Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-03T18:18:37Z No. of bitstreams: 1 diegoteixeiradelage.pdf: 4357644 bytes, checksum: 81f70d3fce644af97da00d1279f1e27a (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-13T13:53:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 diegoteixeiradelage.pdf: 4357644 bytes, checksum: 81f70d3fce644af97da00d1279f1e27a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-13T13:53:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 diegoteixeiradelage.pdf: 4357644 bytes, checksum: 81f70d3fce644af97da00d1279f1e27a (MD5) Previous issue date: 2010-10-06 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A utilização dos eletrodos impressos descartáveis vem crescendo nos últimos anos à medida que cresce a demanda por análises ambientais, farmacêuticas e industriais que requerem resultados rápidos e muitas vezes exigem a análise “in situ” das amostras. Neste sentido a aplicação de técnicas eletroanalíticas utilizando os eletrodos impressos se destaca pela facilidade de transporte, manuseio, resposta rápida e baixo custo frente a outros métodos tradicionais de análise. No presente trabalho, eletrodos impressos de cobre e ouro foram fabricados a partir de uma placa condutiva de cobre e de um compact disc (CD) gravável de ouro e aplicado na análise de amostras de cachaça e leite, respectivamente. O eletrodo impresso de cobre foi utilizado na determinação do teor alcoólico em amostras de cachaças da Zona da Mata Mineira, por voltametria cíclica e amperometria, sem qualquer pré-tratamento da amostra. As análises foram realizadas utilizando NaOH 1,0 mol L-1 como eletrólito suporte, que também desempenhou papel importante na ativação do eletrodo. Os resultados obtidos pelas duas técnicas tiveram uma forte correlação, e foram ainda comparados com o teor alcoólico expresso nos rótulos e com resultados obtidos usando um densímetro digital utilizado na determinação do teor alcoólico em alambiques. As técnicas amperométrica e voltamétrica obtiveram limites de detecção de 0,024 %v/v e 0,085 %v/v, respectivamente. O eletrodo impresso de ouro foi utilizado na determinação de chumbo e cobre em amostras de leite industrializado. As amostras de leite foram totalmente carbonizada a 500 oC, processo auxiliado pela adição HNO3. e H2O2 (30% m/v), e posteriormente ressolubilizadas em eletrólito suporte HCl 0,10 mol L-1 . Desta forma os teores de Pb2+ e Cu2+ foram determinados por redissolução voltamétrica anódica, e parâmetros como tempo de deposição e potencial de deposição foram otimizados para os eletrodos impressos de ouro. Os limites de detecção do método para a determinação de cobre e chumbo foram de 0,60 e 0,80 µg L-1, aplicando -500 mV como potencial de deposição por intervalos de 120 s. As concentrações de chumbo variaram entre 50 e 411 µg L-1, valores acima do permitido pela legislação Brasileira que é de 0,05 mg Kg-1, enquanto as concentrações de cobre variaram entre 44 e 299 µg L-1, com duas amostras excedendo o valor máximo permitido de 0,2 mg Kg-1. / The use of disposable screen-printed electrodes has been growing in recent years as growing demand for environmental analysis, pharmaceutical and industrial products that require quick results and often require the analysis “in situ” samples. In this sense the application of electroanalytical techniques using screen-printed electrodes stands out for easy of transport, handling, rapid and low cost compared to other traditional methods of analysis. In this study copper and gold screen-printed electrodes were produced from a conductive plate of copper and a compact disc (CD) recordable gold and applied to analysis of samples of cachaça and milk, respectively. Copper screen-printed electrode was used to measure the ethanol content in cachaças from Minas Gerais, by cyclic voltammetry and amperometry, without any pretreatment of the sample. Analyses were performed using NaOH 1,0 mol L-1 as supporting electrolyte, which also played an important role in the activation of the electrode. The results obtained by both techniques had a strong correlation, and were compared with the alcohol content expressed on the labels and with results obtained using a digital densimeter used to determine the alcohol content in distilleries. Voltammetric and amperometric techniques obtained detection limits of 0,024% v / v and 0,085% v / v, respectively. Gold screen-printed electrode was used in the determination of lead and copper in samples of processed milk. Milk samples were completely carbonized at 500°C, a process aided by adding HNO3 and H2O2 (30% w/v), and subsequently dissolved in HCl supporting electrolyte 0,10 mol L-1. Thus the concentration of Pb2+ and Cu2+ were determined by anodic stripping voltammetric, and parameters such as time of deposition and deposition potential were optimized for the gold screen-printed electrodes. The limits of detection for the determination of copper and lead were 0.60 and 0.80 mg L-1, using 120 s as deposition time and -500 mV as deposition potential. The lead concentrations ranged between 50 and 411 µg L-1, values above those permitted by Brazilian law, while copper concentrations ranged between 44 and 299 µg L-1, with two samples exceeding the maximum allowed.