Apesar da espécie Vigna unguiculata (L.) Walp. ser bastante rústica e estar adaptada às condições adversas de clima e solo brasileiros, seu rendimento é muito baixo. Diversas causas têm sido levantadas para explicar esse comportamento; entre elas destacam-se as doenças fúngicas, sobretudo aquelas cujos patógenos são transmitidos por sementes, em especial a podridão cinzenta do caule, causada por Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid. A abordagem analítica desse patossistema revelou alguns problemas emergentes. Entre eles, destacam-se: a) desconhecimento da qualidade sanitária das sementes de caupi, utilizadas para semeadura; b) desunifomidade na metodologia usada para detectar os patógenos presentes nas semente; c) dificuldade na esporulação do patógeno, máxime de alguns isolados reticentes em esporular em meios artificiais de cultivo, cujo comportamento dificulta os trabalhos de seleção de genótipos resistentes; d) carência de medidas de controle do patógeno, que empreguem práticas naturais, como uso de sementes sadias, de indutores de resistência e de cultivares resistentes, de fácil uso e passível de adoção por parte dos produtores. Na estruturação da matriz lógica do presente estudo, referidos problemas foram transformados em objetivos. Os trabalhos foram conduzidos no Departamento de Entomologia, Fitopatologia e Zoologia Agrícola da ESALQ/USP, em Piracicaba-SP. Os resultados indicaram o teste de sanidade de sementes de caupi empregando o método do papel de filtro com restrição hídrica utilizando NaCl a –0,8Mpa, como o mais adequado para detecção dos fungos presentes nas sementes de caupi, especialmente M. phaseolina. A análise sanitária das amostras de sementes originadas de vários estados brasileiros revelou que, em 62% das amostras analisadas, o fungo M. phaseolina estava presente, sendo as amostras originadas do estado da Paraíba, Piauí, Pará e Bahia as que apresentaram maiores níveis de incidência do patógeno. Os melhores níveis de esporulação do patógeno foram conseguidos com a combinação de sobreposição de discos de folhas de trigo ao meio BDA, com temperatura de 25oC. Quanto à identificação de indutores de resistência, capazes de controlar M. phaseolina, os resultados revelaram que o acibenzolar-S-metil (ASM) foi o mais eficiente, quando comparado com quitosana e com um produto silicatado derivado de rocha micronizada (PSiM), apresentando um controle residual por mais de 40 dias após a semeadura. A maior eficiência verificada pelo ASM ocorreu devido a sua capacidade de ativar mecanismos bioquímicos de defesa, configurando-se em efetivo ativador da resistência induzida nas plantas de caupi, por atuar na cinética de importantes enzimas relacionadas à defesa, como a fenilalanina amônia-liase, peroxidase e quitinase. Quanto à reação de cultivares de caupi à doença, foi possível verificar razoável nível de resistência de algumas cultivares, tendo sido consideradas resistentes Mulato, Guariba e Maratauã. / Notwithstanding the specie Vigna unguiculata (L.) Walp is sufficiently rustic and adapted to the adverse conditions of the Brazilian soil and climate, its improvement is very low. Many causes have been raised in order to explain such behavior; among them the fungal diseases stand out, over all those whose pathogens are transmitted by the seeds especially the charcoal rot disease caused by Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid. The analytical approach of such pathosystem has revealed some emerging problems. Among them, it stands out: a) the ignorance of the sanitary quality of the cowpea seeds used for sowing; b) the non-uniformity in the used methodology in order to detect the pathogens, which are present in the seed; c) the difficult in pathogen sporulation, principally of some isolated reticent in forming spores in cultivation artificial environments whose behavior hampers the selection works of the resistant genotypes; d) lack of pathogen control measures, which utilize natural practices, such as the use of healthy seeds, resistance inducers and resistant cultivars of easy utilization and liable to adoption by the producers. In structuring the logical matrix of this study, such problems were transformed into objectives. The works were conducted at the Entomology, Phytopathology and Agricultural Zoology Departments of ESALQ/USP, in Piracicaba-SP. The results have pointed out the sanity test of the cowpea seeds through the method of filter paper with hydric restriction using NaCI – 0,8Mpa, as the most suitable for detecting the current fungus in cowpea seeds, especially M. phaseolina. The sanitary analysis of the seeds samples originated from several Brazilian states has revealed that in 63% of the analyzed samples, the fungus M. phaseolina was present, and the samples originated from the states of Paraíba, Piauí, Pará and Bahia were those that have presented higher incident levels of pathogen. The best levels of sporulation were obtained with the combination of the superposition of wheat leaves disks in the middle of BDA in 25ºC. As to the identification of the resistance inducers, capable of controlling the M. phaseolina, the results have revealed that the acinbezolar-S-methyl (ASM) was more efficient when compared to chitosan and with a silicate product originated from micronized rock (PsiM), presenting a residual control for more than 40 days after the sowing. The greatest efficiency ascertained by ASM has occurred due to its capacity of activate the defense biochemistries mechanisms, forming itself in an activator effect of the induced resistance in cowpea plants because it acts in the kinetic of important enzymes related to the defense, such as the phenylalanine ammonia-lyase, peroxidase and chitinase. As to the cowpea cultivars reaction to the disease, it was possible to ascertain a reasonable resistance level of some cultivars, and BR 14 Mulato, Guariba e Maratauã were considered as resistant.

