Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2728710 bytes, checksum: 6517b3a8e30d4a561eb90e4be9c69916 (MD5) Previous issue date: 2010-10-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study evaluated using the Schlieren effect in FIA systems as a new strategy to determine the amounts of sodium chloride, potassium chloride and glucose, each respectively in intravenous drugs. The proposed methodology was based on the difference between the refractive indices of sample zones and the carrier stream. With this perspective, photometric detection was used based on an LED and a phototransistor to investigate the different analytical profiles related to the Schlieren effect in low flow rate conditions. Adjustment studies of the parameters and flow settings (which were most suitable to exploit Schlieren profiles), were performed. The proposed methodology generates a large amount of chemical information and therefore requires the use of chemometric tools. Data evaluation was performed with the application of a partial least squares regression (PLS1), employing the standard solutions of each analyte to construct and validate the models. The models were then used to predict the content of each analyte in their real samples. The results demonstrated the predictive ability of the constructed PLS1 models, and the predicted concentration values were in agreement with the reference values, with 95% of confidence. The main advantages of using the Schlieren effect in the chemical analysis is that no reagent is employed, low volumes of samples are used and no expensive radiation detectors are used. / Neste trabalho foi avaliada a exploração do efeito Schlieren em sistemas FIA para a implementação de uma nova estratégia para determinar o teor de cloreto de sódio, cloreto de potássio e glicose em amostras de soro fisiológico, KCl injetável e soro glicosado, respectivamente. A metodologia proposta se baseia na diferença entre os índices de refração das zonas da amostra e do fluido carregador. Nesta perspectiva, foi empregada detecção fotométrica baseada em LED e fototransistor para investigar diferentes perfis analíticos associados ao efeito Schlieren em condições de baixa vazão. Estudos para ajuste dos parâmetros e configurações de fluxo mais adequados nos quais os perfis Schlieren podem ser explorados foram realizados. A metodologia proposta gera uma grande quantidade de informações químicas e, por isso, requer a utilização de ferramentas quimiométricas. A avaliação dos resultados foi realizada com a aplicação da regressão por mínimos quadrados parciais (PLS1), a qual empregou as soluções padrão de cada analito para construção e validação dos modelos. Em seguida, os modelos construídos foram utilizados para a previsão do teor de cada analito em suas respectivas amostras reais. Os resultados obtidos demonstraram a boa capacidade preditiva dos modelos PLS1 construídos, pois os valores das concentrações previstos pelos modelos foram concordantes com os valores de referência, no nível de 95% de confiança. As maiores vantagens da exploração do efeito Schlieren na análise química são que nenhum reagente é empregado, que utiliza baixo volume de amostras e que não emprega caros detectores de radiação.

