Neste trabalho, é proposto um método de separação e determinação das vitaminas hidrossolúveis utilizando-se eletroforese capilar na modalidade cromatografia eletrocinética micelar (MEKC). MEKC pode ser empregada para separar ambas moléculas carregadas ou neutras, individual ou simultaneamente. O método desenvolvido consistiu-se de 20 mmol L-1 de tetraborato de sódio (TBS), 20 mmol L-1 de dodecilsulfato de sódio (SDS) e metanol 15% (v/v). As soluções foram introduzidas no sistema eletroforético sob pressão de 0,5 psi por 3 s. A separação foi conduzida em um capilar de sílica fundida de 50 cm, sob potencial de 20 kV, à temperatura de 22ºC e monitorada em 200, 254 e 270 nm. O método analítico apresentou-se seletivo com separação em linha de base, preciso com áreas relativas no intervalo de 1,0 a 11%, apresentou baixos limites de detecção (entre 1,6 e 27,7 µmol L-1) e quantificação (entre 5,0 e 92,2 µmol L-1), além de ser simples e com alta frequência analítica, possibilitando separar as nove vitaminas hidrossolúveis em 15,50 min. Ele foi aplicado em amostra de farinha láctea, na qual foi possível determinar 4 vitaminas (B3, B5, B6 e C). Um método de separação para as vitaminas lipossolúveis, utilizando cromatografia a líquido, também foi proposto. Foi possível obter a separação em linha de base de sete vitaminas desta classe. A validação e a aplicação do método ainda devem ser investigadas. / In this paper, we propose a method for separation and determination of water-soluble vitamins using capillary electrophoresis method in micellar electrokinetic chromatography (MEKC). MEKC can be employed to separate both charged end neutral molecules, individually or simultaneously .The method consisted in 20 mmol L-1 sodium tetraborate (TBS), 20 mmol L-1 sodium dodecyl sulfate (SDS) and 15% methanol (v / v). The solutions were introduced into the electrophoretic system under pressure of 0.5 psi for 3 seconds. The separation was performed in a fused silica capillary of 50 cm under potential of 20 kV at a temperature of 22 ° C and monitored at 200, 254 and 270 nm. The analytical method was presented with selective separation line basis with precise relative areas in the range of 1.0 to 11%, showed low detection (1.6 to 27.7 µmol L-1) and quantification (from 5.0 to 92.2 µmol L-1) limits, besides being simple and high sampling rate, allowing to separate nine water-soluble vitamins in 15.50 min. The method was applied to a sample of milky flour, which it was possible to determine 4 vitamins (B3, B5, B6 e C). A method for separating soluble vitamins using liquid chromatography has also been proposed. It was possible to obtain a baseline separation of seven vitamins this class. The validation and application of the method must still be investigated.

Terpenos são os principais constituintes dos óleos essenciais e vêm sendo explorados há mais de 3500 anos pela humanidade. Por conta das suas propriedades flavorizantes, são amplamente empregados na indústria de cosméticos e perfumaria. Apresentam ainda uma infinidade de funções biológicas, como promoção de polinização nas plantas, e proteção contra pragas e animais. Além dessas funções, muitos compostos possuem ainda atividade antimicrobiana, anti-inflamatória, antifúngica, entre outras. Tendo em vista a simplicidade estrutural dos terpenos e a alta hidrofobicidade que sugere fracas interações intermoleculares, é difícil de se imaginar como esses compostos conseguem desempenhar funções tão específicas e diversas. É de se esperar que quanto mais complexa a estrutura do composto, mais fácil seja seu reconhecimento pelo organismo. Isso mostra o grande poder de reconhecimento do meio biológico. Nesse trabalho, os parâmetros termodinâmicos de transferência da fase aquosa para a fase micelar de 10 terpenos (carvona, cânfora, cumeno, t-anetol, eugenol, limoneno, citronelal, linalol, terpineol e verbenona) e cumarina em dois sistemas, SDS 30 mmol.kg-1 + TBS 20 mmol.kg-1 e SDS 30 mmol.kg-1 + TBS 20 mmol.kg-1 + 10% v/v de etanol foram determinados buscando elucidar a incorporação micelar desses compostos. Micelas apresentam compartimentos com diferentes polaridades e podem servir como modelo para mimetizar as diferentes interações no meio biológico. Dessa forma, a utilização da cromatografia eletrocinética micelar (MEKC, do inglês Micellar Electrokinetic Chromatography) na determinação dos coeficientes de partição e dos parâmetros termodinâmicos de transferência entre as fases aquosa e micelar desses solutos pode contribuir para o entendimento da distribuição bem como auxiliar na compreensão das funções que os mesmos desempenham na natureza. A hipótese de que os parâmetros termodinâmicos podem elucidar detalhes da incorporação micelar foi ainda testada através da busca de relações lineares de energia de solvatação (LSER, do inglês Linear Solvation Energy Relashionships) com o intuito de evidenciar as principais características moleculares que contribuem para o processo detransferência. Os modelos LSER foram estudados através de regressão múltipla e análises multivariadas de PLS, SPLS, PLS-DA e SPLS-DA, com o objetivo de verificar as propriedades dos terpenos que explicam sua incorporação nas micelas. Outras análises estatísticas multivariadas, como análise de agrupamentos e PCA, foram utilizadas para estudar a variabilidade estrutural dos compostos selecionados, bem como, determinar se os descritores teóricos calculados conseguem descrever as características estruturais dos terpenos. O estudo da termodinâmica de transferência de solutos neutros da fase aquosa para a fase micelar demonstrou que mesmo pequenas diferenças estruturais das moléculas contêm informação sobre a distribuição dos compostos nos compartimentos micelares. Também podese inferir sobre o efeito do etanol nas partições e sobre a própria estrutura micelar. Os resultados para o limoneno mostraram a complexidade envolvida nas partições, levando a ideia de restrição de volume nas micelas modificadas por álcool. Resultados de LSER mostraram que a transferência da fase aquosa para a fase micelar desses compostos é governada principalmente pela interação hidrofóbica onde Vx (Volume de McGowan) foi selecionado como um dos descritores mais importantes para explicar lnP. A análise comparativa dos resultados obtidos pelos dois métodos (estudo dos parâmetros termodinâmicos e LSER) indicou similaridade de resultados. Isso demonstra a grande confiabilidade dos resultados e, então, que estudos similares usando outras soluções micelares e outras classes de compostos (hormônios, flavonoides, aminas, etc.) podem ser muito promissores. / Terpenes are the main constituents of essential oils and have been explored for more than 3,500 years. Because of their flavoring properties, terpenes are widely