[ES] Los nanocristales de perovskita de haluros metálicos, cuya fórmula general es ABX3 (A = Cs+, CH3NH3+, CH(NH2)2+; B = Pb+2, Sn+2; y X = Cl-, Br-, I-) son una clase de nanomateriales semiconductores que han tenido un gran impacto en fotovoltaica y en la fabricación de dispositivos emisores de luz debido a sus excelentes propiedades optoelectrónicas, entre ellas, la capacidad para transportar cargas, generar electricidad y producir luz. Aunque se trata de un área menos explorada, tienen potencial para convertirse en marcadores luminiscentes en aplicaciones biológicas por sus dimensiones nanométricas (4-15 nm) y por exhibir propiedades ópticas únicas, entre ellas: alto rendimiento cuántico de fluorescencia, espectro de emisión estrecho y posibilidad de modular su emisión en función de su tamaño y composición para obtener una amplia gama de colores en la región visible (410-700 nm), lo que los convierte en candidatos prometedores en multiplexado. Además, presentan absorción multifotónica en el cercano infrarrojo y emisión upconversion, siendo una ventaja en diagnóstico por imagen, ya que se emplea una radiación que es inocua para los tejidos, tiene mayor penetración, reduce la autofluorescencia celular y mejora la relación señal-ruido. A pesar de las excelentes propiedades ópticas de estos materiales, tienden a degradarse frente a la humedad, oxígeno, luz y alta temperatura, lo que supone una clara limitación para el desarrollo de sus aplicaciones en biosensado y diagnóstico por imagen. Durante los últimos años, los avances en los métodos de encapsulación han permitido mejorar su estabilidad frente a agentes externos, generando estructuras core-shell o integrándose en matrices de una gran variedad de materiales, entre los que se incluyen óxidos inorgánicos, polímeros u otros semiconductores. Esta tesis se ha centrado en el desarrollo de diferentes nanopartículas de perovskita estables en medio acuoso para su utilización como marcadores luminiscentes en biosensado o bioimagen in vitro. En todas las metodologías propuestas se ha pretendido que las partículas resultantes cumplan con una serie de requisitos, principalmente: tamaño nanométrico (< 200 nm), elevado rendimiento cuántico de fluorescencia, estabilidad química y estructural en tampón salino o medios de cultivo, y fácil conjugación a biorreceptores específicos. Esta tesis contribuye al avance en el desarrollo de nanomateriales luminiscentes basados en perovskitas de haluros metálicos, abordando el desafío que supone su estabilización en medio acuoso y demostrando su viabilidad en medios biológicos. Se prevé que, en un futuro, sea posible su implantación en el desarrollo de plataformas analíticas de alto rendimiento que permitan la detección y/o cuantificación óptica de analitos de interés clínico, medioambiental o alimentario en el punto de atención, cumpliendo con los criterios de rapidez, fiabilidad, facilidad de manejo y bajo coste, superando en sensibilidad y capacidad de multiplexado a los sistemas actuales, la mayoría de ellos basados en nanopartículas de oro, colorantes orgánicos o sistemas quimioluminiscentes. / [CA] Els nanocristals de perovskita d'halurs metàl·lics, amb fórmula general ABX3 (A = Cs+, CH3NH3+, CH(NH2)2+; B = Pb+2, Sn+2; y X = Cl-, Br-, I-), són una classe de nanomaterials semiconductors que han tingut un gran impacte en fotovoltaica i en la fabricació de dispositius emissors de llum a causa de les seues excel·lents propietats optoelectròniques, entre elles, la capacitat per a transportar càrregues, generar electricitat i produir llum. Encara que es tracta d'una àrea menys explorada, tenen potencial per a convertir-se en marcadors luminescents en aplicacions biològiques per les seues dimensions nanomètriques (4-15 nm) i per exhibir propietats òptiques úniques, entre elles: alt rendiment quàntic de fluorescència, espectre d'emissió estret i possibilitat de modular la seua emissió en funció de les seues dimensions i composición, de manera que es pot obtindre una àmplia gamma de colors a la regió visible (410-700 nm), la qual cosa els converteix en candidats prometedors en multiplexatge. A més, presenten absorció multifotònica en el pròxim infraroig i emissió upconversion, sent un avantatge en diagnòstic per imatge, ja que s'empra una radiació que és innòcua per als teixits, té major penetració, redueix l'autofluorescència cel·lular i millora la relació senyal-soroll. Malgrat les excel·lents propietats òptiques d'aquests materials, tendeixen a degradar-se enfront de la humitat, oxigen, llum i alta temperatura, la qual cosa suposa una clara limitació per al desenvolupament de les seues aplicacions en biosensat i diagnòstic per imatge. Durant els últims anys, els avanços en els mètodes d'encapsulació han permés millorar la seua estabilitat enfront d'agents externs, generant