Sistemas de análises em fluxo com minibombas solenoide foram desenvolvidos para a determinação de glicerol livre e total em biodiesel e manganês em águas. Em um primeiro trabalho, glicerol livre foi determinado por espectrofotometria após oxidação com periodato, levando à formação de formaldeído, que reagiu com acetilacetona, formando o composto 3,5-diacetil-1,4-dihidrolutidina (DDL). O analito foi extraído com água, em substituição à extração utilizando solventes orgânicos. Resposta linear foi observada de 5 a 50 mg L-1, com limite de detecção estimado em 1 mg L-1 (99,7% de confiança), equivalente a 0,0004% em massa de biodiesel, valor 50 vezes menor que o limite estabelecido pelas legislações Brasileira, Norte americana e Europeia. O coeficiente de variação foi inferior a 1,5% (n = 10) e a frequência de amostragem foi estimada em 34 amostras h-1, com consumo de 340 µg de KIO4 e 15 mg de acetilacetona por determinação. A mesma reação foi explorada para detecção fluorimétrica de glicerol livre e total em biodiesel, sendo essa espécie quantificada após reação de saponificação dos mono-, di- e triglicerídeos remanescentes no biodiesel. Para a determinação de glicerol livre, resposta linear foi observada no intervalo de 5 - 70 mg L-1, com limite de detecção estimado em 0,5 mg L-1, equivalente a 0,0002% (m/m) de biodiesel, com coeficiente de variação menor que 1,0 % (n = 20). Na determinação de glicerol total, faixa linear foi observada no intervalo de 25 - 300 mg L-1, com limite de detecção de 1,5 mg L-1 e coeficiente de variação de 1,4% (n = 10). As frequências de amostragem foram de 35 e 30 amostras h-1, para glicerol livre e total, respectivamente, consumindo 190 µg de KIO4 e 13 mg de acetilacetona por determinação. Os resultados obtidos para as análises de biodiesel foram concordantes com os procedimentos de referência. A formação do complexo Mn(III)/EDTA foi explorada para a determinação de manganês em amostras de águas. Mn(II) foi oxidado em linha em um reator contendo dióxido de chumbo imobilizado em um poliéster. Espectrofotometria com longo caminho óptico foi empregada para aumento de sensibilidade, visando atender o limite máximo tolerado deste metal, estabelecido pelas legislações ambientais vigentes. Resposta linear foi observada no intervalo de 25 a 1500 µg L-1, com limite de detecção estimado em 6 µg L-1 (99,7% de confiança). Frequência de amostragem e coeficiente de variação foram estimados em 36 amostras h-1 e 2,6 % (n = 10), respectivamente, consumindo 500¨µg de EDTA por determinação. A quantidade de chumbo no resíduo corresponde a 250 µg por determinação e, com o reator empregado, é possível realizar até 1600 determinações. Interferências causadas por matéria orgânica nas amostras foram observadas e carvão ativo foi usado para remoção destes interferentes. Os resultados obtidos pelo procedimento proposto e por GF AAS foram concordantes (99,7 % de confiança). / Flow injection procedures based on solenoid micro pump were developed for free and total glycerol determination in biodiesel samples and manganese in fresh water. In a first work, free glycerol was determined by spectrophotometry, after glycerol oxidation by periodate, yielding formaldehyde, followed by formation of the colored product 3,5-diacetil-1,4-dihidrolutidine (DDL) upon reaction with acetylacetone. The analyte was extracted with water in replacement of organic solvents. A linear response was observed from 5 to 50 mg L-1, and detection limit was estimated as 1 mg L-1 (99.7% confidence level) equivalent to 0.0004% (w/w), 50 times lower than the threshold value established by Brazilian, European and American regulations. The coefficient of variation was lower than 1.5% (n=10) and sampling rate was estimated at 34 samples h-1, consuming 340 µg of KIO4 and 15 mg of acetylacetone per determination. The same reaction was exploited for fluorimetric detection of free and total glycerol in biodiesel, and glycerol total was quantified after saponification of mono-, di- and triglycerides remaining in biodiesel. To free glycerol determination a linear response was observed from 5 to 70 mg L-1, with a detection limit of 0.5 mg L-1, which corresponds to 0.0002% (w/w) in biodiesel, and coefficient of variation was lower than 1.0% (n=10). To total glycerol determination, a linear response was observed from 25 to 300 mg L-1, with a detection limit of 1.5 mg L-1, and coefficient of variation of 1.4% (n=10). The sampling rate was estimated at 35 and 30 samples h-1, to free and total glycerol, respectively. The results obtained to biodiesel samples agreed at the 95% confidence level with reference procedures. The formation of the Mn(III)/EDTA complex was exploited for manganese determination in water. Mn(II) was oxidized in a reactor containing lead dioxide immobilized on polyester. Long pathlength spectrometry was exploited to increase sensitivity, aiming to reach the threshold limit established by environmental legislation. A linear response was observed from 25 to 1500 µg L-1, with a detection limit of 6 µg L-1(99.7% confidence level). Sample throughput and coefficient of variation were 36 samples h-1 and 2.6% (n=10), respectively, consuming 500 µg of EDTA. The amount of lead in the residue corresponds to 250 µg per determination, and it is possible to perform up to 1600 measurements. Interferences by organic matter were observed and active charcoal was employed to remove the interfering species. Results were in agreement with those attained by GF AAS at the 95% confidence level.

