Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-06-19Bitstream added on 2014-06-13T19:39:43Z : No. of bitstreams: 1 kitagawa_il_me_bauru.pdf: 1240008 bytes, checksum: 9ebbdde64d8ef13b31f5e5e5f9a075cc (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Esta dissertação apresenta o estudo do crescimento (em escala nanométrica) e morfológica (em escala micrométrica) de filmes finos fabricados segundo a técnica Layer-by-Layer (LbL) contendo ftalocianina tetrasulfonada de níquel, polímeros condutores, o polímero poli(alilamina hidroclorada) (PAH), e gomas naturais. Três sistemas foram investigados: i) filmes LbL de NiTsPc e PAH; ii) filme LbL de NiTsPc, PAH e gomas naturais e iii) filmes LbL dos polímeros condutores polianilina (PANI) e poli(o-metoxianilina) (POMA) com gomas naturais. As gomas utilizadas neste trabalho foram extraídas das árvores cajueiro (Anacardium occidentale), chichá (Sterculia striata), caraia (Sterculia urens) e angico (Anadenanthera macrocarpa Benth). As caracterizações destes filmes foram realizadas por meio das técnicas de espectroscopia eletrônica utilizando absorção na região do ultravioleta-visível (UV-vis), espectroscopia vibracional por espalhamento micro-Raman e por absorção na região do infravermelho (IV) com transformada de Fourier (FTIR). Os resultados deste trabalho mostraram que, somente os filmes de NiTsPc e PAH em pH 8,5 e os filmes de NiTsPc, PAH e gomas naturais apresentaram crescimento controlado, uniformidade morfológica e química. / This dissertation presents the study of growth (in nano-scale thickness) and morphology (micrometric scale) of thin films produced using the Layer-by-Layer technique (LbL) containing nickel tetrasulfonated phthalocyanine, conducting polymers, the polymer poly(allylamine hydrochloride) (PAH), and natural gums. Three systems were investigated: i) LbL films of NiTsPc and PAH; ii) LbL films of NiTsPc, PAH and natural gums and iii) LbL films of the conducting polymers polyaniline (PANI) and poly (o-methoxyaniline) (POMA) with natural gums. The gums used in this work were obtained from the cashew (Anacardium occidentale), chicha (Sterculia striata), caraia (Sterculia urens) and angico (Anadenanthera macrocarpa Benth) trees. The characterizations of the LbL films were made using the ultraviolet-visible (UV-vis) absorption spectroscopy, vibrational spectroscopy through micro-Raman scattering and Fourier Transform infrared (FTIR) absorption. The results showed that only the LbL films of NiTsPc and PAH at pH 8.5 and the LbL films of NiTsPc, PAH and natural gums present controlled growth and morphological and chemical uniformity.

Nanotubos de carbono (CNTs) têm se mostrado versáteis para melhorar propriedades de outros materiais. A integração de CNTs com materiais biológicos, por exemplo, permite obter biossensores com propriedades e sensibilidade otimizadas. Com a manipulação de CNTs em filmes nanoestruturados, pode-se formar nanocompósitos híbridos, cuja interação sinérgica requer métodos experimentais com controle da arquitetura molecular. Neste estudo, utilizamos a técnica de automontagem para obter dois tipos de sensores incorporando CNTs. No primeiro, filmes automontados de CNTs de parede múltiplas (MWNTs) dispersos em poliamidoamina (PAMAM) e alternados com ftalocianina tetrassulfonada de níquel (NiTsPc) foram usados como sensores amperométricos para detectar o neurotransmissor dopamina. As propriedades eletroquímicas obtidas com voltametria cíclica indicaram que a incorporação de MWNTs no filme PAMAM-NT/NiTsPc eleva a corrente de pico redox em três vezes e diminui em 50 mV o potencial de oxidação da dopamina. Isso permitiu detectar dopamina na presença de um interferente típico, o ácido ascórbico. Os sensores apresentaram limite de detecção de 0,5 mol L-1 e alta estabilidade. No segundo, filmes nanoestruturados de PAMAM com nanotubos de carbono de parede única (SWNTs), funcionalizados com grupos carboxílicos, foram fabricados sobre dispositivos de efeito de campo do tipo electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) e light-addressable potentiometric sensors (LAPS). Estes dispositivos modificados foram usados em biossensores de penicilina G, após imobilização da enzima penicilinase. A morfologia do filme PAMAM/SWNT era típica de uma estrutura porosa, com grande área superficial, apropriada para adsorção da enzima e facilitar a penetração de íons H+ no filme. Esses biossensores exibiram alta sensibilidade ao pH de 55-58 mV/pH e propriedades melhoradas para a detecção de penicilina G, com sensibilidade de 100 mV/década e melhor desempenho com menor tempo de resposta e sinal mais estável. / Carbon nanotubes (CNTs) are versatile in enhancing the properties of other materials. They can be integrated with biological materials, for instance, in the fabrication of biosensors with optimized sensitivity and performance. With manipulation of CNTs in nanostructured films, one may form hybrid nanocomposites whose synergistic interaction requires experimental methods with control of molecular architecture. In this study, we used the layer-by-layer (LbL) technique to obtain two types of sensors incorporating CNTs. In the first, LbL films of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) dispersed in polyamidoamine (PAMAM) dendrimers and alternated with nickel phthalocyanine (NiTsPc) layers were used in the amperometric detection of the neutransmitter dopamine. The electrochemical properties obtained with cyclic voltammetry indicated that the incorporation of MWNTs in the PAMAM-NT/NiTsPc led to a 3-fold increase in the peak current, in addition to a decrease of 50 mV in the oxidation potential of dopamine. The latter permitted the detection of dopamine even in the presence of a typical interferent, the ascorbic acid. These sensors exhibited a limit of detection of ca. 0.5 mol L-1 and high stability. In the second type, LbL films of PAMAM and single-walled carbon nanotubes (SWNTs), functionalized with carboxylic groups, were deposited on field-effect devices, using electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) and light-addressable potentiometric sensors (LAPS). These modified devices were employed as biosensors to detect penicillin G, after immobilizing the enzyme penicillinase. The PAMAM/SWNT film exhibited a highly porous morphology with large surface area, being suitable for enzyme adsorption, in addition to facilitating the penetration of H+ ions through the film. Such biosensors had a high pH sensitivity of ca. 55-58 mV/pH and improved properties toward penicillin G, with sensitivity of 100 mV/decade and enhanced performance, with faster response time and higher stability.