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3452.pdf: 2283262 bytes, checksum: b35fc0c6b1b4c5e555f369b4a79c729a (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / Universidade Federal de Minas Gerais / The development of bismuth film electrodes (BiFE) and minissensors/BiFE for application to the development of electroanalytical procedures for determination of atrazine, Diquat and Paraquat using voltammetric techniques as square wave (SWV) and differential pulse (DPV) is reported in this work. It was chosen to combine the working electrode (BiFE), pseudo-reference (silver glue) and counter (copper) in the same bracket for easily locomotion of the electrochemical system for field analysis. Copper plates of printed circuit were used as substrate and nail polish was used as an electrical insulator to limit the active area. Thus it was possible to make a minissensor with low cost. For the first procedure developed it was determined atrazine in natural waters using BiFE and DPV after the optimization of experimental conditions was obtained an analytical curve linearity for the range from 6.6 x 10-7 to 2.0 x 10-5 mol L-1, with a limit of detection of 1.4 x 10-7 mol L-1. Subsequently, parameters of the SWV technique for determination of Diquat in water samples were studied using BiFE and minissensor/BiFE and the linear correlation was obtained for a concentration range from 1.9 to 5.6 x 10-7 x 10-6 mol L-1 and from 1.9 x 10-7 to 9.3 x 10-6 mol L-1 respectively, and the limit of detection obtained were 8.7 x 10-8 mol L-1 and 8.9 x 10-8 mol L-1. Finally a procedure was developed for the determination of Paraquat using BiFE and minissensor/BiFE by DPV. For the BiFE a linear relationship was obtained for the concentration range from 6.6 x 10-7 to 4.8 x 10-5 mol L-1, with a limit of detection of 9.3 x 10-8 mol L-1. After being selected the best experimental conditions for minissensor/BiFE, it responded to a linear concentration range from 6.6 x 10-8 to 3.9 x 10-6 mol L-1 with a limit of detection of 1,2 x 10-8 mol L-1. / No presente trabalho descreve-se o desenvolvimento de eletrodos de filme de bismuto (BiFE) e minissensores/BiFE para posterior aplicação no desenvolvimento de procedimentos eletroanalíticos para a determinação de Atrazina, Diquat e Paraquat utilizando-se as técnicas voltamétricas de onda quadrada (SWV) e de pulso diferencial (DPV). Na confecção do minissensor optou-se em design que reunisse o eletrodo de trabalho (BiFE), pseudo-referência (cola de prata) e auxiliar (cobre) em um mesmo suporte para mais fácil locomoção do sistema eletroquímico para determinações em campo. Utilizaram-se placas de cobre de circuito impresso como substrato e esmaltes de unha como isolante elétrico para delimitar a área ativa dos eletrodos. Desta maneira foi possível a realização de um minissensor de baixo custo. Para o primeiro procedimento desenvolvido determinou-se Atrazina em águas naturais utilizando-se o BiFE e a DPV após as otimizações das condições experimentais obteve-se uma curva analítica no intervalo de concentração de Atrazina de 6,6 x 10-7 a 2,0 x 10-5 mol L-1, com limite de detecção de 1,4 x 10-7 mol L-1. Em seqüência foi estudado os parâmetros da técnica de SWV para a determinação de Diquat em amostras de águas naturais utilizando BiFE e o minissensor/BiFE sendo que a resposta linear obtida foi para o intervalo de concentração de 1,9 x 10-7 a 5,6 x 10-6 mol L-1 e 1,9 x 10-7 a 9,3 x 10-6 mol L-1 respectivamente e limites de detecção de 8,7 x 10-8 mol L-1 e 8,9 x 10-8 mol L-1. Finalmente foi desenvolvido um procedimento para a determinação de Paraquat através da DPV utilizando o BiFE e o minissensor/BiFE. Para o BiFE obteve-se uma relação linear no intervalo de concentração de 6,6 x 10-7 a 4,8 x 10-5 mol L-1, com limite de detecção de 9,3 x 10-8 mol L-1. Após serem avaliadas as melhores condições experimentais para o minissensor/BiFE, este respondeu de maneira linear para um intervalo de concentração de 6,6 x 10-8 a 3,9 x 10-6 mol L-1, com limite de detecção de 1,2 x 10-8 mol L-1.

A enzima acetilcolinesterase (AChE) tem sido amplamente aplicada no desenvolvimento de biossensores para detecção de pesticidas. No entanto, a aplicação de tais dispositivos é limitada devido à falta de robustez, que está associada com a baixa estabilidade enzimática, além de seu alto custo. Uma alternativa às enzimas é a utilização de moléculas sintéticas que mimetizem o comportamento enzimático, com menor custo e maior estabilidade; tais moléculas são denominadas moléculas biomiméticas. Neste trabalho são apresentados três potenciais catalisadores: o ácido [4-(1E)etanohidrazonoil]benzóico, o iodeto de pralidoxima (2-PAM) e o polímero polihidroxamicalcanoato (PHA); com grupos funcionais alfa nucleófilos hidrazona, oxima e ácido hidroxâmico, respectivamente. Tais moléculas foram avaliadas baseando-se em dois critérios para classificação de biomiméticos da AChE: 1) catálise da hidrólise do substrato acetiltiocolina (ATCh) e 2) interação com pesticida organofosforado. O método espectrofotométrico de Ellman revelou que o polímero PHA foi a molécula mais eficiente, uma vez que a constante de velocidade de segunda ordem obtida foi de 13867 mol-1 L s-1, 5 vezes superior a da 2-PAM e 232 vezes a da hidrazona. Posteriormente, todas as moléculas foram avaliadas por método espectrofotométrico em relação à interação com o organofosforado paraoxon. Apenas o PHA apresentou interação nas condições estudadas. Cálculos teóricos mostraram como ocorre a aproximação entre o PHA e ATCh, e com o paraoxon. Diante dos resultados obtidos, o PHA foi a molécula biomimética escolhida para aplicação no sensor eletroquímico para detecção de organofosforados. Primeiramente, o PHA foi imobilizado na superfície de um eletrodo impresso descartável a partir da formação de uma blenda com o polímero polietileno glicol metil éter, evitando sua solubilização. A oxidação da tiocolina formada a partir da catálise do ATCh realizada pelo PHA imobilizado foi verificada em 0,46 V vs Ag/AgCl, por voltametria de pulso diferencial. A equação obtida a partir da curva de calibração referente ao intervalo de concentração de paraoxon de 1,0 a 10,0 µmol L-1 foi I(%) = [4,8x106 C (mol L-1) + 0,8169]×100 (R2 = 0,99969), com limite de detecção de 3,63x10-7 mol L-1. Amostras de água de abastecimento foram analisadas, com concentrações adicionadas de paraoxon de 3,0; 6,0 e 8,0 µmol L-1, com recuperação de 115%; 106% e 94,5%, respectivamente. Os resultados apresentados mostraram que foi possível desenvolver um sensor eletroquímico biomimético para detecção de pesticida paraoxon. / Acetylcholinesterase enzyme (AChE) has been widely applied in biosensor development for pesticide detection. However, the application of those biosensors is limited due to their lack of robustness associated with low