A combinação sinérgica da análise por injeção em fluxo com eletroforese capilar, FIA-CE, é um novo campo em rápida expansão, que se estende da simples justaposição de equipamentos (FIA-CE at-line) ao verdadeiro interfaceamento ou hifenação (FIA-CE in-line ou on-line). Tipicamente, circuitos FIA construídos nos laboratórios são interfaceados com equipamentos comerciais de eletroforese capilar providos com detecção espectrofotométrica UV-Vis, e operam sob injeção (ou melhor, transferência) eletrocinética de amostra do circuito FIA para o capilar, vez que esta é mais simples para implementar que a transferência hidrodinâmica. Um novo sistema FIA-CE que combina a detecção condutométrica sem contato elétrico, DCSC, com transferência hidrodinâmica ou eletrocinética de amostra foi projetado e construído no laboratório utilizando-se material de baixo custo, além de uma fonte de alta tensão, uma bomba peristáltica e um microcomputador. No circuito FIA, utilizou-se um único solenóide na construção de injetor multicanal com válvulas de estrangulamento de dimensões reduzidas. O DCSC foi anteriormente desenvolvido por outros componentes do grupo. A interface FIA-CE consiste de uma agulha hipodérmica de aço inoxidável conectada à saída do circuito FIA, atuando como eletrodo aterrado, traspassada pelo capilar. Quatro diferentes eletrólitos podem ser chaveados por intermédio do microcomputador para alimentar o circuito FIA. Na CE, três níveis de pressão podem ser aplicados ao reservatório contendo o eletrodo ao qual se aplica a alta tensão, correspondente ao extremo do capilar mais próximo do detetor: a) potente aspiração, durante o procedimento de limpeza rápida; b) pequena pressão sub-ambiente (ajustada com um pressiostato simples) para a transferência sincronizada de amostra da interface; e c) pressão ambiente, durante a aquisição de dados do eletroferograma. O sistema opera sob controle de um flexível software de código aberto, aceitando procedimentos FIA usuais. As avaliações mostraram, afora a comodidade de uso do sistema, freqüência analítica maior, limites de detecção similares e melhor repetibilidade da área e posição dos picos em comparação a CE operada manualmente. / The synergistic combination of flow injection analysis with capillary electrophoresis, FIA-CE, is a new and rapidly evolving field, comprising juxtaposition of equipments (at-line FIA-CE) and true interfacing or hyphenation (in-line or on-line FIA-CE). Typically, FIA circuits assembled in the laboratory are interfaced to commercial electrophoresis equipments provided with UV-Vis detection and operated under electrokinetic sample injection (or better, transfer from the FIA circuit), that is simpler to implement than hydrodynamic transfer. A new FIA-CE system that combines contactless conductivity detection, CCD, with hydrodynamic and electrokinetic sample transfer was designed and constructed in the laboratory from low cost parts, besides a high voltage supply, a peristaltic pump and a PC. In the FIA circuit, a solenoid actuated multi-channel pinch-valve injector was downsized from a previous prototype. The oscillometric CCD was formerly developed by other components of the group. The interface consists of a hypodermic needle, connected to the FIA circuit and serving as grounded electrode, trespassed by the capillary. Four different electrolytes can be switched by the PC and three levels of pressure can be applied to the vial with the HV electrode and the tip of the capillary near the detector (opposite to the FIA-CE interface): a) strong aspiration, during fast cleansing procedure; b) slightly sub-ambient pressure (adjusted with a simple pressurestat) for synchronized sample transfer at the interface; and c) ambient pressure, during data acquisition of the electropherogram. The system runs under control of flexible, open-code software, accepting usual FIA procedures. Evaluations showed, besides convenience of use, higher analytical frequency, similar detection limits and better repeatability of peak positions and areas in comparison with manually operated CE.

O presente trabalho teve por objetivo o desenvolvimento e aplicação de diferentes procedimentos para quantificação do fármaco furosemida, explorando suas reações e características físicas. Os métodos apresentados podem ser divididos em estáticos e em fluxo. Dentre os procedimentos estáticos utilizou-se a titrimetria de óxido-redução, a qual explorou as reações de hidrólise e oxidação do fármaco; a determinação espectrofotométrica em batelada, que explorou a reação de complexação com íons Fe3+, e a determinação empregando métodos eletroanalíticos, como voltametria cíclica, de pulso diferencial e de onda quadrada, nos quais o comportamento eletroquímico do analito foi explorado. Todos os procedimentos estáticos serviram de base para o desenvolvimento de procedimentos dinâmicos, em fluxo, visando minimizar a manipulação de padrões e amostras, bem como reduzir o consumo de reagentes e soluções, a geração de resíduos e aumentar a freqüência analítica. Com relação aos procedimentos dinâmicos foram realizados experimentos empregando detectores espectrofotométricos com base em reações de óxido-redução e complexação, fluorimétricos, com base na emissão pelo analito quando excitado e no seu aumento em ambientes micelares, e eletroanalíticos, com base na hidrólise e oxidação do fármaco em meios adequados. Observou-se, como previsto, perda de sensibilidade nos métodos dinâmicos quando comparados aos procedimentos estáticos, porém com aumento na freqüência analítica, redução de custos operacionais, minimização na manipulação das soluções. Os resíduos gerados foram reaproveitados na maioria dos casos. Todos os procedimentos descritos foram aplicados a amostras comerciais e/ou material biológico sintético, com resultados satisfatórios quando comparados estatisticamente aos obtidos para mesma amostra por meio de método de comparação oficial. Ensaios de adição e recuperação demonstraram, também, a aplicabilidade das estratégias apresentadas; não foram observadas interferências dos demais constituintes das formulações farmacêuticas. / The development and application of different procedures for the quantification of the drug furosemide, exploiting its reactions and physical properties are described. The presented methods were based in static and flow injection procedures. Among the static redox procedures titrimetry was applied, which exploited the hydrolysis and oxidation reactions of this drug; batch spectrophotometric determination was carried out applying the complexation between furosemide and ferric ions and, electroanalytical determinations, by cyclic, differential pulse and square wave voltammetry, were developed exploiting the electrochemical behavior of the analyte. All the static procedures were used as base to the development of flow injection methods, aiming to minimize the manipulation of standards and samples, as well as to reduce the reagent and solutions consumes and the waste generation, and to improve the analytical frequency. Based on the flow injection procedures some experiments were developed using spectrophotometric detectors, applying redox and complexation reactions; fluorimetric detectors, based on the fluorescence emission generated by the analyte when excited and exploiting its improvement by micellar media; and electrochemical detectors, based on the hydrolysis and oxidation under suitable conditions. Lost of sensitivity could be observed in the flow injection procedures, on the other hand, improvement on analytical frequency, reduction on operational costs and minimization on solutions handling could also be noted. The waste generated was reused in the majority of the cases. All the procedures described were applied to commercial samples and/or synthetic biological material, with satisfactory results when statistically compared to those obtained by a reference method to the same samples. Recovery tests also demonstrated the applicability of the developed strategies. Interference from the constituents of the pharmaceutical formulations was not observed.

Neste trabalho, apresentamos uma nova versão do injetor comutador, baseada na geometria retangular, mantendo a configuração de três peças, sendo a central móvel e as laterais fixas. Nesta condição, os parafusos de ajuste não funcionam como guia, tal como ocorre nos injetores da primeira geração. Este design facilita o deslocamento da parte móvel, contribuindo para a redução do atrito, o que permite o emprego de um pequeno motor de corrente contínua (12 V; 0,4 A), o qual foi usado para fazer o deslocamento da barra central da posição de amostragem para a de injeção e vice-versa. O funcionamento do injetor foi controlado pelo computador, usando apenas 2 bits de controle. A interface de controle projetada para esse fim, inclui a condição de reversão da direção de rotação do motor e lógica anti-duplicidade, então se os dois bits forem ativados ao mesmo tempo, a rotação do motor é mantida no sentido horário. Para testar a viabilidade deste injetor, o mesmo foi empregado para desenvolver um procedimento para determinação de etanol em bebidas destiladas. O procedimento fotométrico foi baseado na reação de etanol com dicromato de potássio. A detecção fotométrica foi realizada empregando um fotômetro de LED com máximo de emissão em 590 nm. O módulo de análise constituído pelo injetor e um conjunto de válvulas solenoide foi projetado para implementar o processo de reamostragem, adição intermitente de reagentes e transporte da zona de amostra com fluxo de ar. Após a definição das variáveis de controle, o sistema apresentou bom desempenho analítico, aliando vantagens tais como, boa velocidade, simplicidade de operação, versatilidade, proporcionando também um menor consumo de amostra e reagentes. Com relação às características analíticas, o sistema proposto apresentou faixa de resposta linear (r = 0,9972) para concentração etanol entre 10 - 50 % (v/v), limite de detecção de 2,0 % (v/v) etanol, desvio padrão relativo de 2,0 % (n =10) para uma amostra de etanol com concentração 40 % (v/v), um consumo de dicromato de 0,012 g por determinação e uma frequência analítica de 34 determinações por hora. / We present a new version of the commutator injector, based on the rectangular geometry, maintaining the three parts configuration with the central mobile and fixed side. In this condition, the adjusting screws do not functi as a guide, as occurs in the injector of first generation. This design facilitates the displacement of the movable part and contributes in reducing the friction, thus allowing the use of a small direct current motor (12 V, 0.4 A), which was used to perform the displacement of the central bar from the sampling position to the injection and vice-versa. The injector operation was controlled by a computer, which was done using only two control bits. The control interface designed for this purpose includes the condition for reversing the direction of the motor rotation and anti-duplication logic, so that both bits were activated at the same time, the motor rotation was maintained at clockwise direction. To test the feasibility of the injector, it was used to develop a procedure for determination of ethanol in spirit beverage. The procedure was based on the photometric reaction of ethanol with potassium dichromate. The photometric detection was performed using a LED based photometer with maximum of emission at 590 nm. The analytical module comprising the injector and a set of solenoid valves, was designed to implement the zone sampling process and Intermittent addition of reagents and sample zone displacement using an air stream. After definition of control variables, the system shown good analytical performance, combining advantages such as speed, simplicity of operation, versatility and also providing lower consumption of sample and reagents. With respect to analytical characteristics, the proposed system presented linear response range (r = 0.9972) between ethanol concentration to 10 - 50% (v/v), a detection limit of 2.0% (v/v) ethanol, relative standard deviation of 2.0% (n = 10) for a sample with an ethanol concentration of 40% (w/v), a dichromate consumption of 0.012 g by determination and a sampling rate of 34 determination per hour.

Orientador : Felix Guillermo Reyes Reyes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:35:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elias_EledeMartins_M.pdf: 3405812 bytes, checksum: 457a65d1aaa744e4deed5d27239bf848 (MD5) Previous issue date: 2005 / Mestrado / Ciência de Alimentos / Mestre em Ciência de Alimentos

This thesis describes the development of a computer controlled on-line system for fermentation monitoring and control. The entire system consists of a laboratory fermenter, flow injection system (four channels), a newly designed on-line filter, biomass analysis channel, pH and oxygen controllers as well as a spectrophotometer. A new design of gas driven flow injection analysis (FIA) allows a large number of reagents to be handled. The computer-controlled four channel PIA system is well suited for sequential analysis, which is important for fermentation on-line mOnitoring. The system can change the wavelength of the spectrophotometer automatically for each PIA channel, which makes the system powerful and flexible. A high frequency, low energy ultrasonic filter was modified and applied to the system for on-line mammalian cell culture sampling without breaking the sterile barrier. The results show that this novel application of ultrasonic filter technology results in higher efficiency and reliability and a longer life cycle than other types of filter. All the operations of the analytical system are controlled by a Macintosh computer (Quadra 950). The control program was written in LabVIEW which is a graphical programming language and well applicable to fermentation control. The software communicates with detectors, data acquisition, data analysis and presentation. The system can programmatically control up to 50 devices. Mammalian cell batch culture was used as an example of the application of the system. The system consists of a laboratory fermenter with a continuous sample withdrawal filter and an analysis system where glucose, lactate and ammonia, lactate dehydrogenase and biomass were measured. Cell viability was estimated by microscopic assay with trypan blue. pH and Oxygen were also measured. The system response was fast and yields a large number of reliable and precise analytical results which can be of great importance in the monitoring and control of mammalian cell culture conditions.

A derivatization reaction, based on a copulation reaction of diazonium salt of an analyte with a reagent (1-aminonaphthalene or NEDA) producing colour, spectrophotometrically detectable product, has been used for determination of two analytes (procain hydrochloride, sulfamethoxazole) containing amino group in the molecule. The conditions of batch spectrophotometric determination were studied. It was found, that the batch determination is applicable only for procain hydrochloride analysis, because sulfamethoxazole gives time-unstable colour product. FIA arrangement was proposed and effects of selected parameters were optimized using two levels factorial design. The calibration dependences were measured for both analysis with both reagents, and subsequently were applied on determination of analytes in medical forms. Key words: diazotization, flow injection analysis, procaine, spectrophotometry, sulfamethoxazole

The electrochemical oxidation of CoCl2(PPh3)2 was investigated in a mixture of acetonitrile and pentanol (1:1) at a platinum disk working electrode using Cyclic Voltammetry (CV) and Chronoamperometry. Elemental Analysis and Infrared Spectroscopy were used to characterise the synthesized compounds i.e. CoCl2(PPh3)2 and CoCl(PPh3)3. Cyclic Voltammetry was utilised for the examination of different working electrode materials that could be used for the anodic voltammetric studies of CoCl2 (PPh3)2, to characterise the reactants and products of each electrode reaction, to investigate the chloride binding ability to a CoCl(PPh3)3 complex, and to evaluate the electrocatalytic substitution of chloride by PPh3 from the complex CoCl2(PPh3)2. Use of ferrocene as an internal standard during the anodic studies of CoCl2(PPh3)2 was also evaluated. The number of electron involved in the electrode process, CoII to CoIII from CoCl2(PPh3)2 and diffusion coefficient of ferrocene in a mixture of acetonitrile and pentanol (1:1) were determined using Chronoamperometry. Ultraviolet-Visible (UV-Vis) and 31P Nuclear Magnetic Resonance (31P NMR) spectra were used to assist with the characterisation of the electrode reactions involved during oxidation of CoCl2(PPh3)2. / Dissertation (MSc (Chemistry))--University of Pretoria, 2008. / Chemistry / unrestricted

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