Nanotubos de carbono (CNTs) têm se mostrado versáteis para melhorar propriedades de outros materiais. A integração de CNTs com materiais biológicos, por exemplo, permite obter biossensores com propriedades e sensibilidade otimizadas. Com a manipulação de CNTs em filmes nanoestruturados, pode-se formar nanocompósitos híbridos, cuja interação sinérgica requer métodos experimentais com controle da arquitetura molecular. Neste estudo, utilizamos a técnica de automontagem para obter dois tipos de sensores incorporando CNTs. No primeiro, filmes automontados de CNTs de parede múltiplas (MWNTs) dispersos em poliamidoamina (PAMAM) e alternados com ftalocianina tetrassulfonada de níquel (NiTsPc) foram usados como sensores amperométricos para detectar o neurotransmissor dopamina. As propriedades eletroquímicas obtidas com voltametria cíclica indicaram que a incorporação de MWNTs no filme PAMAM-NT/NiTsPc eleva a corrente de pico redox em três vezes e diminui em 50 mV o potencial de oxidação da dopamina. Isso permitiu detectar dopamina na presença de um interferente típico, o ácido ascórbico. Os sensores apresentaram limite de detecção de 0,5 mol L-1 e alta estabilidade. No segundo, filmes nanoestruturados de PAMAM com nanotubos de carbono de parede única (SWNTs), funcionalizados com grupos carboxílicos, foram fabricados sobre dispositivos de efeito de campo do tipo electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) e light-addressable potentiometric sensors (LAPS). Estes dispositivos modificados foram usados em biossensores de penicilina G, após imobilização da enzima penicilinase. A morfologia do filme PAMAM/SWNT era típica de uma estrutura porosa, com grande área superficial, apropriada para adsorção da enzima e facilitar a penetração de íons H+ no filme. Esses biossensores exibiram alta sensibilidade ao pH de 55-58 mV/pH e propriedades melhoradas para a detecção de penicilina G, com sensibilidade de 100 mV/década e melhor desempenho com menor tempo de resposta e sinal mais estável. / Carbon nanotubes (CNTs) are versatile in enhancing the properties of other materials. They can be integrated with biological materials, for instance, in the fabrication of biosensors with optimized sensitivity and performance. With manipulation of CNTs in nanostructured films, one may form hybrid nanocomposites whose synergistic interaction requires experimental methods with control of molecular architecture. In this study, we used the layer-by-layer (LbL) technique to obtain two types of sensors incorporating CNTs. In the first, LbL films of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) dispersed in polyamidoamine (PAMAM) dendrimers and alternated with nickel phthalocyanine (NiTsPc) layers were used in the amperometric detection of the neutransmitter dopamine. The electrochemical properties obtained with cyclic voltammetry indicated that the incorporation of MWNTs in the PAMAM-NT/NiTsPc led to a 3-fold increase in the peak current, in addition to a decrease of 50 mV in the oxidation potential of dopamine. The latter permitted the detection of dopamine even in the presence of a typical interferent, the ascorbic acid. These sensors exhibited a limit of detection of ca. 0.5 mol L-1 and high stability. In the second type, LbL films of PAMAM and single-walled carbon nanotubes (SWNTs), functionalized with carboxylic groups, were deposited on field-effect devices, using electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) and light-addressable potentiometric sensors (LAPS). These modified devices were employed as biosensors to detect penicillin G, after immobilizing the enzyme penicillinase. The PAMAM/SWNT film exhibited a highly porous morphology with large surface area, being suitable for enzyme adsorption, in addition to facilitating the penetration of H+ ions through the film. Such biosensors had a high pH sensitivity of ca. 55-58 mV/pH and improved properties toward penicillin G, with sensitivity of 100 mV/decade and enhanced performance, with faster response time and higher stability.