used in the cosmetics and perfumery industry. They also exert a multitude of ecological functions, such as the promotion of plant pollination and protection against pests and animals. In addition, many compounds have antimicrobial, antifungal, anti-inflammatory activities and others. Given the structural simplicity of terpenes and the high hydrophobicity that suggests weak intermolecular interactions, it is difficult to imagine how these compounds can perform such specific and diverse functions. It is expected that the more complex the structure of the compound, the easier it is its recognition by the organism, which does not seem to be true for this class showing the great power of recognition of the biological system. In this work, the thermodynamic parameters of aqueous and micellar phase transfer of ten terpenes (carvone, camphor, cumene, t-anethol, eugenol, limonene, citronellal, linalool, terpineol, and verbenone) and coumarin in two systems, 30 mmol.kg-1 of SDS + 20 mmol.kg-1 of TBS and 30 mmol.kg-1 of SDS, 20 mmol.kg-1 of TBS, and 10% v/v of ethanol were determined to elucidate the micellar distribution of these compounds. Micelles have compartments that possess different polarities and might be a model to mimic the different interactions that terpenes may have in the biological environment. Thus, the use of micellar electrokinetic chromatography (MEKC) in the determination of the partition coefficients and the thermodynamic parameters of transfer of the aqueous phase to the micellar phase of these solutes can contribute to the understanding of the distribution, as well as help in the understanding of the functions they perform in nature. The hypothesis that the thermodynamic parameters can elucidate details of the micellar incorporation was further analyzed through the search of Linear Solvation Energy Relashionships (LSER), in order to highlight the main molecular characteristics that contribute to the transfer process. The LSER models were studied through multiple regression and other multivariate analyzes, such as PLS, SPLS, PLS-DA and SPLS-DA, in order to verify the properties of terpenes that explain their incorporation into micelles.Other multivariate statistical analysis, such as cluster analysis and PCA were used to study the structural variability of the selected compounds, as well as to determine if the calculated theoretical descriptors can describe all the structural characteristics of the terpenes. The study of thermodynamics of transfer of neutral solutes from the aqueous phase to the micellar phase has shown that even small structural differences of the molecules contain information about the distribution of the compounds in the micellar compartments. It was also possible to infer about the effect of ethanol on the partitions and on the micellar structure. The results for limonene showed the complexity involved in the partitions, showing that occurs volume restriction in alcohol-modified micelles. Results from LSER showed that the transfer of these compounds is mainly governed by hydrophobic interactions where Vx (McGowan volume) was selected as one of the most important descriptors to explain partition. The comparative analysis of the results obtained by the two methods (thermodynamic parameters studies and LSER) indicated similarity of results. This demonstrates the great reliability of the methods, and that similar studies using other micellar solutions and other classes of compounds (hormones, flavonoids, amines, etc.) might be very promising.

A eletroforese capilar (CE) é uma técnica poderosa de separação que explora as diferenças na mobilidade de espécies iônicas sob efeito do campo elétrico. Não permite, contudo, separação de misturas de moléculas neutras, possível mediante formação de complexos com carga, derivatização química ou cromatografia eletrocinética micelar (MEKC). A derivatização eletroquímica tem sido usada em combinação com HPLC, entre outras técnicas, mas não ainda com CE e para fins quantitativos, como proposto e demonstrado nesta dissertação, em que se enfoca, como sistemas modelo, álcoois primários de cadeia curta e se recorre a sistema em fluxo designado de EC-CE-C4D, que consiste de uma célula eletroquímica acoplada com equipamento de eletroforese capilar provido de detector de condutividade sem contato direto com os eletrodos. O sistema EC-CE-C4D, inicialmente concebido para efetuar pré-concentração e redissolução eletroquímica de metais seguida de separação eletroforética, possibilitou também o monitoramento de produtos com carga, formados em processos eletrocatalíticos, fato que inspirou a investigação da aplicabilidade, também do sistema à derivatização eletroquímica de analitos neutros em iônicos ou ionizáveis. Inicialmente, a oxidação de etanol foi avaliada por voltametria cíclica em eletrodos de ouro, paládio e platina policristalinos, nos meios ácido, neutro e alcalino. Maior formação de ácido acético se deu sobre platina em meio ácido (pH = 2,3). Entre os tampões avaliados por simulação (PeakMaster 5.1) para a separação dos carboxilatos, o TRIS/HCl (pH = 8,6) foi favorável em termos de resolução, rapidez e sensibilidade. Após a eletrooxidação da amostra sobre Pt a 1,6 V vs. Ag/AgCl por 60 s seguida de transferência de nanolitros dos produtos formados para o capilar por injeção hidrodinâmica, o meio ácido é trocado pelo tampão de corrida com auxílio de microbombas controladas por computador. A eficiência da conversão eletroquímica dos álcoois em carboxilatos, de 16% para etanol e propanol nas condições adotadas, apesar de não muito eficiente, proporcionou boa repetibilidade e limites de quantificação ao redor de 5 10-5 mol L-1 para etanol, 1-propanol, 1-butanol e 1-pentanol, ou seja, cerca de 20 vezes melhores que os reportados para MEKC. As curvas analíticas para os 4 álcoois apresentaram boa linearidade (R > 0,996) e a boa separação entre os picos permitindo determinações quantitativas simultâneas. Como exemplo de aplicação a amostras reais, demonstrou-se a determinação quantitativa de etanol em cerveja Pilsen convencional (teor alcoólico 4,5% vol.) e sem álcool (teor alcoólico <0,5% vol.), diluídas de 1000 vezes e 100 vezes, respectivamente. A repetibilidade das análises foi muito boa (~6% DPR, n = 40), indicando a estabilidade do sistema automático e ausência de envenenamento da superfície do eletrodo. Resultados ainda melhores foram obtidos utilizando 1-propanol como padrão interno para a determinação de etanol. Comparação dos resultados da dosagem alcoólica obtida com o sistema EC-CE-C4D e por CG-FID não apresentou diferença significativa utilizando um intervalo de confiança de 95 %, demonstrando a efetividade e concordância da nova combinação de técnicas. Este trabalho pioneiro, aliando derivatização