Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-09-12T17:12:09Z No. of bitstreams: 2 Tese - Ellen Flávia Moreira Gabriel - 2016.pdf: 5261570 bytes, checksum: 5ada90cb52637625bbd0a9853f342564 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-09-15T12:23:41Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Ellen Flávia Moreira Gabriel - 2016.pdf: 5261570 bytes, checksum: 5ada90cb52637625bbd0a9853f342564 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T12:23:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Ellen Flávia Moreira Gabriel - 2016.pdf: 5261570 bytes, checksum: 5ada90cb52637625bbd0a9853f342564 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-06-10 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / This work describes several instrumental improvements to electrophoretic microchips (MSE) and microfluidic paper-based analytical devices (μPADs). The improvements are showed in terms of fabrication process, modification steps, control of sample volume and detection system. First off, a CO2 laser engraver was proposed to produce microchannels on a polymethyl methacrylate (PMMA) surface. All parameters were previously optimized in order to obtain a channel with the smallest dimension. Channels with 80 μm of deep and width were fabricated. MSE was coupled with amperometric detection and this work showed for the use of a decoupler produced by a mixture between PDMS and sugar the first time. The proof-of-concept testing of the final device demonstrated the analysis of a model mixture of phenolic compounds within 200 s with baseline resolution. Injection and control of the solution inside the microchannel was the another parameter improved during the development of this project. Hydrodynamic injector was developed using an electronic micropipette. The dispenser function of the micropipette can be explored to inject fractioned sample volumes inside the microchannel. The volume equaling 0.6 μL was considered ideal to completely fill the injection channel. In order to have better control of the sample volume, microdevices with different configuration were proposed. A microdevice with two auxiliary channels (split configuration) was select to realize the experimental part. When compared to electrokinetic injection, hydrodynamic showed better analytical performance including correcting the bias effect, which is the main problem related to electrokinetic injection. μPAD surface was modified by two different methodologies, using silica nanoparticles and chitosan. The modification process was used to solve the drawback related to the non-homogeneity or uniformity of color development in the detection zone. Silica nanoparticles and chitosan were incorporated on the cellulose surface to function as a new support to immobilize the selected enzyme. The modification process with both the nano and bio compounds improved the analytical performance, increased the reliability of the low cost platform and decreased the limit of detection (LD) of colorimetric system. The resulting LD for the glucose and uric acid assays were 23 and 37 μM, respectively. The enhanced analytical performance of modified the μPADs ensured for the first time the colorimetric detection of glucose in tear samples from four non-diabetic patients. The found concentration levels ranged from 130 to 380 μM. / O trabalho descrito nesta tese mostra uma variedade de melhorias instrumentais desenvolvida tanto para os microssistemas eletroforéticos (MSE) como para os dispositivos analíticos a base de papel (μPADs). As melhorias são discutidas em termos de processo de fabricação dos microdispositivos, modificação de superfície e manipulação da solução no interior dos microcanais. Inicialmente o uso de uma gravadora a laser foi proposta para a fabricação dos microcanais em substrato de poli(metilmetacrilato) (PMMA). Todos os parâmetros do laser foram otimizados afim de fabricar canais nas menores dimensões possíveis. Canais com aproximadamente 80 μm de largura e profundidade foram obtidas. Os MSE fabricados com laser foram acoplados ao sistema de detecção amperométrica em que foi proposto pela primeira vez o uso de um desacoplador alternativo fabricado a partir da mistura entre o poli(dimetisiloxano) (PDMS) e açúcar. A prova de conceito do dispositivo fabricado com a gravadora a laser associada a detecção amperométrica foi demostrada na separação de uma mistura de compostos fenólicos em menos de 200 s e com ótima resolução de linha de base. A etapa de injeção e manipulação de solução no interior dos microcanais foi outra melhoria instrumental proposta no desenvolvimento deste trabalho. Desenvolveu-se um injetor hidrodinâmico alternativo a partir do uso de uma micropipeta eletrônica comercial. A micropipeta possui uma função dispenser que pode ser explorado para injetar volumes fracionados no interior dos microcanais. O volume de 0,6 μL foi denominado como o ideal para realizar a etapa de injeção. No intuito de se ter um melhor controle do volume de amostra, um arranjo de microcanais foi proposto. Os dispositivos fabricados na configuração contendo dois canais auxiliares foram determinados como os ideais. Quando comparada a injeção eletrocinética, o injetor hidrodinâmico apresentou um ótimo desempenho analítico corrigindo principalmente o efeito bias, um dos principais problemas relacionados ao processo de injeção eletrocinética. Em relação aos μPADs, foram propostas duas diferentes estratégias de modificação de superfície afim de corrigir problemas correlacionados à falta de homogeneidade e uniformidade de cor gerada na zona de detecção. Nanopartículas de sílica e quitosana foram diretamente incorporadas na superfície da celulose servido como um novo suporte para imobilização enzimática. A modificação com o nano e biocomposto melhorou significativamente o desempenho analítico dos μPADs corrigindo o efeito de lavagem, aumentando a confiabilidade analítica e reduzindo os limites de detecção do sistema colorimétrico. Os limites de detecção (LD) encontrado para os ensaios de glicose e ácido úrico foram de 23 e 37 μM, respectivamente. Devido as melhoras analíticas encontrada foi possível pela primeira vez demonstrar o uso dos dispositivos a base de papel para na detecção de glicose em amostra de lágrimas. Foram medidos os níveis de glicose na lágrima de quatro pacientes não diabéticos. Os níveis de glicose encontrado variou entre 130 a 380 μM.