A soja é um produto de grande importância para a economia brasileira, pois o Brasil é o segundo produtor mundial de soja. Sua aplicação mais conhecida é como óleo refinado, entretanto, a soja é bastante utilizada nas mais variadas indústrias. Do ponto de vista nutricional, a soja se destaca por possuir um alto valor protéico, sendo por isso muito empregada em indústrias alimentícias. Porém, os produtos alimentícios a base de soja ainda enfrentam uma grande resistência por parte dos consumidores. Esta resistência do mercado consumidor tem motivado os produtores de soja e as indústrias a buscarem o desenvolvimento de grãos com características especiais. Este trabalho auxilia nesta busca, pesquisando um método capaz de discriminar cultivares de soja fornecidos pela Embrapa Soja através da utilização de uma Língua Eletrônica (LE). A Língua Eletrônica é um sistema multissensorial composto por um conjunto de sensores não-específicos que respondem diferentemente para cada analito, sendo capaz de reconhecer e diferenciar amostras através da obtenção de impressões digitais destas. Neste trabalho, os sensores da Língua Eletrônica foram construídos a partir de filmes automontados de polímeros condutores. Foram realizados testes de repetibilidade e reprodutibilidade, além do estudo de sensibilidade dos sensores que compõem o sistema multissensorial. A Língua Eletrônica construída mostrou-se capaz de diferenciar os cinco cultivares estudados, especialmente aqueles que possuíam características notadamente distintas. Foram observadas variações das medidas ao longo dos dias, o que foi atribuído a uma possível degradação dos grãos de soja e do extrato de soja preparado. Foi proposto ainda um método alternativo de preparação do extrato de soja sem a utilização de tratamento térmico. Devido ao seu bom desempenho nos estudos citados, a Língua Eletrônica se mostrou viável para o emprego em uma pré-seleção de cultivares de soja. / Soy is a commodity of great importance to the Brazilian economy since Brazil is the second biggest producer of soy in the world. Soybeans are usually employed in the production of refined oil for cooking as well as in many other foodstuff industries due to its high protein content. However, foodstuffs based on soy still face some resistance by consumers mainly because of the characteristic soy taste imposed to their respective products. This actual scenario has motivated producers and foodstuff industries to develop new soybeans varieties with improved and more pleasant taste. This work was intended to provide a methodology based on an electronic tongue system (ET) in order to help both producer and industries to develop and identify different soybean cultivars. Different soybeans cultivars developed by Embrapa Soja were evaluated by the ET. The ET is a multisensorial system composed by an array of non-specific, layer-by-layer assembled conducting polymer chemical sensors, which display distinct electrical fingerprints to different samples. The distinct responses make the ET capable to distinguish as well as recognize different samples when previously trained. The sensitivity, repeatability and reproducibility of chemical sensors responses to soybeans liquid extracts were evaluated and confirmed by exhaustive cyclic operation. The ET was indeed able to discriminate 5 different soybeans cultivars, in particular those with pronounced distinct properties. It was observed a systematic variation on the ET responses in a same day of analysis as well as for prolonged days which we have attributed to possible degradation of raw soybeans and its respective liquid extracts. An alternative procedure for soybean extract preparation absent of cooking was developed. The remarkable performance of the ET makes the system of great potential to perform the pre-selection of soybeans cultivars, with reliability and output.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:37:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ClicianeGuadalupeJesus.pdf: 2429700 bytes, checksum: c3ac935bcc2b97480f80dc8cf9ff472d (MD5) Previous issue date: 2009-02-27 / Nanostructured films composed by a 3-n-propylpyridinum silsesquioxane polymer (designated as SiPy+Cl-) and copper (II) tetrasulphophthalocyanine (CuTsPc) were produced using the Layer-by-Layer technique (LbL). The deposition of the bilayers was monitored by UV-Vis spectroscopy accompanying the absorbance of Q-band at 617 nm. It was observed that the absorbance linearly increased with the number of SiPy+Cl-/CuTsPc or CuTsPc/SiPy+Cl- bilayers, indicating that the same amount of material was deposited at each step of film formation. FTIR spectra showed that there is a specific interaction by the SO3 - groups of CuTsPc and the pyridinium groups of the polycation, SiPy+Cl-. Morphological studies of films surfaces showed that their roughness and thickness increase with the number of bilayers. The films were employed to detect dopamine (DA) and ascorbic acid (AA) using cyclic voltammetry. It was observed that the number and the sequence of bilayers deposition directly influenced on the electrochemical response in presence of the analytes. LbL films with lower number of bilayers (1 to 5 bilayers) presented higher current values in presence of the analytes, which is attributed to the higher facility of diffusion of target species to the electrode surface and enhancement of the efficiency of the electron transfer process. Considering the sequence of bilayers deposition, it was observed that the CuTsPc/SiPy+Cl- film did not show any redox peaks in the potential range -0.2 V to 1.6 V vs Ag/AgCl in presence of DA and AA. In contrast, the SiPy+Cl-/CuTsPc LbL film, presented a defined oxidation redox peak at approximately 1.2 V for DA and 0.8 V for AA, which linearly increased with DA concentration in HCl 1.0x10-3 molL-1 electrolyte solution (pH 3). Studies in different scan rates for the SiPy+Cl-/CuTsPc LbL film in presence of these analytes showed that the anodic peak current (Ipa) linearly increased with the square root of the scan rate (n1/2 ) which is a typical