eletroquímica com a eletroforese para a quantificação de espécies neutras, abre perspectivas de pesquisa não só para aprofundamento e otimização da análise de álcoois, como para a derivatização de outras espécies neutras na faixa de pH comum em CE, como aldeídos e açúcares. / Capillary electrophoresis (CE) is a powerful separation technique which exploits the differences in the mobility of ionic species under the effect of electric field. However, it does not allow the separation of mixtures of neutral molecules, and alternatives like formation of charged complexes, chemical derivatization and micellar electrokinetic chromatography (MEKC) have been proposed. Electrochemical derivatization has been combined before with HPLC, among other techniques, but not yet with CE and for quantitative purposes, as proposed and demonstrated in this Masters Thesis, focusing as model systems, short chain primary alcohols, using a flow system, designated EC-EC-C4D, composed of an electrochemical cell coupled with a capillary electrophoresis equipment provided with conductivity detector without direct contact with the electrodes. The EC-CE-C4D system, originally proposed to perform electrochemical pre-concentration and stripping of metals followed by electrophoretic separation, also enabled the monitoring of charged products formed in electrocatalytic processes, inspiring the application of the system to electrochemical derivatization of uncharged analytes into ionic or ionizable ones. Initially, the ethanol oxidation was evaluated by cyclic voltammetry on gold, palladium and platinum polycrystalline electrodes, in acid, neutral and alkaline medium. Larger formation of acetic acid was observed on platinum in acid medium (pH = 2.3). Among the buffers evaluated by simulation (PeakMaster 5.1) for separation of carboxylates, aiming to compromise between resolution, speed and sensitivity, TRIS / HCl (pH 8.6) was favorable. After the sample electrooxidation on Pt at 1.6 V vs. Ag/AgCl for 60 s is replaced automatically (by computer controlled micropumps) by running buffer, followed by the hydrodynamic injection into the capillary of products formed, the acid medium is replaced by running buffer with help of computer controlled micropumps. The efficiency of the electrochemical conversion of alcohols into carboxylates, 16% for ethanol and propanol at the given conditions, although not very efficient, but showed good repeatability and rendered quantification limits around 5 10-5 mol L-1 for ethanol, 1-propanol, 1-butanol and 1-pentanol the 4 alcohols, about 20 times better for MEKC. The analytical curves for the four alcohols, showed good linearity (r > 0.996) and the separation between peaks allowed simultaneous quantitative determinations. As an example of application to real samples, the quantitative determination of ethanol in Pilsen conventional beer (alcohol content 4.5% vol.) and non-alcoholic beer (alcohol content <0.5% vol.) was carried out after 1000-fold and 100 fold dilution, respectively. The repeatability of the analysis was very good (~6% RSD, n = 40), indicating the stability of the system and no poisoning of the electrode. Even better results were obtained using 1-propanol as an internal standard for the determination of ethanol. Comparison of results obtained with the CE-CE-C4D system and by GC-FID showed no significant difference for a confidence interval of 95%, demonstrating the effectiveness and consistency of the new combination of techniques. This proof of concept work of the combination of electrochemical derivatization with electrophoresis for quantification of neutral species opens perspectives not only for the optimization of the analysis of alcohols, but for research on the derivatization of other neutral species in the pH range typical for CE, like aldehydes and sugars.

Os monoalquil carbonatos podem ser vistos como produtos da hidrólise parcial de carbonatos orgânicos. Apesar de serem estudados desde a década de 1920, a literatura apresenta poucas evidências de sua formação em meio aquoso. Recentes estudos apontaram a eletroforese capilar (CE) com detecção condutométrica sem contato (C4D) como uma técnica versátil para a detecção e quantificação dessas espécies, a partir da qual foi possível evidenciar a formação de monoalquil carbonatos pela reação direta entre o bicarbonato e o álcool correspondente. A presença de monoetil carbonato (MEC) em amostras de cerveja foi demonstrada pela primeira vez no presente trabalho, bem como sua formação em drinks preparados a partir de uma bebida alcoólica destilada e um refrigerante. Um equipamento de CE com dois detectores do tipo C4D foi utilizado para a identificação e a quantificação dessa espécie, principais objetivos do presente trabalho. Uma propriedade intrínseca à detecção condutométrica - o fato de a resposta do detector estar, sob certas condições, exclusivamente relacionada às mobilidades dos compostos presentes - permitiu aquantificação do MEC apesar da impossibilidade de fazê-lo por meio de calibração externa, dada a sua instabilidade em meio aquoso. O método de quantificação, que utiliza como padrões de calibração do detector cinco soluções de espécies estáveis com mobilidades eletroforéticas próximas à do MEC, foi aplicado na determinação de tricloroacetato em solução aquosa e os resultados obtidos condizem com a concentração da espécie determinada por titulação. As concentrações de MEC encontradas em uma amostra de cerveja do tipo lager e em um drink de rum com refrigerante de cola foram 1,2 mmol.L-1 e 4,1 mmol.L-1, respectivamente. Esses valores concordam com as quantidades esperadas de MEC nessas bebidas com base em suas concentrações de álcool e bicarbonato. Apesar dos estudos prévios sugerirem a formação lenta de MEC após a mistura do bicarbonato com o etanol, o preparo dos três drinks estudados mostrou rápida formação de MEC logo após a mistura dos ingredientes. Estudos envolvendo a cinética de formação da espécie em diferentes valores de pH foram realizados, evidenciando maiores velocidades de formação em condições ácidas (pH 4) quando comparadas com condições básicas (pH 8). Pôde-se concluir que, apesar de as condições ácidas favorecerem o desprendimento de CO2 do sistema, deslocando o equilíbrio no sentido da decomposição do MEC, a formação da espécie também ocorre em sistemas ácidos. Além disso, o tempo necessário para a sua formação nesses sistemas condiz com a escala de tempo necessária para o preparo e o consumo dos drinks. Apesar de o presente trabalho ser o primeiro relato da existência de MEC em alimentos, bebidas como a cerveja são consumidas há milênios, sugerindo a baixa probabilidade de a espécie estudada ser nociva. Pouco se sabe, no entanto, a respeito do seu papel no sabor das