enzymatic stability and AChE high cost. An alternative to enzymes, it is the use of synthetic molecules which mimic enzymatic behavior, besides its low cost and superior stability, those are classified as biomimetic molecules. In this work is presented three potential catalysts: [4-(1E)ethanehydrazonoyl]benzoic acid, pralidoxime iodide (2-PAM), and polyhydroxamicalkalnoate polymer (PHA) with alpha nucleophile functional groups, such as hydrazone, oxime, and hydroxamic acid, respectively. The aforementioned molecules were evaluated based on two criteria for classification as AChE biomimetic: 1) catalysis of acetylthiocholine substrate (ATCh) hydrolysis and 2) interaction with organophosphorus pesticide. Spectrophotometrical Ellman´s method revealed that PHA polymer was the most efficient one, since its second order rate constant was 13867 mol-1 L s-1, which was 5 times superior than 2-PAM one and 232 times higher than hydrazone. Then, each molecule was analyzed through spectrophotometric method to verify the interaction with paraoxon organophosphorus pesticide. Only the PHA exhibited such interaction in the studied conditions. Theoretical calculations showed how the approach between PHA and ATCh, and also with paraoxon occurred. Regarding the obtained results, PHA was the chosen biomimetic molecule to be applied in the electrochemical sensor for organophosphorus detection. First of all, PHA was immobilized on the surface of disposable screen printed electrode through blend formation with polyethylene glycol methyl ether (mpEG), avoiding PHA dissolution. The oxidation of thiocholine generated towards ATCh catalysis performed by immobilized PHA was verified at 0.46 V vs Ag/AgCl by differential pulse voltammetry. The linear equation obtained through calibration curve for paraoxon concentration range of 1.0 to 10.0 µmol L-1 was I(%) = [4.8x106 C (mol L-1) + 0.8169]×100 (R2 = 0.99969), with limit of detection of 3.63x10-7 mol L-1. Water supply samples were analyzed considering the added paraoxon concentrations of 3.0; 6.0 e 8.0 µmol L-1, recovering 115%; 106% and 94.5%, respectively. The presented results showed that a biomimetic electrochemical sensor was successfully developed for detection of paraoxon organophosphorus pesticide.

A enzima acetilcolinesterase (AChE) tem sido amplamente aplicada no desenvolvimento de biossensores para detecção de pesticidas. No entanto, a aplicação de tais dispositivos é limitada devido à falta de robustez, que está associada com a baixa estabilidade enzimática, além de seu alto custo. Uma alternativa às enzimas é a utilização de moléculas sintéticas que mimetizem o comportamento enzimático, com menor custo e maior estabilidade; tais moléculas são denominadas moléculas biomiméticas. Neste trabalho são apresentados três potenciais catalisadores: o ácido [4-(1E)etanohidrazonoil]benzóico, o iodeto de pralidoxima (2-PAM) e o polímero polihidroxamicalcanoato (PHA); com grupos funcionais alfa nucleófilos hidrazona, oxima e ácido hidroxâmico, respectivamente. Tais moléculas foram avaliadas baseando-se em dois critérios para classificação de biomiméticos da AChE: 1) catálise da hidrólise do substrato acetiltiocolina (ATCh) e 2) interação com pesticida organofosforado. O método espectrofotométrico de Ellman revelou que o polímero PHA foi a molécula mais eficiente, uma vez que a constante de velocidade de segunda ordem obtida foi de 13867 mol-1 L s-1, 5 vezes superior a da 2-PAM e 232 vezes a da hidrazona. Posteriormente, todas as moléculas foram avaliadas por método espectrofotométrico em relação à interação com o organofosforado paraoxon. Apenas o PHA apresentou interação nas condições estudadas. Cálculos teóricos mostraram como ocorre a aproximação entre o PHA e ATCh, e com o paraoxon. Diante dos resultados obtidos, o PHA foi a molécula biomimética escolhida para aplicação no sensor eletroquímico para detecção de organofosforados. Primeiramente, o PHA foi imobilizado na superfície de um eletrodo impresso descartável a partir da formação de uma blenda com o polímero polietileno glicol metil éter, evitando sua solubilização. A oxidação da tiocolina formada a partir da catálise do ATCh realizada pelo PHA imobilizado foi verificada em 0,46 V vs Ag/AgCl, por voltametria de pulso diferencial. A equação obtida a partir da curva de calibração referente ao intervalo de concentração de paraoxon de 1,0 a 10,0 µmol L-1 foi I(%) = [4,8x106 C (mol L-1) + 0,8169]×100 (R2 = 0,99969), com limite de detecção de 3,63x10-7 mol L-1. Amostras de água de abastecimento foram analisadas, com concentrações adicionadas de paraoxon de 3,0; 6,0 e 8,0 µmol L-1, com recuperação de 115%; 106% e 94,5%, respectivamente. Os resultados apresentados mostraram que foi possível desenvolver um sensor eletroquímico biomimético para detecção de pesticida paraoxon. / Acetylcholinesterase enzyme (AChE) has been widely applied in biosensor development for pesticide detection. However, the application of those biosensors is limited due to their lack of robustness associated with low enzymatic stability and AChE high cost. An alternative to enzymes, it is the use of synthetic molecules which mimic enzymatic behavior, besides its low cost and superior stability, those are classified as biomimetic molecules. In this work is presented three potential catalysts: [4-(1E)ethanehydrazonoyl]benzoic acid, pralidoxime iodide (2-PAM), and polyhydroxamicalkalnoate polymer (PHA) with alpha nucleophile functional groups, such as hydrazone, oxime, and hydroxamic acid, respectively. The aforementioned molecules were evaluated based on two criteria for classification as AChE biomimetic: 1) catalysis of acetylthiocholine substrate (ATCh) hydrolysis and 2) interaction with organophosphorus pesticide. Spectrophotometrical Ellman´s method revealed that PHA polymer was the most efficient one, since its second order rate constant was 13867 mol-1 L s-1, which was 5 times superior than 2-PAM one and 232 times higher than hydrazone. Then, each molecule was analyzed through spectrophotometric method