behavior for systems governed by a diffusion controlled mechanism. The relationship Ipa/ n1/2 vs n resulted in an exponential profile, confirming the existence of an electrocatalytical process for both AA and DA provided by CuTsPc in the LbL film. Using differential pulse technique, films comprising SiPy+/CuTsPc were able to distinguish between DA and ascorbic acid (AA), with a potential difference of approximately with 400 mV, in the concentration range of 9.0x10-5 to 2.0x10-4 molL- 1(in pH 3.0) and detection limits in the order of 10-5 molL-1. / Filmes nanoestruturados formados entre o polímero 3-n-propilpiridínio silsesquioxano (designado como SiPy+Cl-) e ftalocianina tetrasulfonada de cobre (II) (CuTsPc) foram produzidos usando a técnica Layer-by-Layer (LbL). A formação dos filmes foi monitorada por espectroscopia na região do UV-Vis, acompanhando-se a absorbância da banda Q da ftalocianina em 617 nm. Observou-se que a absorbância aumentou linearmente com o número de bicamadas para os filmes SiPy+Cl-/CuTsPc ou CuTsPc/SiPy+Cl-, indicando que a mesma quantidade de material foi depositado a cada bicamada depositada. Espectros FTIR mostraram que há interação específica entre os grupos SO3 - da CuTsPc e o anel piridínio do policátion, SiPy+Cl-. Estudos da morfologia da superfície dos filmes mostraram que a rugosidade média e espessura dos filmes aumentam de acordo com o número de bicamadas. Os filmes foram empregados para detectar DA e AA, utilizando-se a técnica de voltametria cíclica. Observou-se que o número de bicamadas e a seqüência de deposição das mesmas influenciam diretamente sobre a resposta eletroquímica na presença dos analitos. Filmes LbL com menor número de bicamadas (1 a 5 bicamadas) apresentaram maiores valores de corrente, fato este atribuído a maior facilidade de difusão das espécies à superfície do eletrodo, aumentando a eficiência do processo de transferência de elétrons. Com relação à sequência de deposição das bicamadas constatou-se que o filme CuTsPc/SiPy+Cl- não mostrou picos redox na faixa de potencial de -0,2 V a 1,6 V vs Ag/AgCl na presença de DA e AA. Enquanto que o filme SiPy+Cl-/CuTsPc, apresentou um pico de oxidação bem definido em aproximadamente 1,2 V, para DA e em 0,8 V para AA, o qual aumentou linearmente com a concentração dos analitos utilizando HCl como eletrólito suporte. Estudos em diferentes velocidades de varredura do eletrodo SiPy+Cl-/CuTsPc na presença dos analitos mostraram que a corrente de pico anódica (Ipa) aumenta linearmente com a raiz quadrada da velocidade de varredura (n1/2), indicando que o processo de transferência de elétrons é controlado pela difusão das espécies à superfície do eletrodo. A relação entre Ipa/n1/2 vs n, resultou numa curva exponencial, confirmando a existência do processo eletrocatalítico resultante da oxidação da DA e AA proporcionada pela CuTsPc. Utilizando-se a técnica de voltametria de pulso diferencial, o eletrodo SiPy+Cl-/CuTsPc foi capaz de distinguir AA e DA quando presentes numa mesma solução, com um diferença de potencial de aproximadamente 400 mV, no intervalo de concentração de 9,0x10-5 a 2,0x10-4 molL-1(em pH 3) e limites de detecção (LOD) da ordem de 10-5 molL-1.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RolfIntema.pdf: 3696203 bytes, checksum: 9dabc8dc5e71a01ee4c010a743e2f479 (MD5) Previous issue date: 2011-03-04 / Nanocomposites in the form of ultrathin films with bilayer and tetralayer structure using the polyelectrolyte chloride 3-n-propyl-1-azonia-4-azabicyclo [2.2.2] octane silsesquioxane (designated as SiDb+Cl-) or polyelectrolyte chloride 3-n-propylpyridinium silsesquioxane (designated as SiPy+Cl-) and tetrasulfonated nickel phthalocyanine (NiTsPc), together with a natural polysaccharide, were produced using the Layer-by-Layer (LbL) technique on a FTO substrate (tin oxide doped with fluorine). The formation of the films was monitored by UV-VIS spectroscopy, accompanying the Q band of phthalocyanine. It was observed that for all the films studied that the absorbance of the Q band at 620 nm linearly increased with the number of bilayers indicating that the same amount of material is adsorbed to each bi/tetralayers prepared. It was also observed that the spectra of the films (SiPy+Cl-/Goma/SiPy+Cl-/NiTsPc) and SiDb+Cl /Goma/SiDb+Cl-/NiTsPc), the bands related to the monomeric species were more intense when compared to the films obtained without gum, which s an indication that the inclusion of the gum between the layers of the films can proportionate more organized films with higher interaction between the polymeric species. FTIR spectra showed a shift in the band referring to the NiTsPc sulfonic groups indicating that an electrostatic interaction occurs between NiTsPc and the polycations studied. AFM images showed up the interaction between the polycations of the film, which can be notice by the decrease on the films roughness with the increase of the number of bilayers. In this case, when comparing the SiDb+Cl- containing films with SiPy+Cl- ones, it was observed a more considerable decrease in the rugosity values for the SiPy+Cl- films. Results of cyclic voltammetry carried out with these films with architectures (SiPy+Cl-/Goma/SiPy+Cl-/NiTsPc), (SiPy+Cl- /NiTsPc), (SiDb+Cl-/Goma/SiDb+Cl-/NiTsPc) and (SiDb+Cl-/NiTsPc) showed a peak related to the aromatic ring of NiTsPc at 1.4 V. The stability as a function of the number of the voltammetry cycles of the electrodes modified with SiPy+Clwas considerably greater than for the SiDb+Cl- films. These films were sensitive to DA detection at different concentrations in a range of 9.9.10-6 molL-1 to 9.1.10-5 mol L-1 with a detection limit of 7.72.10-6 mol L-1 and 8.34.10-6 molL-1 for architectures (SiPy+Cl-/NiTsPc) and (SiPy+Cl-/Goma/SiPy+Cl-/NiTsPc), respectively. / Nanocompósitos na forma de filmes ultrafinos com estrutura em bicamadas e tetracamadas, utilizando o polieletrólito cloreto de 3-n-propil-1- azonia-4-azabiciclo[2.2.2] octano silsesquioxano (designado como SiDb+Cl-) ou o polieletrólito cloreto de 3-n-propilpiridínio silsesquioxano (designado como SiPy+Cl-) e ftalocianina tetrassulfonada de níquel (NiTsPc) juntamente com polissacarídeos naturais, foram produzidos utilizando a técnica Layer-by-Layer (LbL) sobre substrato de FTO (óxido de estanho dopado com flúor. A formação dos filmes foi monitorada por espectroscopia na região do UV-VIS, monitorando a banda Q da ftalocianina. Observou-se que a absorbância da banda Q em 620 nm aumentou linearmente com o número de bicamadas depositadas, para todos os filmes estudados indicando que a mesma quantidade de material é adsorvido a cada bi/tetracamada preparada. Pode ser observado que para os espectros dos filmes (SiPy+Cl-/Goma/SiPy+Cl-/NiTsPc) e (SiDb+Cl-/Goma/ SiDb+Cl-/NiTsPc), já nas primeiras tetracamadas, as bandas relativas às espécies monoméricas apresentaram-se mais intensas em relação aos filmes sem goma, o que é uma indicação de que a inclusão da goma pode além de proporcionar, maior organização aos filmes, maior interação entre as espécies poliméricas. Espectros de FTIR demonstraram um deslocamento na banda referente aos grupos sulfônicos da NiTsPc, indicando que ocorre uma interação eletrostática entre a NiTsPc e os policátions estudados. Imagens de AFM evidenciaram essa interação, a qual pode ser constatada a partir da diminuição da rugosidade com o aumento do número de bicamadas. Ao comparar os filmes que contêm o policátion SiDb+Cl- com os filmes contendo SiPy+Clobservou- se que houve uma diminuição mais acentuada da rugosidade para os filmes onde SiPy+Cl- estava presente. Resultados de voltametria cíclica realizados com estes filmes com arquiteturas (SiPy+Cl-/Goma/SiPy+Cl -/NiTsPc)n, (SiPy+Cl-/NiTsPc)n, (SiDb+Cl-/Goma/SiDb+Cl-/NiTsPc)n e (SiDb+Cl- /NiTsPc)n apresentaram um pico referente ao anel aromático da NiTsPc em 1,4 V. Os filmes com a goma apresentaram uma maior estabilidade em função do número de ciclos voltamétricos do que os sem a mesma. Os eletrodos modificados com os filmes foram aplicados para determinação de dopamina em uma faixa de concentração de 9,9.10-6 mol L-1 a 9,09.10-5 mol L-1 com um limite de detecção de 7,72.10-6 mol L-1 e 8,34.10-6 mol L-1 para arquiteturas (SiPy+Cl-/NiTsPc)n e (SiPy+Cl-/Goma/SiPy+Cl-/NiTsPc)n, respectivamente.

A soja é um produto de grande importância para a economia brasileira, pois o Brasil é o segundo produtor mundial de soja. Sua aplicação mais conhecida é como óleo refinado, entretanto, a soja é bastante utilizada nas mais variadas indústrias. Do ponto de vista nutricional, a soja se destaca por possuir um alto valor protéico, sendo por isso muito empregada em indústrias alimentícias. Porém, os produtos alimentícios a base de soja ainda enfrentam uma grande resistência por parte dos consumidores. Esta resistência do mercado consumidor tem motivado os produtores de soja e as indústrias a buscarem o desenvolvimento de grãos com características especiais. Este trabalho auxilia nesta busca, pesquisando um método capaz de discriminar cultivares de soja fornecidos pela Embrapa Soja através da utilização de uma Língua Eletrônica (LE). A Língua Eletrônica é um sistema multissensorial composto por um conjunto de sensores não-específicos que respondem diferentemente para cada analito, sendo capaz de reconhecer e diferenciar amostras através da obtenção de impressões digitais destas. Neste trabalho, os sensores da Língua Eletrônica foram construídos a partir de filmes automontados de polímeros condutores. Foram realizados testes de repetibilidade e reprodutibilidade, além do estudo de sensibilidade dos sensores que compõem o sistema multissensorial. A Língua Eletrônica construída mostrou-se capaz de diferenciar os cinco cultivares estudados, especialmente aqueles que possuíam características notadamente distintas. Foram observadas variações das medidas ao longo dos dias, o que foi atribuído a uma possível degradação dos grãos de soja e do extrato de soja preparado. Foi proposto ainda um método alternativo de preparação do extrato de soja sem a utilização de tratamento térmico. Devido ao seu bom desempenho nos estudos citados, a Língua Eletrônica se mostrou viável para o emprego em uma pré-seleção de cultivares de soja. / Soy is a commodity of great importance to the Brazilian economy since Brazil is the second biggest producer of soy in the world. Soybeans are usually employed in the production of refined oil for cooking as well as in many other foodstuff industries due to its high protein content. However, foodstuffs based on soy still face some resistance by consumers mainly because of the characteristic soy taste imposed to their respective products. This actual scenario has motivated producers and foodstuff industries to develop new soybeans varieties with improved and more pleasant taste. This work was intended to provide a methodology based on an electronic tongue system (ET) in order to help both producer and industries to develop and identify different soybean cultivars. Different soybeans cultivars developed by Embrapa Soja were evaluated by the ET. The ET is a multisensorial system composed by an array of non-specific, layer-by-layer assembled conducting polymer chemical sensors, which display distinct electrical fingerprints to different samples. The distinct responses make the ET capable to distinguish as well as recognize different samples when previously trained. The sensitivity, repeatability and reproducibility of chemical sensors responses to soybeans liquid extracts were evaluated and confirmed by exhaustive cyclic operation. The ET was indeed able to discriminate 5 different soybeans cultivars, in particular those with pronounced distinct properties. It was observed a systematic variation on the ET responses in a same day of analysis as well as for prolonged days which we have attributed to possible degradation of raw soybeans and its respective liquid extracts. An alternative procedure for soybean extract preparation absent of cooking was developed. The remarkable performance of the ET makes the system of great potential to perform the pre-selection of soybeans cultivars, with reliability and output.