bebidas estudadas e na absorção do álcool pelo organismo. / The monoalkyl carbonates can be treated as products of the partial hydrolysis of organic carbonates. Despite they are studied since late 1920\'s, the literature shows little evidence about their formation in aqueous media. Recent studies point the capillary electrophoresis (CE) with capacitively coupled contactless conductivity detection (C4D) as a versatile technique for the identification and determination of these species, showing their formation from the direct reaction between bicarbonate and the corresponding alcohol. The presence of monoethyl carbonate (MEC) in beer is demonstrated for the first time, as well as the formation of this species in drinks prepared with a distilled beverage and a carbonated soft drink. A CE equipment with two C4D detectors was used to identify and quantify this species in cited beverages, the main objectives of the present work. An intrinsic property of the conductometric detection made possible the determination of MEC in spite of the impossibility to quantitate it by external calibration due to its stability issues in aqueous media. The quantitation method, which uses five solutions of stable species with similar electrophoretic mobilities to the analyte, was applied in the determination of trichloroacetate in aqueous solution and the results were in agreement with the concentration obtained by titration. The concentrations of MEC in samples of lager beer and rum and cola drink were, respectively, 1.2 mmol.L-1 and 4.1 mmol.L-1, which agree with the levels of ethanol and bicarbonate available in these products. Although the previous studies suggests the formation of a small amount of MEC right after the mixing of bicarbonate with ethanol - that grows over time - the three studied cases showed a fast formation of MEC after the mixing of the ingredients of the drinks. Studies about the formation kinetics in two different pH values were made showing higher formation rates for acidic media when compared with alkaline media. One can conclude that although the acidic conditions favor the loss of CO2, shifting the equilibrium toward the decomposition of MEC, the species formation also occurs in acidic media. Besides, the required time for its formation in these systems matches the time scale needed for the preparation and the consumption of the drink. Although the present study is the first report of MEC existence in food, beverages like beer have been consumed for a long time, suggesting the low probability of its harmful potential. There are, however, little knowledge about its role in flavoring and alcohol absorption in the body.

A presente tese descreve o aprimoramento do acoplamento de eletroforese capilar/espectrometria de massas com ionização por electrospray (CE-ESI-MS) (1) pelo desenvolvimento de estratégias de controle de temperatura e posicionamento e (2) pela inclusão de dois detectores condutométricos sem contato (C4Ds) ao capilar de separação eletroforética de modo a se obter informações complementares àquelas fornecidas pelo MS. Os primeiros aprimoramentos consistiram na introdução de uma plataforma móvel para o CE e um módulo de refrigeração da porção externa do capilar. Com estes aprimoramentos, foi possível realizar estudo de cinética de hidrólise de monoetilcarbonato (MEC) por CE-ESI-MS, obtendo-se, pela primeira vez, o valor da energia de ativação de 99 ± 8 kJ mol-1. Posteriormente, foi desenvolvida uma série de protótipos de cartuchos impressos 3D em ABS, permitindo a introdução de até dois C4Ds. Além da inclusão dos detectores, a versão aprimorada do cartucho permitiu um bom comportamento térmico da coluna, permitindo que, tal como em sistemas CE-DAD, correntes eletroforéticas alcancem valores da ordem de 100 &#181;A sem efeitos térmicos indesejados (o que não ocorre ao se utilizar o cartucho original para CE-MS). As possibilidades do arranjo CE-(C4D)2-ESI-MS foram demonstradas pelo desenvolvimento de métodos analíticos de separação para: (1) açúcares a pH 11,2; (2) aminas biogênicas a pH 2,0 e (3) ácidos carboxílicos a pH 7,5. A compatibilização dos eletroferogramas dos C4Ds ao longo do capilar e do ESI-MS no final do capilar foi conseguida pela correção da escala de tempo. Assim, as informações obtidas com os vários detectores podiam ser facilmente complementadas. Devido à baixa seletividade intrínseca do C4D, este se mostra amplamente complementar ao ESI-MS, que é o sistema mais seletivo para CE disponível na atualidade. Embora este último também seja altamente sensível, o C4D se mostrou comparável ou até mais apropriado em alguns casos. Assim, esta combinação única apresenta um grande potencial como ferramenta analítica. / The capillary electrophoresis/mass spectrometry with electrospray source (CE-ESI-MS) was improved by (1) the development of new temperature control and positioning systems and (2) the inclusion of two capacitively coupled contactless conductivity detectors (C4Ds) to the electrophoretic separation capillary allowing to obtain complimentary information to the MS. The initial improvements were the introduction of a sliding platform for the CE equipment and a thermostatic module for the portion of the capillary outside the CE environment. These improvements allowed obtaining, for the first time, the activation energy of hydrolysis reaction of monoethyl carbonate: 99 ± 8 kJ mol-1. However, the most important improvement was the development of 3D-printed cartridge allowing the inclusion of up to two C4Ds along the capillary. This cartridge also allowed a significant improvement of the thermal control over the capillary. No significant difference of the original CE-DAD was observed for electrophoretic currents up to 100 &#181;A. The original CE-MS has similar behavior only until 60 &#181;A. New possibilities of the CE-(C4D)2-ESI-MS setup were demonstrated by the development of analytical methods for separation of: (1) sugars at pH 11.2, (2) biogenic amines at pH 2.0, and (3) carboxylic acids at pH 7.5. The electropherograms of the three detectors were made compatible by correcting the time scales. Therefore, the information obtained from the three detectors may be easily complemented. Thanks to the intrinsic low-selectivity of the C4D, that is complementary to the MS, which is the most selective detector for CE today. Although MS is also highly sensitive, C4D had similar or even better performance in some cases. Therefore, this unique combination is powerful analytical tool