to verify the interaction with paraoxon organophosphorus pesticide. Only the PHA exhibited such interaction in the studied conditions. Theoretical calculations showed how the approach between PHA and ATCh, and also with paraoxon occurred. Regarding the obtained results, PHA was the chosen biomimetic molecule to be applied in the electrochemical sensor for organophosphorus detection. First of all, PHA was immobilized on the surface of disposable screen printed electrode through blend formation with polyethylene glycol methyl ether (mpEG), avoiding PHA dissolution. The oxidation of thiocholine generated towards ATCh catalysis performed by immobilized PHA was verified at 0.46 V vs Ag/AgCl by differential pulse voltammetry. The linear equation obtained through calibration curve for paraoxon concentration range of 1.0 to 10.0 µmol L-1 was I(%) = [4.8x106 C (mol L-1) + 0.8169]×100 (R2 = 0.99969), with limit of detection of 3.63x10-7 mol L-1. Water supply samples were analyzed considering the added paraoxon concentrations of 3.0; 6.0 e 8.0 µmol L-1, recovering 115%; 106% and 94.5%, respectively. The presented results showed that a biomimetic electrochemical sensor was successfully developed for detection of paraoxon organophosphorus pesticide.

Submitted by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2015-02-19T13:34:46Z No. of bitstreams: 5 tel.pdf: 9429138 bytes, checksum: 55c9c9a1eb3f75db9e65b286cec95dda (MD5) license_url: 52 bytes, checksum: 3d480ae6c91e310daba2020f8787d6f9 (MD5) license_text: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) license.txt: 2110 bytes, checksum: b4c884761e4c6c296ab2179d378436d4 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2015-02-20T11:03:29Z (GMT) No. of bitstreams: 5 tel.pdf: 9429138 bytes, checksum: 55c9c9a1eb3f75db9e65b286cec95dda (MD5) license_url: 52 bytes, checksum: 3d480ae6c91e310daba2020f8787d6f9 (MD5) license_text: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) license.txt: 2110 bytes, checksum: b4c884761e4c6c296ab2179d378436d4 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-20T11:03:29Z (GMT). No. of bitstreams: 5 tel.pdf: 9429138 bytes, checksum: 55c9c9a1eb3f75db9e65b286cec95dda (MD5) license_url: 52 bytes, checksum: 3d480ae6c91e310daba2020f8787d6f9 (MD5) license_text: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) license.txt: 2110 bytes, checksum: b4c884761e4c6c296ab2179d378436d4 (MD5) Previous issue date: 2013-02-20 / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do estado de Minas Gerais (FAPEMIG) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / A hidrazina ? uma subst?ncia utilizada como inibidora de corros?o, antioxidante, catalisador, emulsificante, agente redutor, combust?vel para propuls?o de foguete, inseticidas, e na prepara??o de diversos derivados farmac?uticos. Por?m, a hidrazina ? um material t?xico, sendo, portanto, necess?rio um m?todo sens?vel para a sua determina??o. Neste trabalho um sensor foi desenvolvido para determina??o de hidrazina mediante modifica??o de um eletrodo de carbono v?treo com ftalocianina de cobalto adsorvido em nanotubos de carbono de paredes m?ltiplas. A caracteriza??o eletroqu?mica e de superf?cie foi feita por voltametria c?clica, microscopia eletr?nica de varredura, FT-IR e Espectroscopia de Energia dispersiva de Raios-X. Os estudos de superf?cie deixaram evidente que os NTCPM e a CoPc formam um material comp?sito. Os estudos eletroqu?micos mostraram a ocorr?ncia de processos redox de superf?cie e ainda h? ind?cios de uma limita??o da transfer?ncia de carga. O n?mero de el?trons para a rea??o de oxida??o de hidrazina bem como a constante de velocidade heterog?nea foram estimados a partir dos coeficientes linear e angular das curvas de Koutecky-Levich sendo, respectivamente, 4,1 e 1,51 x 103 M-1s-1. Os par?metros operacionais de tr?s t?cnicas eletroanal?ticas (Amperometria, VPD e VOQ) foram otimizados em rela??o ? determina??o de hidrazina com o uso do ECV/NTCPM/CoPc, sendo que a VOQ apresentou maior sensibilidade, tendo sido, portanto, escolhida para a determina??o da hidrazina em ?gua de caldeira. Uma curva anal?tica final para a determina??o de hidrazina em amostra da ?gua de caldeira foi feita utilizando-se eletrodos impressos, sob condi??es experimentais otimizadas, apresentando resposta linear no intervalo de concentra??o de 99 a 7630 ?mol L-1, com R igual a 0,999. Foram obtidos valores de LD e LQ iguais a 50 e a 99 ?mol L-1, respectivamente. O sensor permitiu uma boa recupera??o para a hidrazina nas amostras de ?guas de caldeiras analisadas, com valores de recupera??o compreendidos entre 98,41 e 103,62%, atestando a exatid?o do m?todo proposto. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2011. / ABSTRACT Hydrazine is used as a corrosion inhibitor, antioxidant, catalyst, emulsifier, reducing agents, fuel for rocket propulsion, insecticides, and pharmaceutical preparation of various derivatives. However, the hydrazine is a toxic material and therefore requires a sensitive method for its determination. In this paper a sensor was developed for determination of hydrazine by modifying a glassy carbon electrode with cobalt phthalocyanine adsorbed on mutiwalled carbon nanotubes. The surface and electrochemical characterization was carried out by cyclic voltametry, scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy X-ray. Surface studies shows that NTCPM and CoPc are a composite material. Electrochemical studies have shown the occurrence of redox processes of surface and also an indication of a limited transfer of load transfer. The number of electrons for the reaction of oxidation of hydrazine and the observed average rate constant of the process were estimated from the coefficients of linear and angular curves Koutecky-Levich being, respectively, 4,1 and 1,51 x 103 M-1s-1. The operational parameters of three electroanalytical techniques (amperometry, VOQ and VPD) were optimized for the determination of hydrazine with the use of ECV / NTCPM / CoPc, although the VOQ showed greater sensitivity and was therefore chosen for the determination of hydrazine in boiler water. A final analytical curve for the determination of hydrazine in boiler water sample was made using electrodes printed under optimized experimental conditions, with linear response over the concentration range of 99 mmol L-1 to 7630 ?mol L-1, with R equal to 0.999. We obtained values ??of LOD and LOQ equal to 50 and 99 ?mol L-1, respectively. The sensor allowed a good recovery for hydrazine in boiler water samples analyzed, with recovery values ??ranging between 98.41 and 103.62%, attesting to the accuracy of the proposed method.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-14T14:18:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese de Doutorado - Ana Carolina M.S. Dias.pdf: 7391913 bytes, checksum: 55ab68bd39f956f754684f4b795a7baa (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-14T14:18:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese de Doutorado - Ana Carolina M.S. Dias.pdf: 7391913 bytes, checksum: 55ab68bd39f956f754684f4b795a7baa (MD5) Previous issue date: 2015-05-06 / FACEPE / A infecção pelo vírus dengue (DENV) é uma das doenças tropicais mais negligenciadas e de maior importância de saúde pública no mundo. Novos métodos de diagnóstico da doença têm sido estudados através da detecção da proteína NS1 do DENV. O antígeno NS1 é um importante marcador precoce da fase aguda da dengue, secretado em altas concentrações pelo vírus no sangue de pessoas infectadas logo nos primeiros dias, porém, não é muito utilizado na rotina laboratorial para diagnóstico da doença devido ao alto custo dos ensaios. A presente tese descreve o desenvolvimento de duas plataformas sensoras eletroquímicas baseadas em eletrodos impressos (EIs) modificados com nanomateriais para detecção do antígeno NS1 do DENV. Os EIs foram confeccionados utilizando-se a impressão de tinta de carbono sobre o polietileno tereftalato (PET), suporte para impressão dos moldes. Inicialmente, foram estudados os efeitos de nanotubos de carbono e sua contribuição na transferência de elétrons, condutividade e aumento de área eletroativa da plataforma sensora. O estudo foi baseado na incorporação de nanotubos de carbono funcionalizados com grupos carboxílicos à tinta de carbono. Para detecção do NS1, um imunoensaio do tipo “sanduíche” foi realizado, no qual a captura específica do NS1 pôde ser avaliada através das reações redox da enzima peroxidase conjugada ao anticorpo. Uma faixa linear entre 0,04 g/mL e 2 g/mL de NS1 foi obtida, indicando boa performance analítica do imunossensor, com coeficiente de correlação linear de 0,996 (p<0.0001, n=8) e limite de detecção de 0,012 g/mL de NS1. Posteriormente, foi investigada a contribuição de nanopartículas metálicas no desenvolvimento de sensores eletroquímicos livres de marcação. Foram utilizadas nanopartículas de ouro (NPsAu) funcionalizadas com grupos amina para a imobilização covalente de anticorpos. Na síntese das NPsAu, foi utilizado o polietilenoimina como agente redutor e funcionalizante para promover uma ligação amida com o anticorpo anti-NS1. O imunossensor desenvolvido mostrou curva de calibração com faixa de concentração linear entre 0,1 g/mL e 2 g/mL de NS1 (r = 0,995, p<0.0001, n=7) e limite de detecção de 0,03 g/mL de NS1. A contribuição dos nanomateriais para as plataformas sensoras desenvolvidas mostrou-se efetiva na sensibilidade analítica, devido ao aumento de área eletroativa e maior quantidade de anticorpos imobilizados. A aplicação destes nanomateriais nos imunossensores proporciona novas alternativas de diagnóstico para detecção da proteína NS1 do DENV. / Infection by Dengue Virus (DENV) is one of the most neglected tropical diseases and of higher importance of public health worldwide. New methods of diagnosis of the disease have been studied through the detection of NS1 protein of DENV. NS1 antigen is an important early marker of acute dengue infection secreted in high concentrations by the virus in the blood of infected people in first days, however it is not widely used in the laboratory routine for diagnosis of the disease due to high cost of assays. The present thesis describes the development of two electrochemical sensor platforms based on screen-printed electrodes (SPEs) modified with nanomaterials for detection of NS1 antigen of DENV. SPEs were prepared using carbon ink printing on the polyethylene terephthalate (PET), support for molds printing. Initially, the effects of carbon nanotubes and their contribution to the electron transfer, conductivity and increase of electroactive area of the sensor platform were studied. The study was based on the incorporation of carbon nanotubes functionalized with carboxylic groups to the carbon ink. For NS1 detection, a sandwich-type immunoassay was carried out, wherein the specific capture of NS1 may be assessed by redox reactions of peroxidase enzyme conjugated to the antibody. A linear range between 0.04 g/mL and 2 g/mL NS1 was obtained, indicating good analytical performance of the immunosensor, with linear correlation coefficient of 0.996 (p<0.0001, n=8) and limit of detection of 0.012 g/mL NS1. Subsequently, the contribution of metal nanoparticles in the development of label-free electrochemical sensors was investigated. Gold nanoparticles (AuNPs) functionalized with amine groups were used for covalent immobilization of antibodies. In the synthesis of AuNPs, polyethyleneimine was used as a reducing and functionalizing agent to promote an amide bond with anti-NS1 antibody. The developed immunosensor showed calibration curve with linear concentration range between 0.1 g/mL and 2 g/mL NS1 (r = 0.995, p<0.0001, n = 7) and limit of detection of 0.03 g/mL NS1. The contribution of nanomaterials for the sensor platforms developed proved effective in the analytical sensitivity due to the increase of electroactive area and larger amount of immobilized biomolecules. The application of these nanomaterials in immunosensors provides new alternatives of diagnosis for detection of NS1 protein of DENV.