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2014-10-06T10:38:15Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Camilla Benevides Freitas - 2014.pdf: 3459062 bytes, checksum: 7aadb2577af4955f871479e3fba5d319 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-10-06T15:38:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Camilla Benevides Freitas - 2014.pdf: 3459062 bytes, checksum: 7aadb2577af4955f871479e3fba5d319 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-06T15:38:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Camilla Benevides Freitas - 2014.pdf: 3459062 bytes, checksum: 7aadb2577af4955f871479e3fba5d319 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-05-02 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / This work describes the evaluation of commercial microchip electrophoresis system for the analysis of inorganic ions in different real samples. The electrophoretic separation was carried out in commercial glass microchip with integrated capacitively coupled contactless conductivity detection (C4D). The optimization process was performed ranging the concentration background electrolyte as well as detection parameters, frequency and amplitude signal. Furthermore, analytical performance was evaluated with linearity, repeatability and recovery study. The best separation of chloride (Cl-), nitrate (NO3-), sulfate (SO42-) and nitrite (NO2-) was obtained with mixture of lactic acid (30 mmolL-1) and histidine (15 mmolL-1). Frequency and amplitude were ranged from 100 to 1200 kHz and from 1 to 100 Vpp, respectively. Test with detection parameters was performed employed a classic univariate approach. Frequency of the 1100 kHz and amplitude of 60 Vpp was found the best condition for separation process. Quantitative analysis was performed in different real samples as well as honey, sausage, biofertilizers, river water, tap water and aquarium environment water. In honey sample found Cl-, NO3- e SO42-. Meia Ponte River and João Leite stream was found Cl- e SO42-. These same species was also found in sausage sample. In the analysis of aquarium environment water was observed Cl-, NO3-, SO42- and NO2-. Besides the quantitative analysis, the monitoring of inorganic ions (Cl-, NO3-, SO42- and NO2-) in aquarium environment with and without fish. The water without fish was possible keep up with nitrification process in the nitrogen cycle and to examine the conversion time of the species involved. On the other hand, in analyses of water with fish the results showed an increase of nitrate concentration over weeks and were possible quatify the nitrite in lethal level for fish. According to the results achieved herein, it is possible to conclude that the use glass electrophoresis chips associated with commercial instrumentation has demonstrated good capability of performing quantitative analysis of important environmental compounds in real samples. / Este trabalho descreve a avaliação de um sistema eletroforético comercial para análise de íons inorgânicos em uma diversidade de amostras reais. A separação eletroforética foi realizada em um microchip comercial a base de vidro com detecção condutométrica sem contato capacitivamente acoplada (C4D). Realizou-se um estudo de otimização da concentração do eletrólito bem como os parâmetros de detecção como frequência e amplitude da onda senoidal. Além disso, foi avaliado o desempenho analítico do sistema com estudos de lineraridade, repetibilidade e recuperação. O melhor eletrólito para realizar a separação cloreto (Cl-), nitrato (NO3-), sulfato (SO42-) e nitrito (NO2-) foi a mistura de ácido láctico e histidina na concentração de 30 e 15 mmolL-1, respectivamente. Variou-se a frequência de 100 a 1200 kHz e a amplitude de 1 a 100 Vpp. Aplicou-se o método univariado para análise de frequência e amplitude, no qual as melhores condições encontradas foram frequência de 1100 kHz e amplitude de 60 Vpp. Encontrada as condições ideais para análise dos ânions, fez-se um estudo de quantificação dos íons em amostras de mel, salsicha, biofertilizante, água de rio, torneira e áquario. Na amostra de mel foi encontrado Cl-, NO3- e SO42-. Nas águas de torneira, do Rio Meia Ponte e do Ribeirão João Leite foram encontrados Cl- e SO42-. Essas mesmas espécies foram encontradas também nas amostras de salsicha. Na análise de água de um ambiente de aquário foram encontrados Cl-, NO3-, SO42- e NO2-. Além da análise quantitativa, realizou-se o monitoramento dos íons inorgânicos (Cl-, NO3-, SO42- e NO2-) em um ambiente simulado de aquário sem peixes, no qual possibilitou acompanhar o processo de nitrificação no ciclo do nitrogênio e verificar o tempo de conversão das espécies envolvidas. O mesmo monitoramento foi realizado em um ambiente de aquário com peixes, possibilitando visualizar o aumento da concentração do nitrato ao longo das semanas e quantificar o nitrito em um nível que pode ter sido letal para os peixes. De acordo com os resultados descritos, conclui-se que os chips eletroforéticos de vidro, associados à instrumentação comercial, demonstraram boa capacidade de realizar análises quantitativas de importantes compostos ambientais em amostras reais.