Depois dos hidrocarbonetos, os aldeídos de baixa massa molar são os mais abundantes dos gases orgânicos encontrados na atmosfera. Os aldeídos provêm de diversas fontes como as atividades industriais, incompleta combustão de combustível fóssil e biomassa e como resultado de reações fotoquímicas na atmosfera. Os aldeídos são potentes precursores de importantes oxidantes como o nitrato de peroxiacetila (PAN) e ozônio. Eles são reconhecidamente irritante dos olhos e trato respiratório, além de possuir características mutagênicas e carcinogênicas em animais. Considerando o impacto toxicológico e ambiental destes compostos, a prevenção e controle dos aldeídos requerem o uso de novas e versáteis metodologias analíticas. Neste sentido, a eletroforese capilar tem mostrado ser uma técnica alternativa para a análise de aldeídos em amostras ambientais. Este trabalho descreve diferentes metodologias desenvolvidas, em eletroforese capilar, para a separação e análise de aldeídos em amostras de ar (indoor, outdoor) e emissão veicular. As metodologias incluem a separação dos adutos aniônicos bissulfito-aldeído e das hidrazonas aniônicas formadas a partir da reação dos aldeídos com dansilhidrazina (DNSH) e ácido 4-hidrazino benzóico (HBA) por eletroforese capilar em solução livre (free solution capillary electrophoresis, FSCE), bem como a separação das hidrazonas formadas a partir da reação dos aldeídos com 2,4-dinitrofenilhidrazina (DNFH) e 3-metil-2-benzotiazolinona hidrazona (MBTH), utilizando a cromatografia eletrocinética micelar (micellar electrokinetic chromatography, MEKC) . As metodologias foram comparadas em termos de sensibilidade, limite de detecção, procedimento de amostragem, necessidade de purificação dos reagentes derivatizantes e aplicação em amostras de ar. O método do bissulfito apresentou algumas vantagens sobre os métodos estabelecidos na literatura como boa sensibilidade (limite de detecção de 3,4 - 36,9 ng mL-1), rapidez, facilidade de aplicação e pequena manipulação da amostra. A desvantagem é que requer longos tempos de amostragem para a análise de traços (ng mL-1). A metodologia com DNFH apresentou baixa sensibilidade (limite de detecção 0,14 - 2,59 &#181;g mL-1) , necessidade de purificação dos reagentes e solventes. No entanto, o sistema de pré-concentração, na coleta, tornou possível a aplicação do método a amostras de ar indoor. Usando MBTH como agente derivatizante foi possível obter limites de detecção na faixa de 3,1 - 21,1 ng mL-1, análise rápida e pouca manipulação da amostra. O reagente não requer purificação. O principal problema do método é o decréscimo do sinal analítico em função do aumento da cadeia carbônica. O método da DNSH mostrou boa sensibilidade com limites de detecção na faixa de 2,1 - 14,1 ng mL-1 para a detecção UVe 0,96 - 2,6 ng mL-1 para a detecção LIF. O reagente sofre oxidação quando as amostras não são preparadas em acetonitrila ou em outro solvente orgânico. A purificação dos solventes é necessária. O método do HBA mostrou boa sensibilidade com limites de detecção na faixa de 2,7 - 8,8 ng mL-1, rapidez e simplicidade. O solvente deve ser purificado. As hidrazonas sofrem degradação na presença de água e luz. As metodologias estudadas foram aplicadas a amostras reais de emissão veicular, ar indoor e outdoor. Foram verificadas as presenças de formaldeído, acetaldeído e acetona para amostras de ar indoor e outdoor, em concentrações na faixa de ppbv e em amostras veiculares foram encontradas formaldeído e acetaldeído em concentrações na faixa de ppmv. / After the hydrocarbons, the low molecular-weight aldehydes are the most abundant of the organic gases of the atmosphere. The aldehydes are produced from many sources such as industrial activities, incomplete combustion of fossil fuels and biomass or as result of photochemical reactions. Aldehydes are important precursor compounds of photochemical smog and their chemistry has been associated to the generation of harmful oxidants, peroxyacetylnitrate (PAN) and ozone. Aldehydes are recognized irritants of the eyes and respiratory tracts of animais and humans and often carcinogenic and mutagenic characteristics are attributed to them. Because of the toxicological and environmental importance of these compounds, prevention and control of aldehydes have demanded new and versatile analytical methodologies. In this context, capillary electrophoresis has become an interesting alternative technique for environmental analysis. This work describes different CE methodologies developed for the separation and analysis of aldehydes in environmental samples of air (indoors and outdoors) and vehicle exhaust. The methodologies comprise the free solution capillary electrophoresis separation of anionic bissulfite-aldehyde adducts, anionic aldehyde-DNSH derivatives and anionic aldehyde-HBA derivatives as well as the micellar chromatographic separation of aldehyde-DNPH derivatives and aldehyde-MBTH derivatives. These methodologies were contrasted in terms of sensitivity, Iimit of detection, sampling procedure, need for reagent purification and application to air samples. The bissulfite methodology is a novel approach with several advantages over established methods in the literature, such as good sensitivity (range from 3.4 to 36.9 ng mL-1), very easy to implement, speed of analysis and lack of sample manipulation, but it requires long collection volume of air to achieve ng mL-1 detection level. The aldehyde-DNFH derivatives methodology presented poor sensitivity (range from 0.14 to 2.59 &#181;g mL-1). The reagents and solvents must be purified to avoid contamination which will completely interfere with the sample components during analysis. However, the preconcentration achieved during sampling allowed to evaluate aldehyde levels in air samples. Using the MBTH methodology it was possible to obtain a limit of detection range from 3.1 to 21.1 ng mL-1, fast analysis and very little sample manipulation. There is not need for purification of the reagent since it is obtained in grade purity. The main problem with this reaction is that as the length of the aldehyde chain increases, the sensitivity decreases. The aldehyde-DNSH derivatives method presented good sensitivity with a limit of detection range from 2.1 to 14.1 ng mL-1 (UV detection) and 0.96 to 2.6 ng mL-1 (LIF detection). The reagent shows substantial oxidation when the sample is not prepared in acetonitrile or other organic solvent. The aldehyde-HBA derivatives method showed good sensitivity with a limit of detection range from 2.7 to 8.8 ng mL-1, it is fast and simple. However, the solvents must be purified and the derivatives shows substantial degradation in presence of water and light. The developed methodologies were then applied to real samples of indoor, outdoor and automobile emissions. The presence of formaldehyde, acetaldehyde and acetone in indoor and outdoor samples was verified at the low ppbv level and the presence of formaldehyde and acetaldehyde, in automobile samples, was at the ppmv level.

Neste trabalho são apresentados processos de microfabricação de estruturas contendo microcanais e sistemas de manipulação hidrodinâmica e eletroosmótica de fluídos. Foram desenvolvidos processos de microfabricação utilizando toner sobre poliéster, toner sobre vidro, toner como resiste, além de métodos alternativos de perfuração de lâminas e selagem de microestruturas em vidro, desenvolvimento de microestruturas para eletroforese capilar e espectrometria de massas com ionização por eletronebulização. A caracterização dos materiais e processos permitiu uma ampla visão das potencialidades e alternativas dos processos de microfabricação, tendo sido demonstrado que os dispositivos produzidos em toner-poliéster são quimicamente resistentes às substâncias tipicamente utilizadas em eletroforese capilar. Neste trabalho, um detector condutométrico sem contato foi implementado em microestruturas de toner-poliéster e a separação eletroforética de alguns metais alcalinos é demonstrada. A microestrutura foi projetada no formato padrão em cruz, tendo o canal de separação 22 mm de comprimento, 12 &#181;m de profundidade e largura típica. A cela condutométrica foi construída sobre o canal de separação utilizando-se fita adesiva de cobre (1 mm de largura) como eletrodos. O sinal aplicado na cela foi de 530 kHz e 10 Vpp . A separação de K+, Na+ e Li+ na concentração de 100 &#181;mol L-1 foi efetuada em torno de 0,8 min, utilizando-se 1 kV como potencial de separação. Foram desenvolvidos microchips para análise por espectrometria de massas com introdução de amostra por eletronebulização, sendo determinado cluster do íon cloreto em concentração de 1 mmol L+. Também solução com 1 mmol/L de glucosamina em água/metanol 1: 1 (v/v), sob corrente de 100 nA gerou sinal estável e livre de descarga corona. Utilizando detecção amperométrica, obteve-se eletroferogramas mostrando a separação de iodeto (10 mmol L-1) e ascorbato (40 mmol L-1) em potencial de separação de 4,0 kV (800 V cm-1 potencial de detecção de 0,9 V (vs. Ag/AgCI), injeção com 1,0 kV/1°s, tampão borato de sódio 10 mmol L+ com CTAH 0,2 mmol L-1, pH 9,2. Obteve-se eficiência de 1,6.104 pratos/m e foi possível obter limites de detecção de 500 nmol L-1 (135 amol) e 1,8 &#181;mol L-1 (486 amol) para iodeto e ascorbato, respectivamente. O processo de fabricação utilizando toner como material estrutural para microchips em vidro foi bem estabelecido, assim como os modos de detecção fotométrico e condutométrico foram demonstrados. Foram obtidos eletroferogramas par detecção condutométrica sem contato de solução 200 &#181;mol L-1 de K+, Na+ e U+, em tampão histidina/ácido lático 30 mmol L-1 9:1 (v/v) água:metanol, injeção eletrocinética de 2,0 kV/5,0 s, potencial de separação de 1 kV, 530 kHz de frequência e tensão de 2,0 Vpp. Também foi implementado um sistema de detecção fotométrico para microchip operando em 660 nm, tendo sido utilizado para a detecção de azul de metileno 1,0 mmol L-1 em tampão de corrida de barato de sódio 20 mmol L-1 (pH 9,2), com o detector posicionado a 40 mm do ponto de injeção e com injeção eletrocinética a 2,0 kV por 12 s com picos bem resolvidos em menos de 1 min. / Microfabrication processes and devices for hydrodynamic and electroosmotic manipulation were developed based on toner-polyester, toner-glass and toner-as-resist techniques. Additionally, techniques to perforate glass slides and sealing of glass devices were introduced. Microdevices for capillary electrophoresis and electrospray for mass spectrometry were developed using these techniques. The characterization of the materiais and the processes demonstrated that the devices obtained by the toner-polyester process are compatible with the media used for capillary electrophoresis. The detection of alkaline ions with capillary electrophoresis with contactless conductivity detection was demonstrated. The typical cross shape microstructure was designed with a 22-mm long and 12-&#181;m deep separation channel. The conductivity cell was implemented with 1-mm wide adhesive copper stripes. The applied signal was 530kHz and 10Vpp . The separation of 100&#181;mo1L-1 K+, Na+, and Li+ was accomplished in 0.8 min under a voltage of 1 kV. Another toner-polyester microchip was developed to demonstrate its usefulness for electrospray/mass spectrometry. Solutions of 1 mmol L-1 potassium chloride and 1 mmol L-1 glucosamine in water/methanol 1:1 (v/v) were introduced with stable current of 100 nA without corona discharge. Capillary electrophoresis with amperometric detection was also demonstrated. The separation of iodide (10 mmol L-1) and ascorbate (40 mmol L-1) was carried out at 4.0 kV (800 V cm-1) with detection potential of 0.9 V (vs. Ag/AgCl), electrokinetic injection at 1.0 kV/10 s, running buffer of sodium borate 10 mmol L-1 with CTAH 0.2 mmol L-1 , pH 9.2. The efficiency was 1.6.104 plates/m and the limits of detection were 500 nmol L-1 (135 9mol) and 1.8 &#181;mol L-1 (486 amol) for iodide and ascorbate, respectively. The toner-glass process was proposed and conductivity and photometric detections were demonstrated for the devices generated by this new technique. The separation of 200 pmol L-1 K+, Na+, and Li+ was achieved in buffer histidine/lactic acid 30 mmol L-1 water/methanol 9: 1 (v/v), electrokinetic injection at 2.0 kV/5.0 s, separation potential of 1 kV, and contactless conductivity detection at 530 kHz and 2.0 Vpp. The photometric detection of methylene blue at 660 nm was carried out in sodium borate 20 mmol L-1 (pH 9.2).