O ácido politiofeno acético (PTAA) é um derivado do politiofeno bastante versátil. Sua solubilidade em alguns solventes orgânicos e em soluções básicas aquosas lhe confere extensa processabilidade na forma de filmes finos, característica importante para dispositivos e sensores. Neste trabalho, investigou-se a formação de filmes de PTAA com as técnicas de automontagem e Langmuir-Blodgett (LB). Os filmes automontados foram preparados com dois policátions, hidrocloreto de poli-alilamina (PAH) e cloreto de poli-dialildimetilamônio (PDAC). O crescimento dos filmes depende do pH das soluções e do tipo de policátion, sugerindo dependência do mecanismo de crescimento com as interações específicas polímeropolímero. A conformação do PTAA em filme tem correlação com sua conformação em solução, apontando para um efeito de memória. Por outro lado, a energia de superfície destes filmes não sofre influência da arquitetura nem dessas diferenças conformacionais. Ou seja, embora o volume do filme possa ser distinto, as superfícies possuem propriedades semelhantes. A morfologia dos filmes foi caracterizada a partir de imagens de AFM utilizando conceitos de geometria fractal e estatística. A dimensão fractal dos filmes é semelhante, indicando o mesmo processo de crescimento dos filmes, independentemente das condições da deposição. Os filmes obtidos em pH ácido tinham tamanho de grão e comprimentos de correlação maiores, sugerindo a deposição de cadeias mais enoveladas. Foi possível fabricar filmes autossustentados sem degradação aparente do material a partir de filmes automontados de PAH/PTAA, entrecruzando termicamente os grupos ácido carboxílico e amina. Este é o primeiro relato de filmes deste tipo com derivado do politiofeno. Os filmes LB de PTAA foram obtidos sem adjuvantes, mas as condições de deposição precisam ser aprimoradas. Para explorar a elevada afinidade química entre compostos contendo enxofre e metais pesados, filmes foram utilizados para detecção espectroscópica e eletroquímica. Espectros de fotoluminescência e UV-Vis demonstraram que os metais interagem apenas com os estados excitados resultando na supressão da fluorescência; no entanto, sem especificidade e apenas para longos períodos de exposição. Espectros de FTIR mostraram a presença dos sais na matriz dos filmes. Por sua vez, voltametrias cíclicas permitiram detectar Pb+2 e Hg+2, mas a irreversibilidade dos processos eletroquímicos, causando alargamento dos picos de oxirredução, inviabiliza a detecção simultânea. / Polythiophene acetic acid (PTAA) is a versatile polythiophene derivative. Its solubility in some organic solvents and in basic aqueous solutions makes it attractive for processing thin films, an important feature for the fabrication of devices and sensors. In this thesis, we investigate the formation of PTAA films using the layer-by-layer (LbL) and the Langmuir- Blodgett (LB) techniques. The LbL films were prepared with poly(allylamine hydrochloride) (PAH) and poly(diallydimethylammonium chloride) (PDAC), with film growth depending on the pH of the solutions and type of polycation, thus indicating that the growth mechanism depends on polymer-polymer interactions. The conformation of the PTAA molecules in solid state was correlated with that in solution, in a kind of memory effect. The surface energy of the films was not affected by the film architecture or different conformations. The film morphology was characterized with AFM images using concepts of fractal geometry and statistics. The fractal dimension was similar for all films, and therefore the overall growth obeys the same process regardless of the deposition conditions. Nevertheless, films obtained at acidic pH exhibited larger grain size and correlation lengths than those produced at basic pHs, suggesting deposition of more coiled chains. It was also possible to fabricate selfsustained films without apparent PTAA degradation from the PAH/PTAA LbL films, upon thermal crosslinking of carboxylic acid and amine groups. This is the first report of such films with a polythiophene derivative. LB films of PTAA were obtained without co-spreading materials, but the deposition conditions need to be optimized. To explore the high chemical affinity between PTAA and compounds containing sulfur and heavy metals, some films were used for spectroscopic and electrochemical detection. The UV-Vis and photoluminescence spectra indicated that the metals affect only the excited states, leading to fluorescence quenching after long exposure times and without specificity for the metals. The FTIR spectra pointed to salts in the films. Pb+2 and Hg+2 ions could be detected using cyclic voltammetry, but their simultaneous detection was hampered by the irreversibility of the electrochemical processes which caused broadening of the oxi-reduction peaks.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAFAELA D OLIVEIRA.pdf: 2756499 bytes, checksum: e1e60d222b6dbe62066658f22ea4de0b (MD5) Previous issue date: 2014-08-22 / In this work, starch-stabilized silver nanoparticles (AgNPs-Am) were synthesized by reduction of AgNO3 using the NaBH4. The temperature and concentration of reagents of the synthesis were optimized. The formation of AgNPs-Am was monitored by UV-Vis spectroscopy and dynamic light scattering (DLS). The optimum conditions found for the AgNPs-Am synthesis were starch 0.6 % (w/v), 3.6 x 10-3 mol L-1 NaBH4, 0.9 x 10-3 mol L-1 AgNO3 and synthesis in bath ice. The average size of the AgNPs-Am was between 21 and 77 nm. Transmission electron microscopy (TEM) confirmed the AgNPs-Am formation inside and outside of the starch chains, however the smaller sizes were referred to the NPs stabilized by starch. Measurements of Potential zeta indicated stability of the particles, confirmed by DLS monitoring that demonstrated