A bioatividade de nanoformulações de nim e de extratos de outras Meliaceae foi avaliada, em tomateiro, em laboratório e em casa de vegetação, visando ao controle de Tuta absoluta (Meyrick). Incialmente foram testadas 22 nanoformulações (incluindo nanocápsulas e nanoesferas) e os extratos em hexano, em diclorometano e em etanol de folhas e ramos de Trichilia pallida Swartz, Trichilia catigua A. Juss, Trichilia claussenii C. DC, Guarea guidonia (L.) Sleumer e Toona ciliata M. Roemer. O óleo de nim Organic Neem® também foi utilizado nos bioensaios com as nanoformulações e como controle foram utilizadas água destilada e/ou acetona. A partir desses bioensaios, selecionaram-se as nanoformulações NC40 aquoso e NC40 pó (NC40=nanocápsulas de poli- -hidroxibutirato) e os extratos etanólicos de T. ciliata e de T. catigua, que foram avaliados em relação ao efeito sobre o desenvolvimento e longevidade do inseto e em relação aos modos de ação (translaminar, sistêmico e de contato) e ao poder residual. O efeito dos tratamentos selecionados sobre os entomopatógenos Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. e Phothorimaea operculella granulovírus (PhopGV) foram avaliados in vitro e in vivo, respectivamente. A seguir, foi avaliada a possível interação dos derivados vegetais com os entomopatógenos. Finalmente, foi avaliada a seletividade ao parasitoide de ovos Trichogramma pretiosum Riley, segundo as recomendações da IOBC. Os resultados obtidos demonstraram que, entre os tratamentos testados, constatou-se bioatividade com oito nanoformulações e com os extratos de G. guidonia em diclorometano; T. ciliata em hexano, em diclorometano e em etanol; T. catigua em hexano, em diclorometano e em etanol; T. claussenii em etanol e T. pallida em hexano. A fase do inseto mais afetada foi a larval, no entanto a oviposição das fêmeas foi diminuída quando as plantas foram tratadas com o extrato etanólico de T. ciliata. Constatou-se efeito translaminar e sistêmico para as nanoformulações e para o óleo de nim. A ação de contato variou com o modo de exposição e com a idade das lagartas. O efeito residual do óleo de nim e da nanoformulação NC40 aquoso foi de sete dias, enquanto para NC40 pó foi de três dias. As nanoformulações e os extratos etanólicos de T. ciliata e de T. catigua foram compatíveis com o fungo e com o granulovírus. Quando os entomopatógenos foram misturados aos derivados vegetais observou-se que o nim reduziu drasticamente a sobrevivência larval na mistura com os dois entomopatógenos, sendo o maior efeito causado pelo derivado vegetal. Na mistura dos entomopatógenos com o extrato de T. ciliata, observou-se maior redução da sobrevivência larval com PhopGV. No bioensaio de seletividade a T. pretiosum, constatou-se que apenas o óleo de nim afetou a capacidade de parasitismo, sendo levemente nocivo. Para NC40 aquoso e extrato de T. ciliata não foram constatados efeitos sobre o parasitismo e sobre o desenvolvimento do parasitoide. / The bioactivity of neem nanoformulations and extracts of other Meliaceae was evaluated in tomato plants in the laboratory and in greenhouse aiming to control Tuta absoluta (Meyrick, 1917). Initially, 22 nanoformulations were tested (including nanocapsules and nanospheres) in addition to the hexane, dichloromethane and ethanol extracts of leaves and branches of Trichilia pallida Swartz, Trichilia catigua A. Juss, Trichilia claussenii C. DC, Guarea guidonia (L.) Sleumer and Toona ciliata M. Roemer. The neem oil Organic Neem® was also used in the bioassays with the nanoformulations and distilled water and/or acetone were used as controls. From these bioassays the aqueous NC40 and powdered NC40 (NC40 = Poly- -hydroxibutirate nanocapsules) nanoformulations as well as the ethanolic extracts of Toona ciliata and Trichilia catigua were selected. These treatments were evaluated regarding their effect on insect development and longevity, mode of action (translaminar, systemic and contact) and residual action. The effects of the selected treatments on the entomopathogens Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. and Phthorimaea operculella granulovirus (PhopGV) were evaluated in vitro and in