A presente dissertação trata da implementação, em um equipamento de eletroforese capilar (CE) com detecção condutométrica sem contato (C4D), de um sistema de controle externo do fluxo eletrosmótico (EOF) via tensão radial externa (Vrad). Através do potencial externo, aplicado diretamente ao capilar, é possível ter o controle do fluxo eletrosmótico de CE, pois, de forma simplificada, esta prática acopla vetorialmente um potencial externo aplicado com o potencial através da solução tampão dentro do capilar. O emprego da técnica possibilitou o aumento de resolução de 2 aminoácidos - Leucina e Isoleucina, cujas mobilidades diferem apenas de 0,12 cm2.V-1.s-1 entre si, em ácido acético 500 mmol.L-1 com pH = 2,55. A estratégia empregada aqui foi a que denominamos de \"coluna capilar infinita\", na qual, com as sucessivas inversões na direção do EOF, conseguimos aprisionar, dentro da coluna capilar, espécies com mobilidade eletroforética menor que a mobilidade do EOF. A literatura descreve que a inversão do EOF se torna mais difícil com o aumento do pH. Foram realizados testes em eletrólitos contendo agentes inversores de fluxo como o CTAB, o CaCl2 e o BaCl2. Ambos os aditivos foram usados em concentrações muito baixas, nas quais foi mantida a direção normal do EOF, sendo que a utilizaçãode tais agentes teve a finalidade apenas de reduzir os grupos silanolatos em soluções de pH acima de 6,0. Tal estratégia proporcionou a reversão do EOF no sistema tampão MES/HIS, cujo pH estava em torno de 6,1. Por fim, a pesquisa gerou uma perspectiva interessante que é a possibilidade de se encontrar combinações de eletrólitos de corrida e surfactantes com o intuito de se estender a faixa de alcance do Vrad para valores altos de pH. / This work presents the implementation, in an equipment for capillary electrophoresis (CE) with contactless conductivity detection (C4D), of a system for external control of the electroosmotic flow (EOF) via external radial voltage (Vrad). Through external potential, directly applied to the capillary, the electroosmotic flow can be controlled, because this practice couples the applied external potential to the zeta potential through the buffer solution within the capillary. The use of the technique allowed the baseline resolution of two amino acids (Leucine and Isoleucine), whose mobilities differ only by 0,12 cm2.V-1.s-1, using acetic acid 500 mmol.L-1 at pH = 2,55 as the running electrolyte. The approach, called \"infinite capillary column\", consists in successive reversals in the direction of the EOF, trapping species within the capillary column with electrophoretic mobility smaller than the EOF mobility. Thus, the two amino acids were retained by a period of approximately 120 minutes in the capillary that was enough to promote the baseline resolution. Previous works describe that the reversion of the EOF becoming more difficult as pH increases. In order to achieve a more effective control of EOF at high pH values (limiting the technique to a narrow performance band), tests were carried out in electrolytes containing flow reversing agents such as CTAB, CaCI2 and BaCI2. These additives were used at very low concentrations, which kept the normal direction of EOF, and the use of such agents had only the purpuse of reducing the density of silanolate groups in solutions of pH above 6,0. This approach allowed the reversion of the EOF using MES/HIS buffer, which pH was 6,1. Finally, this research has generated an interesting perspective about the possibility of finding combinations of electrolytes and surfactants aiming the Vrad range´s extension at high pH values.

A presente dissertação de mestrado propõe o estudo da hidrólise catalítica de proteínas utilizando resina de troca catiônica, para separação e análise seqüencial de aminoácidos, ácidos graxos e sacarídeos presentes em aveia, trigo e castanha-do-pará via eletroforese capilar. Os processos de hidrólise comumente utilizados para proteínas destroem alguns aminoácidos, como a rota em meio ácido (asparagina, glutamina, triptofano tirosina, serina e treonina) e em meio básico (serina, treonina, arginina e cisteína). O processo de hidrólise de proteínas utilizando-se uma resina de troca catiônica gera um substrato livre de interferentes, pois a fração peptídica é retida na resina e pode ser isolada da matriz. Em adição, a análise dos ácidos graxos e sacarídeos é facilitada, porque adsorção de proteínas na superfície do capilar é um sério problema em eletroforese capilar. Após a hidrólise e análise dos aminoácidos, seqüencialmente foi feita uma extração líquido/líquido no filtrado, sendo a fase orgânica saponificada e posterior análise dos ácidos graxos e, a fase aquosa hidrolisada em meio ácido e posterior análise dos monossacarídeos. Duas resinas foram estudadas, sendo que a Dowex 50WX8-200 da Sigma- Aldrich (St. Louis, EUA) apresentou resultados mais satisfatórios, atingindo níveis de recuperação entre 90,6 e 96,8%. O monitoramento da hidrólise ocorreu registrando-se eletroferogramas de aminoácidos em função do tempo sob três formas: detecção direta de fenilalanina na forma aniônica, detecção direta de histidina na forma catiônica e detecção indireta dos aminoácidos na forma aniônica. Os resultados obtidos mostram que as três formas condizem, podendo-se monitorar a hidrólise por qualquer uma. Estes resultados também concordam com o teor de proteína total obtido pelo método de Kjedahl. Modelos matemáticos que descrevem o comportamento da hidrólise foram descritos, utilizando-se do software Curve Expert 1.3. Para os ácidos graxos, obteve-se êxito somente para a castanha-do-pará, 52,1% de teor de ácidos graxos. Para os monossacarídeos os valores obtidos foram: 12,6% na castanha-do-Pará, 26,5% na aveia e 39,0% no trigo. / In this work, a procedure for hydrolysis of proteins assisted by the protonated form of a strong cation exchanger resin and sequencial analysis of amino acids, fatty acids and saccharides by capillary electrophoresis were studied. Brazilian nut, wheat