low agglomeration of NPs in a period of 115 days. For the characterization of AgNPs-Am it was also used infrared spectroscopic (FTIR) and X-ray diffraction (XRD). The AgNPs-Am were applied as polyanion for the construction of films by Layer-by-Layer technique (LbL), alternating with polycation 3-n-propylpyridinium-silsesquioxane (SiPy+Cl-). In order to obtain the films, pH and immersion time of the polyelectrolytes were optimized, as well as the concentration of SiPy+Cl-, monitoring the deposition by UV-Vis. The optimum parameters were immersion time 240 seconds, 2 mg/mL SiPy+Cl- pH 6.5 and AgNPs-Am pH 9.0. Atomic force microscopy (AFM) images showed that film thickness increases linearly and the roughness decrease with the bilayers number. FTIR spectra and Raman confirmed the interaction between the polyelectrolytes in the assembly of LbL films. The LbL films with architecture (SiPy+Cl-/AgNPs-Am)n (n = bilayers number) were applied as modified electrodes for iodine detection, using differential pulse voltammetry (DPV). It was verified that interaction of the components in the LbL films improved the current intensity. The film (SiPy+Cl-/AgNPs-Am)n (n=5) showed better current response in phosphate buffered saline (PBS) 0.1 mol L-1 pH 7.0. The instrumental parameters Epulse, and tpulse were optimized by 23 factorial design. It was verified a significant effect for third order interaction for the intensity of iodine redox peak currents, so the instrumentals parameters were evaluated together. The results of optimization were tpulse = 0.05 s, = 40 mV/s e Epulse = 50 mV. Accordingly, the modified electrode obtained a linear response for iodine concentrations ranging from 4.34 x 10-5 to 3.47 x 10-4 mol L-1 (R=0,9936) and from 4.40 x 10-4 to 4.24 x 10-3 mol L-1 (R=0,9938). It was obtained limit of detection (LOD) 5.56 x 10-6 and 1.51 x 10-5 mol L-1 and for limit of quantification (LOQ) 1.85 x 10-5 and 5.04 x 10-5 mol L-1, respectively. The AgNPs-Am synthesized in this work also acted as colorimetric sensor for iodine, with three regions of linearity. Two analytical curves were obtained for iodine concentration range from 2.40 x 10-7 to 9.50 x 10-7 mol L-1 and from 2.40 x 10-6 mol L-1 to 1.60 x 10-5 mol L-1. It was obtained a LOD of 1.71 x 10-8 and 1.06 x 10-6 mol L-1 and LOQ of 5.69 x 10-8 to 3.55 x 10-6 mol L-1, respectively for each range. Color variations obtained in these concentrations correspond to interaction between iodine and silver, which were monitored by UV-Vis band showed in 410 nm. At concentrations above 5.50 x 10-5 mol L-1 there is the appearance of blue color, absorbance in 600 nm, corresponding to the interaction between starch and iodine. It was also obtained a linear relationship for iodine concentration from 5.50 x 10-5 mol L-1 to 9.50 x 10-5 mol L-1. For this concentration range, LOD and LOQ were respectively 1.37 x 10-6 and 4.58 x 10-6 mol L-1. The results presented confirm the potential use of AgNPs-Am for iodine detection, both for the modification of electrodes for electrochemical determination as a colorimetric sensor. / Neste trabalho foram sintetizadas nanopartículas de prata estabilizadas em amido (AgNPs-Am). A síntese foi realizada por redução do sal AgNO3 utilizando o NaBH4. A temperatura de síntese e concentração dos reagentes foram otimizadas, a formação das AgNPs-Am foi monitorada por espectroscopia na região do UV-Vis e medidas de espalhamento dinâmico da luz (DLS). As condições ótimas encontradas para síntese de AgNPs-Am foram amido 0,6 % (m/v), 3,6.10-3 mol.L-1 de NaBH4, 0,9.10-3 mol.L-1 de AgNO3 e síntese em banho de gelo. O tamanho médio das AgNPs-Am foi entre 21 e 77 nm. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) confirmaram que houve formação das AgNPs no interior e fora das cadeias de amido, sendo os menores tamanhos referentes às NPs estabilizadas pelo amido. Medidas de Potencial zeta indicaram estabilidade das NPs, confirmada por acompanhamento DLS que demonstrou baixa aglomeração em um período de 115 dias. Para caracterização das AgNPs-Am utilizou-se também espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e difração de raios X (XRD). As AgNPs-Am foram utilizadas como poliânion para construção de filmes pela técnica Layer-by-Layer (LbL), alternando com policátion 3-n-propilpiridínio-silsesquioxano (SiPy+Cl-). Para construção dos filmes, pH e tempo de imersão dos polieletrólitos foram otimizados, assim como concentração de SiPy+Cl-, monitorando a deposição por UV-Vis. Os parâmetros ótimos foram tempo de imersão 240 segundos, solução de 2 mg/mL de SiPy+Cl- pH 6,5 e AgNPs-Am pH 9,0. Imagens de microscopia de força atômica (AFM) mostram que a espessura dos filmes aumenta linearmente e a rugosidade decresce com o número de bicamadas. Espectros FTIR e Raman confirmaram a interação entre os polieletrólitos na montagem dos filmes. Os filmes LbL com configuração (SiPy+Cl-/AgNPs-Am)n (n = número de bicamadas) foram aplicados como eletrodos modificados para detecção de iodo, utilizando-se voltametria de pulso diferencial (VPD). Verificou-se que a interação dos componentes no filme LbL melhorou a intensidade de corrente. O filme (SiPy+Cl-/AgNPs-Am)n (n=5) apresentou melhor resposta de corrente em eletrólito suporte tampão fosfato salino (PBS) 0,1 mol.L-1 pH 7,0. Os parâmetros instrumentais Epulso, e tpulso foram otimizados por planejamento fatorial 23. Verificou-se efeito significativo para interação de terceira ordem para intensidade de corrente do pico de redução do iodo, portanto os parâmetros instrumentais foram avaliados em conjunto. Os resultados da otimização foram tpulso = 0,05 s, = 40 mV/s e Epulso = 50 mV. Nestas condições, o eletrodo modificado obteve resposta linear para concentrações de iodo que variam de 4,34.10-5 a 3,47.10-4 mol.L-1 (R=0,9936) e de 