Um método de fabricação para eletrodos compósitos impressos à base de grafite e resina poliuretana (EIGPU) foi desenvolvido, iniciando-se pela tinta e processo para a impressão, além da otimização dos parâmetros para garantir a aplicabilidade e maximização da resposta dos mesmos. Os parâmetros otimizados na fabricação da tinta foram a composição de 60% grafite e 40% poliuretana (m/m), a natureza e quantidade de solvente, dimensão do conjunto impresso, quantidade de demãos aplicadas no processo de \"screen-printing\", espessura da máscara adesiva e o tipo de isolante que define os contatos elétricos e a área ativa do eletrodo. Também foi proposto e desenvolvido um procedimento de ativação da superfície do eletrodo, que consiste em uma compressão do compósito, seguido de tratamento eletroquímico da superfície do eletrodo de trabalho, que se mostraram fundamentais para o desempenho adequado do sensor. Os resultados desses estudos inciais foram avaliados usando K3[Fe(CN)6], como sonda eletroquímica. Em seguida, o EIGPU foi avaliado quanto ao seu potencial para determinação de analitos de interesse farmacológico, usando como modelo o paracetamola (APAP) e suas misturasb com cafeína (CAF) em amostras de fármacos (LOD=0,81a, 0,84b(APAP), 1,6b(CAF) µmol L-1); ambiental: Zn2+, Pb2+, Cu2+ e Hg2+ simultaneamente em amostras de etanol combustível (LOD=300, 65, 30, 46 nmol L-1, respectivamente) e biológico: epinefrina (EP) em amostras artificiais de fluido cérebro-espinal sintético (LOD=42,8 e 768 nmol L-1, para DPV e SWV, respectivamente). Para isso, foram usadas Voltametria Cíclica (CV), Voltametria de Pulso Diferencial (DPV), Voltametria de Pulso Diferencial de Redissolução Anódica (DPASV) e Voltametria de Onda Quadrada (SWV). Na determinação dos analitos de interesse ambiental, os eletrodos impressos foram modificados com sílica SBA-15, antes e após organofuncionalização com a espécie benzotiazol-2-tiol. Os compósitos modificados foram preparados substituindo quantidades correspondentes de pó de grafite de modo a obter eletrodos com 5% (m/m) do modificador. Antes de realizar as análises, foram feitas as otimizações dos parâmetros envolvidos em cada técnica escolhida e obtidas as curvas analíticas. Em seguida, o EIGPU foi utilizado na determinação dos analitos nas respectivas matrizes. A quantidade dos analitos presentes nas amostras foi determinada pelo método de adição de padrão, em triplicata. Os resultados foram comparados com aqueles obtidos por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC) e Espectroscopia de Absorção Atômica (AAS), para as análises farmacêuticas e ambientais, respectivamente. / A method for the fabrication of a graphite polyurethane composite based screen printed electrodes (EIGPU) was proposed by developing a ink and a imprinting procedure after optimizing parameters such as ink composition 60% graphite and 40% polyurethane (m/m), nature and quantity of solvent, dimensions of the electrode set, number of ink layers, deepness of the adhesive mask and nature of the insulating that defines the active electrode area and the electrical contacts. Procedures for activating the electrode surface, by mechanically compressing the ink followed by an electrochemical treatment of the surface were also developed. The results of this phase were evaluated using K3[Fe(CN)6] as an electrochemical probe. Than the EIGPU was evaluated regarding its potentialities for the determination of analytes with pharmacological interest using paracetamola (APAP) and its mixturesb with caffeine (CAF) in pharmaceutical formulations (LOD=0,81a, 0,84b(APAP), 1,6b(CAF) µmol L-1), environmental relevance as metal ions Zn2+, Pb2+, Cu2+ e Hg2+ determined simultaneously in ethanol fuel samples (LOD=300, 65, 30, 46 nmol L-1, respectively) and biologically important as epinephrine (EP) contained in artificial cerebro-spinal fluid. (LOD=42,8 e 768 nmol L-1, for DPV e SWV, respectively).These applications were achieved by means of Cyclic Voltammetry (CV), Differential Pulse Voltammetry (DPV), Square Wave Voltammetry (SWV) and Differential Pulse Anodic Stripping Voltammetry (DPASV). In the determination of the metal ions in ethanol fuel, the electrodes were modified with SBA-15 silica organofunctionalized with benzothiazol-2-thiol. The composities were prepared by substituting corresponding amounts of graphite powder in order to have 5% (m/m) of the modifier in the final device. Before performing the analysis several parameters were optimized for each case for each technique before measuring the analytical curves. After, the EIGPU was used in the determination of the different analytes in the chosen matrices. The amount of analytes present in the samples was determined using addition method in triplicate. The results were compared with those obtained using high performance liquid chromatography (HPLC) and Atomic Absorption Spectrocopy (AAS), as comparision methods.

Um método de fabricação para eletrodos compósitos impressos à base de grafite e resina poliuretana (EIGPU) foi desenvolvido, iniciando-se pela tinta e processo para a impressão, além da otimização dos parâmetros para garantir a aplicabilidade e maximização da resposta dos mesmos. Os parâmetros otimizados na fabricação da tinta foram a composição de 60% grafite e 40% poliuretana (m/m), a natureza e quantidade de solvente, dimensão do conjunto impresso, quantidade de demãos aplicadas no processo de \"screen-printing\", espessura da máscara adesiva e o tipo de isolante que define os contatos elétricos e a área ativa do eletrodo. Também foi proposto e desenvolvido um procedimento de ativação da superfície do eletrodo, que consiste em uma compressão do compósito, seguido de tratamento eletroquímico da superfície do eletrodo de trabalho, que se mostraram fundamentais para o desempenho adequado do sensor. Os resultados desses estudos inciais foram avaliados usando K3[Fe(CN)6], como sonda eletroquímica. Em seguida, o EIGPU foi avaliado quanto ao seu potencial para determinação de analitos de interesse farmacológico, usando como modelo o paracetamola (APAP) e suas misturasb com cafeína (CAF) em amostras de fármacos (LOD=0,81a, 0,84b(APAP), 1,6b(CAF) µmol L-1); ambiental: Zn2+, Pb2+, Cu2+ e Hg2+ simultaneamente em amostras de etanol combustível (LOD=300, 65, 30, 46 nmol L-1, respectivamente) e biológico: epinefrina (EP) em amostras artificiais de fluido cérebro-espinal sintético (LOD=42,8 e 768 nmol L-1, para DPV e SWV, respectivamente). Para isso, foram usadas Voltametria Cíclica (CV), Voltametria de Pulso Diferencial (DPV), Voltametria de Pulso Diferencial de Redissolução Anódica (DPASV) e Voltametria de Onda Quadrada (SWV). Na determinação dos analitos de interesse ambiental, os eletrodos impressos foram modificados com sílica SBA-15, antes e após organofuncionalização com a espécie benzotiazol-2-tiol. Os compósitos modificados foram preparados substituindo quantidades correspondentes de pó de grafite de modo a obter eletrodos com 5% (m/m) do modificador. Antes de realizar as análises, foram feitas as otimizações dos parâmetros envolvidos em cada técnica escolhida e obtidas as curvas analíticas. Em seguida, o EIGPU foi utilizado na determinação dos analitos nas respectivas matrizes. A quantidade dos analitos presentes nas amostras foi determinada pelo método de adição de padrão, em triplicata. Os resultados foram comparados com aqueles obtidos por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC) e Espectroscopia de Absorção Atômica (AAS), para as análises farmacêuticas e ambientais, respectivamente. / A method for the fabrication of a graphite polyurethane composite based screen printed electrodes (EIGPU) was proposed by developing a ink and a imprinting procedure after optimizing parameters such as ink composition 60% graphite and 40% polyurethane (m/m), nature and quantity of solvent, dimensions of the electrode set, number of ink layers, deepness of the adhesive mask and nature of the insulating that defines the active electrode area and the electrical contacts. Procedures for activating the electrode surface, by mechanically compressing the ink followed by an electrochemical treatment of the surface were also developed. The results of this phase were evaluated using K3[Fe(CN)6] as an electrochemical probe. Than the EIGPU was evaluated regarding its potentialities for the determination of analytes with pharmacological interest using paracetamola (APAP) and its mixturesb with caffeine (CAF) in pharmaceutical formulations (LOD=0,81a, 0,84b(APAP), 1,6b(CAF) µmol L-1), environmental relevance as metal ions Zn2+, Pb2+, Cu2+ e Hg2+ determined simultaneously in ethanol fuel samples (LOD=300, 65, 30, 46 nmol L-1, respectively) and biologically important as epinephrine (EP) contained in artificial cerebro-spinal fluid. (LOD=42,8 e 768 nmol L-1, for DPV e SWV, respectively).These applications were achieved by means of Cyclic Voltammetry (CV), Differential Pulse Voltammetry (DPV), Square Wave Voltammetry (SWV) and Differential Pulse Anodic Stripping Voltammetry (DPASV). In the determination of the metal ions in ethanol fuel, the electrodes were modified with SBA-15 silica organofunctionalized with benzothiazol-2-thiol. The composities were prepared by substituting corresponding amounts of graphite powder in order to have 5% (m/m) of the modifier in the final device. Before performing the analysis several parameters were optimized for each case for each technique before measuring the analytical curves. After, the EIGPU was used in the determination of the different analytes in the chosen matrices. The amount of analytes present in the samples was determined using addition method in triplicate. The results were compared with those obtained using high performance liquid chromatography (HPLC) and Atomic Absorption Spectrocopy (AAS), as comparision methods.