vivo, respectively. Then the possible interaction between plant derivates and entomopathogens was evaluated. Finally, a selectivity bioassay to the egg parasitoid Trichogramma pretiosum Riley was evaluated according to IOBC recommendations. The results obtained demonstrate that among these treatments eight nanoformulations and the extracts of G. guidonia in dichloromethane; T. ciliata in hexane, dichloromethane and ethanol; T. catigua in hexane, dichloromethane and ethanol; T. claussenii in ethanol and T. pallida in hexane showed bioactivity on the insect. The most affected insect stage was the larva, but oviposition was reduced when these plants were treated with T. ciliata ethanolic extract. The nanoformulations and neem oil presented translaminar and systemic effect. Contact action varied with exposure mode and caterpillar age. The residual effect of neem oil and aqueous NC40 nanoformulations was seven days while for powdered NC40 was three days. The nanoformulations and the ethanolic extracts of T. ciliata and T. catigua were compatible with the fungus and the granulovirus. When the entomopathogens were mixed to the plant derivates, neem drastically reduced larval survival in the mixture with both entomopathogens and the plant derivate produced a greater effect than the entomopathogen. In the mixture of entomopathogens with T. ciliata extract there was a greater reduction of larval survival with PhopGV. In the T. pretiosum selectivity bioassay only the neem oil was slightly harmful and affected parasitism capacity. For aqueous NC40 and T. ciliata extract no effects over parasitism or parasitoid development were seen.

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Assim, o presente estudo compreendeu duas etapas: investigar a sensibilidade de larvas e pupas de M. domestica aos solventes acetona, etanol, metanol e dimetilsulfóxido (DMSO) e ao surfactante Tween 80 em diferentes tempos de volatilização; e avaliar a toxicidade dos fenilpropanoides eugenol e (E)-cinamaldeído sobre os mesmo estágios deste díptero. Para ambos os experimentos utilizou-se o teste de contato, com 10 repetições (n=10) para cada solvente/surfactante e concentração das substâncias sobre cada estágio. No primeiro experimento foram testados acetona, etanol e metanol em pureza analítica e DMSO e Tween 80 na concentração de 5%. Os tempos avaliados foram zero, cinco, 10 e 15 minutos (23±2°C e 60±10% UR). Os resultados mostraram que o tempo de volatilização produz diferença significativa na mortalidade larval (ML) para os três primeiros solventes testados, e acetona mostrou-se semelhante ao controle após cinco minutos de volatilização (p>0,05). Metanol e etanol mostraram-se semelhantes ao controle após 15 minutos de volatilização (p>0,05). DMSO não apresentou ML significativa (p>0,05), no entanto apresentou percenbtual de mortalidade acumulada (PMA) superiores a 14% (p<0,05). Tween 80 não apresentou diferença na toxicidade sobre as larvas relacionada ao tempo. Para o teste com pupas somente etanol produziu diferença significativa entre os tempos de volatilização, enquanto acetona e metanol diferiram do controle em todos os tratamentos (p<0,05). DMSO e Tween 80 não diferiram significativamente do controle em nenhum tempo (p˃0,05). O surfactante Tween 80 foi o único que não apresentou toxicidade para ambos os estágios na concentração testada, porém acetona foi o solvente que volatilizou mais rapidamente, mostrando menor toxicidade entre aqueles testados em pureza analítica. Para o segundo experimento, foram utilizadas oito concentrações de cada substância para a determinação das concentrações letais (CL50 e CL90). Eugenol apresentou os menores valores de CL50 e CL90, para a eficácia do tratamento larval (ETL) (1,5 e 3,75 mg/mL, respectivamente) enquanto (E)-cinamaldeido apresentou os menores valores de CL50 e CL90 para a eficácia do tratamento pupal (ETP) (18,08 e 78,83 mg/mL, respectivamente). Ambas as substâncias apresentaram atividade larvicida a partir de 2,5 mg/mL e ETL de 100% a partir de 5 mg/mL. Para o tratamento pupal (E)-cinamaldeído diferiu do controle a partir da 13 concentração de 10mg/mL (p<0,05) e ambos os fenilpropanoides causaram má formação em adultos a partir de 10 mg/mL, e maior ETP na concentração de 30 mg/mL, sendo 67,2% para (E)-cinamaldeído e 32% para eugenol. Os produtos testados nesse estudo apresentaram elevado potencial larvicida, além de ambos apresentarem efeitos pupicida e causarem má formação nos adultros provenientes de pupas tratadas. Ainda, é possível sugerir a utilização conjunta de ambas substância para um controle mais eficiente, visto que (E)-cinamaldeído apresentou melhor atividade larvicida, enquanto eugenol teve melhor atividade pupicida. Desta forma, esses fenilpropanoides mostrando-se promissores para o uso no desenvolvimento de formulações mais seguras para a saúde e meio ambiente, sendo possível sua utilização em estratégias de Manejo Integrado de Pragas. / Musca domestica is an important mechanical vector of several pathogens to humans and domestic animals, being essential to study new alternatives to eficiente and safe control against this Diptera. The search for new insecticides alternative involves experiments that generally require the use of solvents that should not interfere in the results of the test substance. Thus, this study involved two stages: to investigate the sensitivity of M. domestica larvae and pupae to the solvents acetone, ethanol, methanol and dimethylsulfoxide (DMSO) and the surfactant Tween 80 at different times of volatilization; and evaluating toxicity of phenylpropanoid eugenol and (E)-cinnamaldehyde against the same stages of this Diptera. For both experiments were used the patch test with 10 repetitions (n=10) for each solvent/surfactant and concentration of substances against each stage. In the first experiment acetone, ethanol and methanol were tested in analytical purity while DMSO and Tween 80 at the concentration of 5%. The times evaluated were zero, five, 10 and 15 minutes (23±2°C and 60±10% RH). The results showed that the volatilization time produces significant difference in larval mortality (LM) for the first three solvents tested, and acetone was similar to the control after five minutes volatilization (p>0.05). Methanol and ethanol were similar to the control after 15 minutes of evaporation (p>0.05). DMSO showed no significant LM (p> 0.05), but its accumulated mortality percenbtual (AMP) was over 14% (p<0.05). Tween 80 showed no difference in toxicity againts larvae related to time. For the pupae test only ethanol produced significant difference between the evaporation time, while acetone and methanol differed from the control in all treatments (p<0.05). DMSO and Tween 80 did not differ significantly from control at any time (p>0.05). The surfactant Tween 80 was the only one that showed no toxicity for both stages at the concentration tested, however the solvent acetone was volatilized more quickly, showing lower toxicity among those tested in analytical purity. For the second experiment, we used eight concentrations of each substance for the determination of lethal doses (LC50 and LC90). Eugenol showed the lowest values of LC50 and LC90 for the effectiveness of larval treatment (ELT) (1.5 and 3.75 mg/mL, respectively) while (E)-cinnamaldehyde had the lowest values of LC50 and LC90 for effectiveness of pupal treatment (EPT) (18.08 and 78.83 mg/mL, respectively). Both substances exhibited larvicidal activity from 2.5 mg/mL and ELT of 100% from 5 mg/mL. For pupal treatment (E)cinnamaldehyde differed from the control from the concentration of 10mg/mL (p <0.05) and both phenylpropanoid caused malformation in adults from 10 mg/mL. The greater EPT was from concentration of 30 mg/mL, being 67.2% for (E)-cinnamaldehyde and 32% for eugenol. 15 The products tested in this study had high potential larvicide, and both present pupicida effects and cause malformation in adultros from treated pupae. Still, it is possible to suggest the combined use of both substance for more efficient control, as (E)-cinamaldeído showed better larvicidal activity, while eugenol had better pupicida activity. Thus, using these phenylpropanoids show promise in the development of safer formulations for health and the environment, and these could be used in Integrated Pest Management strategies.

<p>Sprovedena studija po prvi put izve&scaron;tava o prisustvu patulina, sekundarnog metabolita određenih vrsta plesni, u proizvodima od jabuka, kao i proceni rizika usled unosa patulina od strane odojčadi, dece, adolescenata i odrasle populacije u Republici Srbiji. Ukupno 356 uzoraka sokova i ka&scaron;ica za odojčad i malu decu (48 i 66, redom), sokova za decu (mala pakovanja sa cevčicom, 100) i sokova u porodičnom pakovanju (142), sakupljeno je sa trži&scaron;ta tokom tri godine i analizirano primenom tečne hromatografije sa ultraljubičastom detekcijom, metodom koja je predhodno validirana. Prisustvo patulina je detektovano u 44% i 17% uzoraka sokova i ka&scaron;ica za odojčad i malu decu, redom, u količinama nižim od zakonskog ograničenja od 10 &mu;g/kg (maksimalno 8,3 i 7,7 &mu;g/kg, redom). Udeo kontaminiranih uzoraka među sokovima za decu iznosio je 43%, sa najvi&scaron;om koncentracijom patulina od 30,2 &mu;g/kg ispod maksimalno dozvoljenog nivoa od 50 &mu;g/kg. Patulin je detektovan u 51% sokova u porodičnom pakovanju, sa 0,7% uzoraka iznad zakonske granice od 50 &mu;g/kg (prosečna koncentracija 4,3 &mu;g/kg). Sokovi od jabuka su pokazali značajno vi&scaron;i udeo kontaminiranih uzoraka (74% u odnosu na 28%), kao i vi&scaron;i prosečni sadržaj patulina (6,4 u odnosu na 2,1 &mu;g/kg) u poređenju sa sokovima od me&scaron;anog voća. Procena rizika usled unosa patulina od strane odojčadi, dece, adolescenata i odrasle populacije u Republici Srbiji, sprovedena primenom determinističkog i probabilističkog pristupa, uključujući rezultate biodostupnosti patulina, pokazala je da je odnos između procenjenog dnevnog unosa i toksikolo&scaron;ke referentne doze za patulin od 0,4 &mu;g/kg telesne mase, koji se označava kao &ldquo;hazard quotient&rdquo;, znatno ispod 1, &scaron;to ukazuje na tolerantan nivo izloženosti i nepostojanje razloga za zabrinutost za zdravlje populacije. Dodatno, analiza ostataka pesticida i toksičnih metala potvrdila je bezbednost proizvoda od jabuka na trži&scaron;tu. Međutim, identifikacija vi&scaron;estrukih ostataka pesticida je razlog za aktivan pristup i pažljivo planiranje i sprovođenje monitoringa bezbednosti hrane, posebno hrane za odojčad i malu decu, kao najosetljivije populacione grupe.</p> / <p>This study reports for the first time the occurrence of patulin, a secondary metabolite of certain fungi, in apple-based food, as well as risk assessment related to patulin intake by infants, children, adolescents and adults in Serbia. In total, 356 samples of infant fruit juices (48), infant pur&eacute;e (66), juices for children (small package with straw, 100), and juices in family package (142) were collected from the market over three years (2013&ndash;15) and analysed using validated method based on liquid chromatography with ultraviolet detection. Patulin was found in 44% of infant juices and 17% of infant pur&eacute;e, with all values below the legal limit of 10 &mu;g/kg (maximum 8.3 and 7.7 &mu;g/kg, respectively). The proportion of contaminated samples among fruit juices for children was 43%, with the highest patulin concentration at 30.2 &mu;g/kg, not exceeding the maximum allowed level of 50 &mu;g/kg. Patulin was found in 51% of juices in family package, with 0.7% of the samples in excess of the legal limit of 50 &mu;g/kg (mean 4.3 &mu;g/kg). Apple juices showed significantly higher percentage of contaminated samples (74% versus 28%), as well as higher mean patulin content (6.4 versus 2.1 &mu;g/kg) when compared with the multifruit ones. Risk assessment of patulin intake by Serbian infants, children, adolescents and adults, conducted by deterministic and probabilistic approaches and including the bioaccessibility results, revealed a ratio between exposure and toxicological reference dose for patulin of 0,4 &mu;g/kg body weigth, called hazard quotients, well below 1, indicating a tolerable exposure level and no health concern. Furthermore, analysis of pesticide residues and toxic metals confirmed safety of apple products on the market. However, identification of multiple pesticide residues is a reason for an active attitude and carefully planned and conducted monitoring of food safety, expecialy in the case of food for infants and young children, as they are the most susceptible population group.</p>

<p>U okviru ove doktorske disertacije, razvijene su elektroanalitičke metode za određivanje odabranih pesticida primenom hronopotenciometrije. Ispitana je mogućnost primene elektrode od staklastog ugljenika i tankoslojne živine elektrode kao radnih elektroda za određivanje insekticida imidakloprida i herbicida metamitrona i metribuzina. U cilju optimizacije uslova hronopotenciometrijske tehnike, za svaki ispitivani sistem (pesticid/radna elektroda) ispitan je uticaj najznačajnijih eksperimentalnih parametara na analitički signal pesticida, uključujući mehanizam generisanja analitičkog signala na radnoj elektrodi (oksidacija/redukcija), optimalnu metodu za uklanjanje rastvorenog kiseonika iz analiziranog rastvora, kao i vrstu, pH i koncentraciju pomoćnog elektrolita. Nakon toga definisan je optimalni opseg potencijala i struje redukcije. Pored toga, u okviru validacije metode za svaki ispitivani sistem, ispitan je i definisan opseg linearnosti, određena granica detekcije i granica kvantifikacije, ispitana preciznost, tačnost, robusnost i selektivnost metode. Dobijeni analitički signal za ispitivane pesticide bio je posledica ireverzibilne redukcije analita na radnoj elektrodi, a za svaki analit dobijen je jedan redukcioni pik. U slučaju određivanja metribuzina eksperimenti su pokazali da se analitički signal ne može detektovati na elektrodi od staklastog ugljenika uz kori&scaron;ćenje dostupne instrumentacije. Ispitivanja u model-rastvorima za svaki ispitivani sistem pokazala su dobre karakteristike u pogledu preciznosti, tačnosti, selektivnosti i robusnosti metode. Najveća osetljivost za sva tri pesticida postignuta je uz primenu tankoslojne živine elektrode, a vrednosti granice detekcije iznosile su 0,17 mg/l za imidakloprid, 0,07 mg/l za metamitron i 0,04 mg/l za metribuzin. Nakon optimizacije i validacije, razvijene hronopotenciometrijske metode primenjene su na komercijalne formulacije pesticida i uzorke vode. U cilju dodatne potvrde hronopotenciometrijskih rezultata na uzorcima vode izvedena su komparativna merenja uz primenu hromatografske LC-MS/MS analize.</p> / <p>Within this doctoral dissertation, electroanalytical methods for the determination of selected pesticides using chronopotentiometry are developed. The possibility of using glassy carbon electrode and thin film mercury electrode as a working electrode for determination of insecticide imidacloprid and herbicides metamitron and metribuzin is investigated. In order to optimize the conditions of the chronopotentiometric technique for each tested system (pesticide/working electrode), the influence of the most important experimental parameters on the analytical signal of the pesticides is investigated, including the generating mechanism of the analytical signal on the working electrode (oxidation/reduction), the optimal method for removal of dissolved oxygen from the analyzed solution, as well as type, pH, and concentration of the supporting electrolyte. Afterwards, the optimal range of potential and reduction current is defined. Additionally, within the validation of the method for each tested system, the linearity range is determined and defined, limit of detection and quantification are determined, and precision, accuracy, robustness and selectivity of the method are tested. The obtained analytical signal for the investigated pesticides is the result of irreversible reduction of the analyte on the working electrode, and for each analyte one reduction peak is obtained. In the case of metribuzin determination, the experiments have shown that by using the available instrumentation the analytical signal can not be detected on the glassy carbon electrode. Investigation in model solutions for each tested system shows good characteristics in terms of precision, accuracy, selectivity and robustness of the method. The highest sensitivity for all three pesticides was achieved by using thin film mercury electrode, and values of detection limit were 0.17 mg/l for imidacloprid, 0.07 mg/l for metamitron and 0.04 mg/l for metribuzin. After optimization and validation, the developed chronopotentiometric methods are applied to commercial pesticide formulations and water samples. In order to further confirm the chronopotentiometric results on the water samples, comparative measurements are performed using chromatographic LC-MS/MS analysis.</p>

Tesis por compendio / [ES] La sociedad actual demanda un mayor control en la seguridad y calidad de los alimentos que se consumen. Esta preocupación se ve reflejada en los diferentes planes estatales y europeos de investigación científica, los cuales, plantean la necesidad de innovar y desarrollar nuevas técnicas analíticas que cubran los requerimientos actuales. En el presente documento se aborda el problema de la presencia de residuos químicos en la miel. El origen de los mismos se debe, fundamentalmente, a los tramientos veterinarios con los que se tratan enfermedades y parásitos en las abejas, y a los tratamientos agrícolas con los que las abejas se ponen en contacto cuando recolectan el néctar en cultivos próximos a las colmenas. La Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) confirma esta realidad al notificar numerosas alertas sanitarias en la miel. En los últimos años, los métodos de análisis basados en inmunosensores piezoeléctricos se han posicionado como la base de una técnica de cribado muy prometedora, la cual puede ser empleada como técnica complementaria a las clásicas de cromatografía, gracias a su sencillez, rapidez y bajo coste. La tecnología de resonadores High-Fundamental Frequency Quartz Crystal Microbalance with Dissipation (HFF-QCMD) combina la detección directa en tiempo real, alta sensibilidad y selectividad con un fácil manejo y coste reducido en comparación con otras técnicas. Además, está tecnología permite aumentar el rendimiento del análisis mediante el diseño de arrays de resonadores en un mismo sustrato (Monolithic HFF-QCMD). En este documento se presenta el diseño de un array de 24 sensores HFF-QCMD, junto con un cartucho de micro-fluídica que traza diversos microcanales sobre los diferentes elementos sensores, a los que hace llegar la muestra de miel diluida a analizar. El cartucho actúa también como interfaz para realizar la conexión entre el array de resonadores y el instrumento de caracterización de los mismos. Para obtener el máximo partido del array diseñado, se desarrolla un método de medida robusto y fiable que permite elevar la tasa de adquisición de datos para facilitar la toma de registros eléctricos de un elevado número de resonadores de forma simultánea, e incluso en varios armónicos del modo fundamental de resonancia. La gran sensibilidad de la tecnología HFF-QCMD a los eventos bioquímicos a caracterizar se extiende también a otro tipo eventos externos, como son los cambios de temperatura o presión, lo que es necesario minimizar con el fin de reducir el impacto que estas perturbaciones no deseadas provocan en la estabilidad y fiabilidad de la medida. Con este fin, se desarrolla un algoritmo de procesado de señal basado en la Discrete Transform Wavelet (DTW). Finalmente, todos los desarrollos tecnológicos realizados se validan mediante la implementación de un inmunoensayo para la detección simultánea, en muestras de mieles reales, de residuos químicos de naturaleza química muy diferente, a saber, el fungicida tiabendazol y el antibiótico sulfatiazol. / [CA] La societat actual demanda un major control en la seguretat i qualitat dels aliments que es consumeixen. Aquesta preocupació es veu reflectida en els diferents plans estatals i europeus d'investigació científica, els quals, plantegen la necessitat d'innovar i desenvolupar noves tècniques analítiques que cobrisquen els requeriments actuals. En el present document s'aborda el problema de la presència de residus químics en la mel. L'origen dels mateixos es deu, fonamentalment, als tractaments veterinaris amb els quals es tracten malalties i paràsits en les abelles, i als tractaments agrícoles amb els quals les abelles es posen en contacte quan recol·lecten el nèctar en cultius pròxims als ruscos. L'Agència Europea de Seguretat Alimentària (EFSA) confirma aquesta realitat notificant nombroses alertes sanitàries en la mel. En els últims anys, els mètodes d'anàlisis basades en immunosensors piezoelèctrics s'han posicionat com la base d'una tècnica de garbellat molt prometedora, la qual pot ser emprada com a tècnica complementària a les clàssiques de cromatografia, gràcies a la seua senzillesa, rapidesa i baix cost. La tecnologia de ressonadors High-Fundamental Frequency Quartz Crystal Microbalance with Dissipation (HFF-QCMD) combina la detecció directa en temps real, alta sensibilitat i selectivitat amb un fàcil maneig i cost reduït en comparació amb altres tècniques. A més, està tecnologia permet augmentar el rendiment del anàlisi mitjançant el disseny d'arrays de ressonadors en un mateix substrat (Monolithic HFF-QCMD). En aquest document es presenta el disseny d'un array de 24 sensors HFF-QCMD, juntament amb un cartutx de microfluídica que estableix diversos microcanals sobre els diferents elements sensors, als quals fa arribar la mostra de mel diluïda a analitzar. El cartutx actua també com a interfície per a realitzar la connexió entre l'array de ressonadors i l'instrument de caracterització d'aquests. Per a traure el màxim partit a l'array dissenyat, es desenvolupa un mètode de mesura robust i fiable que permet elevar la taxa d'adquisició de dades per a facilitar la presa de registres elèctrics d'un elevat nombre de ressonadors de manera simultània, i fins i tot en diversos harmònics del mode fonamental de ressonància. La gran sensibilitat de la tecnologia HFF-QCMD als esdeveniments bioquímics a caracteritzar s'estén també a un altre tipus esdeveniments externs, com són els canvis de temperatura o pressió, la qual cosa és necessari minimitzar amb la finalitat de reduir l'impacte que aquestes pertorbacions no desitjades provoquen en l'estabilitat i fiabilitat de la mesura. A aquest efecte, es desenvolupa un algorisme de processament de senyal basat en la Discrete Transform Wavelet (DTW). Finalment, tots els desenvolupaments tecnològics realitzats es validen mitjançant la implementació d'un immunoassaig per a la detecció simultània, en mostres de mel reals, de residus químics de naturalesa química molt diferent, a saber, el fungicida tiabendazol i l'antibiòtic sulfatiazol. / [EN] Currently, society demands greater control over the safety and quality of the food consumed. This concern is reflected in the different states and European plans for scientific research, which establish the necessity to innovate and develop new analytical techniques that meet current requirements. This document addresses the problem of the presence of chemical residues in honey. Its origin is fundamentally due to the veterinary treatments against diseases and parasites in bees, and also to the agricultural treatments with which the bees come into contact when they collect the nectar in crops close to the hives. The European Food Safety Agency (EFSA) confirms this reality by notifying numerous health alerts in honey. In recent years, analysis methods based on piezoelectric immunosensors have been positioned as the basis of a very promising screening technique, which can be used as a complementary technique to the classic chromatography, thanks to its simplicity, speed and low cost. High-Fundamental Frequency Quartz Crystal Microbalance with Dissipation (HFF-QCMD) resonator technology combines direct real-time detection, high sensitivity and selectivity with easy handling and low cost compared to other techniques. In addition, this technology allows increasing the performance of the analysis through the design of resonator arrays on the same substrate (Monolithic HFF-QCMD). This document presents the design of an array of 24 HFF-QCMD sensors, together with a microfluidic cartridge that establish various microchannels on the different sensor elements, to provide them the diluted honey sample to be analyzed. The cartridge also acts as an interface to make the connection between the array of resonators and the characterization instrument. To get the most out of the designed array, a robust and reliable measurement method has been developed that allows increasing the data acquisition rate to facilitate electrical parameters readout from a high number of resonators simultaneously, and even in several harmonics of the fundamental resonance mode. The great sensitivity of the HFF-QCMD technology to the biochemical events to be characterized also is extended to other types of external events, such as changes in temperature or pressure, which must be minimized in order to reduce the impact that these unwanted disturbances cause in the stability and reliability of the measurement. To this end, a signal processing algorithm based on the Discrete Transform Wavelet (DTW) is developed. Finally, all the technological developments carried out are validated through the implementation of an immunoassay for the simultaneous detection, in real honey samples, of chemical residues of very different chemical nature, namely, the fungicide thiabendazole and the antibiotic sulfathiazole. / The authors would also like to thank Jorge Martínez from the Laboratory of High Frequency Circuits (LCAF) of the Universitat Politècnica de València (UPV) for assistance with profilometry, and Manuel Planes, José Luis Moya, Mercedes Tabernero, Alicia Nuez and Joaquin Fayos from the Electron Microscopy Services of the UPV for helping with the AFM, and SEM measurements. M.Calero is the recipient of the doctoral fellowship BES-2017-080246 from the Spanish Ministry of Economy, Industry and Competitiveness (Madrid, Spain). This research was funded by Spanish Ministry of Economy and Competitiveness with FEDER funds (AGL 2016-77702-R) and European Commission Horizon 2020 Programme (Grant Agreement number H2020-FETOPEN-2016-2017/737212-CATCH-U-DNA - Capturing non-Amplified Tumor Circulating DNA with Ultrasound Hydrodynamics) for which the authors are grateful. Román Fernández is with the Center for Research and Innovation in Bioengineering (Ci2B), Universitat Politècnica de València, València, Spain and with Advanced Wave Sensors S.L., Paterna, València, Spain. (e-mail: rfernandez@awsensors.com); Yolanda Jiménez, Antonio Arnau and María Calero are with the Center for Research and Innovation in Bioengineering (Ci2B), Universitat Politècnica de València, València, Spain; Ilya Reiviakine is with Advanced Wave Sensors S.L., Paterna, Valencia, Spain and with the Department of Bioengineering, University of Washington, Seattle, WA, 98150 USA; María Isabel Rocha-Gaso and José Vicente García are with Advanced Wave Sensors S.L., Paterna, València, Spain. / Calero Alcarria, MDS. (2022). Development of a novel high resolution and high throughput biosensing technology based on a Monolithic High Fundamental Frequency Quartz Crystal Microbalance (MHFF-QCM). Validation in food control [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/182652 / TESIS / Compendio