and oat were characterized by the proposed procedure. The hydrolysis process normaly used for proteins destroys some amino acids, e.g. in the acid hydrolysis (asparagine, glutamine, tryptophan, tyrosine, serine and threonine) and basic hydrolysis (serine, threonine, arginine and cysteine). The catalytic hydrolysis by a protonated cation exchanger produces a clean substract, the amino acids are retained in the resin and can be isolated from the matrix. In addition, the work of analysis of fatty acids and saccharides are facilitated, because adsorption ofproteins onto the silica surface is a serious problem in capillary electrophoresis. After the hydrolysis and amino acids analysis, a liquidlliquid extraction was attempted in the filtrate. The organic phase was saponified for fatty acids analysis and, the aqueous phase was further hydrolysed for monosaccharide analysis. Two resins were invetigated, the Amberlite IRA 120 from Vetec Química (Rio de Janeiro, BR) and the Dowex 50WX8-200 from Sigma-Aldrich (St. Louis, USA). The Dowex resin showed the best results, reaching recoveries from 90,6 to 96,8%. To monitor the hydrolysis amino acids electropherograms were registered, under three forms: direct detection of phenylalanine; direct detection of hystidine and indirect detection of other amino acids. The results showed, that the three forms were similar. Mathematic models to describe the hydrolysis profile were fitted by the Curve Expert 1.3 software. The results for the amino acids analysis were in agreement with Kjedahl\'s method. The fatty acids analysis was tested with success only for brazilian nut, that presented a concentration 54.1 % (total fatty acids). The monosaccharides analysis was tested with sucess for all matrices, showing 12.6% for the brazilian nut, 26.5% for the oat and 39.0% for the wheat.

Atualmente cerca de 38,6 milhões de pessoas estão infectadas pelo vírus da síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS) em todo mundo. O único modo de tratamento para esta doença é através da utilização de medicamentos responsáveis por atuarem em diferentes pontos do ciclo replicativo do vírus. No Brasil esta doença é tratada como de calamidade pública, sendo seu tratamento feito através do programa nacional DST/AIDS, o qual distribui gratuitamente os medicamentos necessários para o tratamento. Tendo em vista que vários desses medicamentos são formulados pela indústria local, esta dissertação tem como objetivo o desenvolvimento de métodos analíticos passiveis de aplicação na rotina farmacêutica para a qualificação de matérias primas, bem como o controle de qualidade dos produtos acabados. As determinações nas formulações de nevirapina e lamivudina foram realizadas por CZE, em eletrólitos ácidos com pH < 2,5. Para a lamivudina a determinação foi realizada em um eletrólito de 0,5 % de TEA, 20 mmol.L-1 de TRIS, pH = 2,5, ajustado com ácido fosfórico, com um tempo de análise inferior a 4 minutos. O método desenvolvido para a nevirapina foi conduzido em um eletrólito de 10 mmol.L-1 de fosfato de sódio (pH =2,5), com um tempo de análise de 3 minutos. Um outro método foi desenvolvido permitindo a determinação de efavirenz, estavudina e ritonavir por MEKC, utilizando-se um planejamento fatorial 23 com ponto central, um tempo inferior a 9 minutos em um eletrólito consituído de 20 mmol.L-1 de tetraborato de sódio, 20 mmol.L-1 de SDS e 30 % de acetonitrila. Os métodos desenvolvidos foram validados de acordo com os protocolos oficiais, mostrando que estes métodos apresentam características adequadas para a análise de formulações farmacêuticas. Outra abordagem foi feita utilizando o acoplamento da eletroforese capilar à espectrometria de massas, onde amostras de urina fortificadas foram analisadas. As análise foram conduzidas utilizando 400 mmol.L-1 de ácido fórmico e líquido auxiliar constituído de 0,5 % de ácido fórmico diluído com uma solução metanol:água (1:1), permitindo a identificação inequívoca dos fármacos. / There are approximately 38.6 million people infected by the immunodeficiency acquired virus (AIDS) over the world. The only way of treatment for this illness is administrating drugs that act in different points of the replicative cycle of the virus. In Brazil this illness is dealt as public calamity, being its treatment made through the national program DST/AIDS, which distributes free of charge necessary medicines for the treatment. Considering that many of these drugs are formulated by the local industries, this thesis has as objective the development of analytical methods to be applied in the pharmaceutical routine for the qualification of raw materials, as well as the quality control of the finished products. The analysis of drug formulations of nevirapine and lamivudine were carried by CZE, in acid electrolytes with pH < 2.5. For lamivudine the analysis was carried using an electrolyte composed of 0.5 % of TEA, 20 mmol.L-1 of TRIS, pH = 2.5, adjusted with phosphoric acid, with an analysis time less than 4 minutes. The method developed for the nevirapine, was lead in an electrolyte composed of 10 mmol.L-1 of phosphate buffer (pH = 2.5), with a time of analysis of 3 minutes. Another method was developed for efavirenz, estavudine and ritonavir by MEKC, using 23 a factorial design with central point, with an analysis time less then 9 minutes in an electrolyte of 20 mmol.L-1 of sodium tetraborate, 20 mmol.L-1 sodium dodecyl sulfate and 30 % acetonitrile. The developed methods were validated in accordance with official protocols, showing that these methods can be advantageously used in the analysis of pharmaceutical formulations. Another approach was to use the coupling of capillary electrophoresis with mass spectrometry, where fortified samples of urine had been analyzed. The analysis were performed using 400 mmol.L-1 formic acid and liquid sheath consisting of 0.5 % of formic acid diluted with a solution of (1:1) methanol:water, allowing the unequivocal identification detection of the drugs in the samples.