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-08-31T14:13:50Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese doutorado Bárbara V M Silva.pdf: 8451335 bytes, checksum: 8f05c2e3a44caad45cfbe00e5b36c3eb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-31T14:13:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese doutorado Bárbara V M Silva.pdf: 8451335 bytes, checksum: 8f05c2e3a44caad45cfbe00e5b36c3eb (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / CAPEs / A presente tese descreve o desenvolvimento de sensores eletroquímicos para imunoensaios empregando a tecnologia de eletrodos impressos com a finalidade de detectar a troponina T cardíaca, o marcador mais específico, atualmente, do infarto agudo do miocárdio. Um dos desafios na confecção de sensores eletroquímicos para imunoensaios é alcançar baixos limites de detecção. Nanomateriais de carbono são, recentemente, considerados excelentes estratégias no preparo de superfícies sensoras devido às suas excelentes propriedades, tais como rápida transferência elétrica e atividade catalítica, aumento da relação superfície/volume e, consequentemente, maior quantidade de biomoléculas imobilizadas. Nesta tese, nanotubos de carbono e grafeno foram utilizados sob diferentes abordagens para modificação de superfícies eletródicas. Um imunossensor baseado em eletrodos serigrafados obtidos pela impressão de filmes de nanotubos de carbono amino funcionalizados incorporados em tinta de carbono foi desenvolvido para detecção “livre de marcação”. Os grupos amino dos nanotubos expostos na interface sensora impressa foram utilizados para imobilização orientada dos anticorpos monoclonais anti-troponina T. Os nanofilmes impressos apresentaram uma excelente estabilidade e reprodutibilidade, exibindo um desvio padrão relativo (DP) menor que ~2% (n = 8), comparado com controle (DP ~9%, n = 8). A resposta analítica do sensor, obtida por voltametria de pulso diferencial, apresentou uma faixa linear entre 0,0025 e 0,5 ng/mL de troponina T (r = 0,995; p<0,0001; n=7), combinado a um baixo erro relativo (<<1%) e limite de detecção de 0,0035 ng/mL. Com o propósito de substituir os anticorpos anti-troponina T, visto que estes constituem parte onerosa do dispositivo, um sensor biomimético foi desenvolvido a partir de uma superfície nanoestruturada de grafeno e polipirrol. A técnica de impressão biomimética em superfície (“surface imprinting”) foi utilizada como estratégia para simplificar e reduzir em uma única etapa a produção das cavidades biomiméticas. Estas foram obtidas através da eletropolimerização do polipirrol e derivados copoliméricos orgânicos mimetizando grupos proteicos amino-reativos. As respostas analíticas do sensor foram geradas por voltametria de pulso diferencial, exibindo uma faixa linear de resposta variando de 0,01 a 0,1 ng/mL de troponina T (r = 0,9953; p<0,0001; n=5) e um limite de detecção de 0,006 ng/mL, mostrando um ótimo desempenho do sensor biomimético. As cavidades biomiméticas apresentaram uma constante de dissociação (KD) de 7,3 10- 13 mol/L, indicando boa afinidade à troponina quando comparadas com o sensor controle (sem troponina T), KD igual a 11,6 10-13 mol/L. Em conclusão, ambas as plataformas sensoras mostram potencial para detecção da troponina T em níveis de importância clínica no diagnóstico do infarto agudo, constituindo testes de pronto atendimento para emergências cardiológicas. / This thesis describes the development of electrochemical sensors for immunoassay by using a screen-printed electrodes technology in order to detect the human cardiac troponin T, the most important marker currently of the acute myocardial infarction. One of the challenges in the manufacturing of electrochemical sensors for immunoassays is to reach low limits of detection. Carbon nanomaterials are recently considered excellent strategies in preparing sensing surfaces due to theirs excellent properties, such as rapid electrical transfer and catalytic activity, increase surface / volume ratio and, consequently, offering higher amount of immobilized biomolecules. In this thesis, carbon nanotubes and graphene were used under different approaches in order to modify the sensors surfaces. An immunosensor based on screen printed electrode obtained by printing of amino functionalized carbon nanotubes films incorporated into carbon ink has been developed for "label-free" detection. The amino groups exposed on the imprinted sensor interface were utilized for oriented immobilization of the monoclonal antibody anti-troponin T. The imprinted nanofilms showed an excellent stability and reproducibility, exhibiting a relative standard deviation (RSD) less than ~2% (n = 8) compared to control (RSD ~9%, n = 8). The analytical response of the sensor, obtained by differential pulse voltammetry, showed a linear range between 0.0025 and 0.5 ng/mL (r = 0.995; p <0.0001, n = 7), combined with a low relative error (<< 1 %) and a calculated limit of detection of 0.0035 ng/mL. In order to replace the anti-troponin T antibody, since these are costly part of the device, a biomimetic sensor was developed from a nanostructured surface of graphene and polypyrrole. The biomimetic technique of surface imprinting was used as a strategy for simplify and reduce in a one-step production of the biomimetic cavities. These were obtained by electropolymerization of the pyrrole and its organic copolymers mimicking amino reactive protein groups. The analytical responses of the sensor were obtained by differential pulse voltammetry, exhibiting a linear range response in 0.01 and 0.1 ng/mL of troponin T (r = 0.9953; p <0.0001, n = 5) and a limit of detection of 0.006 ng/mL, showing a good performance of the biomimetic sensor. The biomimetic sites exhibited a dissociation constant (KD) of 7.3 10-13 mol/L, indicating a good affinity to troponin when compared to its control (without troponin T), KD equal to 11.6 10-13 mol/L. In conclusion, both sensor platform the sensor platforms showed a potential for troponin T detection in levels of clinical important for acute myocardial infarction diagnostic, constituting point-of-care testing for cardiac emergency departments.