4,40.10-4 a 4,24.10-3 mol.L-1 (R=0,9938). Respectivamente, obteve-se limite de detecção 5,56.10-6 e 1,51.10-5 mol.L-1 e para o limite de quantificação 1,85.10-5 e 5,04.10-5 mol.L-1. As AgNPs-Am sintetizadas neste trabalho também atuaram como sensor colorimétrico de iodo, com três regiões de linearidade. Duas curvas analíticas foram construídas para concentrações de iodo de 2,40.10-7 a 9,50.10-7 mol.L-1 e de 2,40.10-6 mol.L-1 a 1,60.10-5 mol.L-1. Obteve-se LD de 1,71.10-8 e 1,06.10-6 mol.L-1 e LQ de 5,69.10-8 e 3,55.10-6 mol.L-1, respectivamente para cada intervalo. As variações de cores obtidas nestas concentrações correspondem a interação entre o iodo e a prata, as quais foram acompanhadas pela banda UV-Vis apresentada em 410 nm. Em concentrações acima de 5,50.10-5 mol.L-1 observa-se o aparecimento de coloração azul, absorbância em 600 nm, correspondente a interação entre amido e iodo. Obteve-se linearidade para concentrações de 5,50.10-5 mol.L-1 a 9,50.10-5 mol.L-1. Para este intervalo de concentração, os LD e LQ são respectivamente 1,37.10-6 e 4,58.10-6 mol.L-1. Os resultados apresentados confirmam a potencialidade do uso das AgNPs-Am para detecção de iodo, tanto na modificação de eletrodos para determinação eletroquímica, quanto o uso como sensor colorimétrico.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2018-02-07T12:42:14Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Rolf de Campos.pdf: 5588727 bytes, checksum: d81ab37d8cd335285d51711794fbbc44 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-07T12:42:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Rolf de Campos.pdf: 5588727 bytes, checksum: d81ab37d8cd335285d51711794fbbc44 (MD5) Previous issue date: 2017-07-05 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / Esta tese descreve as interações entre o surfactante não iônico p-(1,1,3,3 tetrametilbutil) fenil polietilenoglicol (denominado Triton X) e dodecil sulfato de sódio (SDS) com o polímero catiônico 3-cloreto-n-propilpiridínio silsesquioxano (SiPy) na presença da ftalocianina tetrasulfonada de níquel (NiTsPc), as quais foram avaliadas utilizando medidas de tensão superficial e viscosidade. Os efeitos dessas interações também foram estudados quando estes polieletrólitos foram transferidos para filmes finos pela técnica LbL sobre substrato condutor (óxido de estanho dopado com índio – ITO), quartzo e silício. Observou-se, por meio de técnica espectroscópica de absorção na região do UVVis, que há um efeito sinérgico proporcionado pela interação dos polieletrólitos catiônico (SiPy/surfactante) e aniônico (NiTsPc) nos filmes LbL. Por técnicas espectroscópicas FTIR e Raman, e técnicas eletroquímicas tais como impedância eletroquímica e voltametria cíclica, foi constatado que há coexistência de micelas mistas e puras e que a adsorção destes agregados tem um papel importante na superfície dos filmes LbL. Foi também realizada a síntese e a caracterização de nanopartículas de hidróxido de níquel, em sua fase α, estabilizadas pelo polímero SiPy, e pelo surfactante zwiteriônico 3-(1- alquil-3-imidazólio)propano-sulfonado. O surfactante ImS3-14 foi escolhido por sua interação preferencial com ânions, tornando-o um excelente limitante para o crescimento das nanopartículas de Ni(OH)2. A formação dos agregados foi caracterizada por espalhamento dinâmico de luz e potencial zeta, para determinar tamanho e carga das nanopartículas, respectivamente. Após a síntese das nanopartículas, estas foram depositadas através da técnica LbL em vários substratos. O crescimento dos filmes foi acompanhado por UV-VIS e sua caracterização foi realizada pelas técnicas de FTIR, Raman, AFM e MEV-FEG. As características eletroquímicas dos filmes foram estudadas por voltametria cíclica (VC) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). / This thesis describes the interactions between the nonionic surfactant p-(1,1,3,3- tetramethylbutyl)phenyl-polyethylene glycol (Triton X) and sodium dodecyl sulfate (SDS) with the cationic polymer 3-chloride-n-propylpyridinium silsesquioxane (SiPy) in the presence of nickel phthalocyanine tetrasulfonate (NiTsPc), which they were evaluated using surface tension and viscosity measurements. The effects of these interactions were also studied when these polyelectrolytes were transferred to thin films by the LbL technique on conductive substrate (indium doped tin oxide - ITO), quartz and silicon. It has been observed by UV-Vis absorption spectroscopy there is a synergistic effect provided by the interaction of the cationic polyelectrolytes (SiPy / surfactant) and anionic (NiTsPc) polyelectrolytes in the LbL films. Spectroscopic techniques, such as, FTIR and Raman, and electrochemical techniques, electrochemical impedance and cyclic voltammetry, it was observed that there is a coexistence of mixed and pure micelles. The adsorption of these aggregates plays an important role on the surface of the LbL films. The synthesis and characterization of nickel hydroxide nanoparticles, in their α phase, stabilized by the SiPy polymer, and by the zwitterionic surfactant 3- (1-alkyl-3 - imidazolium) propane sulfonate was realized. The surfactant ImS3-14 was chosen for its preferential interaction with anions, making it an excellent stabilizer for the growth of the Ni(OH)2 nanoparticles. The formation of the aggregates was characterized by dynamic scattering of light (DLS) and zeta potential to determine size and charge, respectively. After the synthesis of the nanoparticles, they were deposited by the LbL technique on several substrates. The growth of the films was accompanied by UV-VIS and their characterization was evaluated by FTIR, Raman, AFM and MEV-FEG techniques. The electrochemical characteristics of the films were studied using cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS).