation using gelatin-arabic gum and gelatin-cashew gum as wall materials and sinapic acid and transglutaminase as crosslinkers. In this step, it was possible to observe that sinapic acid, besides to be an antioxidant, could also act as crosslinker. So, the third objective was to study the effect of sinapic acid in echium microparticles obtained by emulsion followed by spray or freeze drying using arabic gum as carrier agent in order to compare different encapsulation techniques. In addition to these methods, the fourth objective was to compare these techniques already mentioned to the combination of microfluidic devices and ionic gelation in order to encapsulate echium oil. In this case, sinapic acid and quercetin were also incoporated in the microcapsules. All the microcapsules/ microparticles obtained in the mentioned different techniques presented characteristics feasible for application and also promoted the protection of the oil. However, the encapsulation by complex coacervation and the addition of sinapic acid as crosslinkers was the method choosen for the coencapsulation of echium oil and phytosterols since presented the better results. Moreover, the treatment GA075 (microcapsule with gelatin-arabic gum as wall materials and 0.075g sinapic acid/ g gelatin) promoted the better protection to the encapsulated compounds. In this way, this treatment was applied into yogurt and compared to the one with the compounds nonencapsulated and the yogurt control. The yogurt containing microcapsules, presented a pH range from 3.89-4.17 and titratable acidity range from 0.798-0.826%, with good sensorial acceptance. It was possible to apply the microcapsules in yogurt, without compromising the rheological properties and physicochemical stability of the product, obtaining a functional product rich in omega-3 fatty acids, phytosterols and phenolic compound. / O consumo de ácidos graxos ômega-3 e fitosterol promove a redução dos níveis de colesterol e triacilglicerol. No entanto, esses compostos são susceptíveis à oxidação, o que dificulta sua aplicação. Primeiramente, o objetivo deste trabalho foi encapsular o óleo de echium (Echium plantagineum L.), fonte de ácidos graxos ômega-3, com compostos fenólicos hidrofílicos (ácido sinápico e rutina) por emulsão dupla seguida de coacervação complexa com intuito de avaliar o melhor composto fenólico hidrofílico. Neste caso, o ácido sinápico apresentou melhor desempenho como antioxidante. Em seguida, o segundo objetivo deste trabalho foi estudar a microencapsulação do óleo de echium por coacervação complexa utilizando as combinações gelatina-goma arábica e gelatina-goma de caju como materiais de parede e ácido sinápico e transglutaminase como agentes de reticulação. Nesta etapa, foi possível observar que o ácido sinápico, além de ser um antioxidante, também pode atuar como agente de reticulação. Assim, o terceiro objetivo foi estudar o efeito do ácido sinápico em micropartículas de óleo de echium obtidas por emulsão seguida de atomização ou liofilização utilizando goma arábica como agente carreador, com a finalidade de comparar diferentes técnicas de encapsulação. Além desses métodos, o quarto objetivo foi comparar essas técnicas já mencionadas com a combinação de dispositivos microfluídicos e gelificação iônica utilizando o óleo de echium como composto bioativo. Neste caso, o ácido sinápico e a quercetina também foram incorporados nas microcápsulas. Todas as microcápsulas/ micropartículas obtidas pelas diferentes técnicas mencionadas apresentaram características viáveis para aplicação e também promoveram a proteção do óleo. No entanto, a encapsulação por coacervação complexa e a adição de ácido sinápico como reticulante foi o método escolhido para a coencapsulação de óleo de echium e fitosteróis, uma vez que apresentou melhor resultado. Além disso, o tratamento GA075 (microcápsula com gelatina-goma arábica como materiais de parede e 0,075g de ácido sinápico/ g gelatina) promoveu a melhor proteção aos compostos encapsulados. Desta forma, este tratamento foi aplicado em iogurte e comparado com o mesmo adicionado dos compostos não encapsulados e o iogurte controle. O iogurte contendo microcápsulas apresentou faixa de pH de 3,89-4,17 e acidez titulável de 0,798-0,826 %, com boa aceitação sensorial. Foi possível a aplicação das microcápsulas no iogurte, sem comprometer as propriedades reológicas e a estabilidade físico-química do produto, obtendo um produto funcional rico em ácidos graxos ômega-3, fitosteróis e compostos fenólicos.

The consumption of omega-3 fatty acids and phytosterol promotes the reduction of cholesterol and triacylglycerol levels. However, such compounds are susceptible to oxidation, which hampers their application. First, the aim of this work was to encapsulate echium oil (Echium plantagineum L.), source of omega-3 fatty acids, with hydrophilic phenolic compounds (sinapic acid and rutin) by double emulsion followed by complex coacervation in order to evaluate the best hydrophilic phenolic compound. In this case, sinapic acid showed better performance as antioxidant. Then, the second objective of this work was to study the microencapsulation of echium oil by complex coacervation using gelatin-arabic gum and gelatin-cashew gum as wall materials and sinapic acid and transglutaminase as crosslinkers. In this step, it was possible to observe that sinapic acid, besides to be an antioxidant, could also act as crosslinker. So, the third objective was to study the effect of sinapic acid in echium microparticles obtained by emulsion followed by spray or freeze drying using arabic gum as carrier agent in order to compare different encapsulation techniques. In addition to these methods, the fourth objective was to compare these techniques already mentioned to the combination of microfluidic devices and ionic gelation in order to encapsulate echium oil. In this case, sinapic acid and quercetin were also incoporated in the microcapsules. All the microcapsules/ microparticles obtained in the mentioned different techniques presented characteristics feasible for application and also promoted the protection of the oil. However, the encapsulation by complex coacervation and the addition of sinapic acid as crosslinkers was the method choosen for the coencapsulation of echium oil and phytosterols since presented the better results. Moreover, the treatment GA075 (microcapsule with gelatin-arabic gum as wall materials and 0.075g sinapic acid/ g gelatin) promoted the better protection to the encapsulated compounds. In this way, this treatment was applied into yogurt and compared to the one with the compounds nonencapsulated and the yogurt control. The yogurt containing microcapsules, presented a pH range from 3.89-4.17 and titratable acidity range from 0.798-0.826%, with good sensorial acceptance. It was possible to apply the microcapsules in yogurt, without compromising the rheological properties and physicochemical stability of the product, obtaining a functional product rich in omega-3 fatty acids, phytosterols and phenolic compound. / O consumo de ácidos graxos ômega-3 e fitosterol promove a redução dos níveis de colesterol e triacilglicerol. No entanto, esses compostos são susceptíveis à oxidação, o que dificulta sua aplicação. Primeiramente, o objetivo deste trabalho foi encapsular o óleo de echium (Echium plantagineum L.), fonte de ácidos graxos ômega-3, com compostos fenólicos hidrofílicos (ácido sinápico e rutina) por emulsão dupla seguida de coacervação complexa com intuito de avaliar o melhor composto fenólico hidrofílico. Neste caso, o ácido sinápico apresentou melhor desempenho como antioxidante. Em seguida, o segundo objetivo deste trabalho foi estudar a microencapsulação do óleo de echium por coacervação complexa utilizando as combinações gelatina-goma arábica e gelatina-goma de caju como materiais de parede e ácido sinápico e transglutaminase como agentes de reticulação. Nesta etapa, foi possível observar que o ácido sinápico, além de ser um antioxidante, também pode atuar como agente de reticulação. Assim, o terceiro objetivo foi estudar o efeito do ácido sinápico em micropartículas de óleo de echium obtidas por emulsão seguida de atomização ou liofilização utilizando goma arábica como agente carreador, com a finalidade de comparar diferentes técnicas de encapsulação. Além desses métodos, o quarto objetivo foi comparar essas técnicas já mencionadas com a combinação de dispositivos microfluídicos e gelificação iônica utilizando o óleo de echium como composto bioativo. Neste caso, o ácido sinápico e a quercetina também foram incorporados nas microcápsulas. Todas as microcápsulas/ micropartículas obtidas pelas diferentes técnicas mencionadas apresentaram características viáveis para aplicação e também promoveram a proteção do óleo. No entanto, a encapsulação por coacervação complexa e a adição de ácido sinápico como reticulante foi o método escolhido para a coencapsulação de óleo de echium e fitosteróis, uma vez que apresentou melhor resultado. Além disso, o tratamento GA075 (microcápsula com gelatina-goma arábica como materiais de parede e 0,075g de ácido sinápico/ g gelatina) promoveu a melhor proteção aos compostos encapsulados. Desta forma, este tratamento foi aplicado em iogurte e comparado com o mesmo adicionado dos compostos não encapsulados e o iogurte controle. O iogurte contendo microcápsulas apresentou faixa de pH de 3,89-4,17 e acidez titulável de 0,798-0,826 %, com boa aceitação sensorial. Foi possível a aplicação das microcápsulas no iogurte, sem comprometer as propriedades reológicas e a estabilidade físico-química do produto, obtendo um produto funcional rico em ácidos graxos ômega-3, fitosteróis e compostos fenólicos.