estructures core-shell o integrant-se en matrius d'una gran varietat de materials, entre els quals s'inclouen òxids inorgànics, polímers o altres semiconductors. Aquesta tesi s'ha centrat en el desenvolupament de diferents nanopartícules de perovskita estables al mig aquós per a la seua utilització com a marcadors luminescents en biosensat o bioimatge in vitro. En totes les metodologies proposades s'ha pretés que les partícules resultants complisquen amb una sèrie de requisits, principalment: grandària nanomètric (< 200 nm), elevat rendiment quàntic de fluorescència, estabilitat química i estructural en tampó salí o medis de cultiu, i fàcil conjugació a biorreceptors específics. Aquesta tesi contribueix a l'avanç en el desenvolupament de nanomaterials luminescents basats en perovskitas d'halurs metàl·lics, abordant el desafiament que suposa la seua estabilització al mig aquós i demostrant la seua viabilitat en mitjans biològics. Es preveu que, en un futur, siga possible la seua implantació en el desenvolupament de plataformes analítiques d'alt rendiment que permeten la detecció i/o quantificació òptica d'anàlits d'interés clínic, mediambiental o alimentari en el punt d'atenció, complint amb els criteris de rapidesa, fiabilitat, facilitat de maneig i baix cost, superant en sensibilitat i capacitat de multiplexatge als sistemes actuals, la majoria d'ells basats en nanopartícules d'or, colorants orgànics o sistemes quimioluminescents. / [EN] Metal halide perovskite nanocrystals, with the general formula ABX3 (A = Cs+, CH3NH3+, CH(NH2)2+; B = Pb+2, Sn+2; y X = Cl-, Br-, I-), constitute a new class of semiconductor nanomaterials with a significant impact on photovoltaic industry and fabrication of light-emitting devices due to their excellent optoelectronic properties, including the ability to transport charges, generate electricity and produce light. While it has not been deeply explored yet, they have the potential to become luminescent labels in biological applications, given their nanometric size (4-15 nm) and unique optical properties, such as high photoluminescence quantum yield, narrow emission spectra, and the possibility to tune their emission based on size and composition. This enables a wide color gamut in the visible region (410-700 nm), making them promising candidates in multiplexing. Moreover, perovskite nanocrystals exhibit strong multi-photon absorption properties in the near-infrared region and upconversion emission, which are an advantage for bioimaging applications since near-infrared radiation is less hazardous to living organisms, has deeper tissue penetration, reduces cellular autofluorescence and enhances signal-to-noise ratio. Despite the exceptional optical properties of perovskite nanocrystals, their potential in biosensing and bioimaging applications is hindered by their poor stability against moisture, oxygen, light and heat. To overcome these issues, in the last years, several strategies have been developed to improve their stability through the encapsulation of perovskite nanocrystals in a wide variety of protective materials, such as inorganic oxides, polymers, or semiconductors, in the form of core-shell nanoparticles or embedded in a matrix. This thesis focuses on the synthesis and stabilization of perovskite nanocrystals in aqueous environments with the aim of using them as luminescent labels in biosensing or in vitro bioimaging. Different methodologies have been employed to yield particles that meet specific requirements: nanometric size (< 200 nm), high photoluminescence quantum yield, robust chemical and structural stability in saline buffers or culture media, and facile conjugation with bioreceptors. This thesis contributes to the development of luminescent nanomaterials based on metal halide perovskite nanocrystals, facing the challenge of stabilizing them in aqueous media and testing their viability in biologic media. We envision that, in the near future, it will be possible to incorporate perovskite nanoparticles in the development of high-throughput analytical platforms for the optical detection and/or quantification of clinically, environmentally or food-related analytes at the point of care, meeting the criteria of speed, reliability, ease of use, and low cost, surpassing current systems in sensitivity and multiplexing, most of them based on gold nanoparticles, organic dyes or chemiluminescent systems. / Quiero expresar mi gratitud a Mª José Bañuls y Ángel Maquieira, por concederme la beca de formación predoctoral FPI (BES-2017-080242), asociada al proyecto de Biosensores holográficos. Prueba de concepto y demostración en aplicaciones clínicas (CTQ2016-75749-R), financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad / Collantes Pablo, C. (2024). Síntesis, estabilización y funcionalización de nanocristales de perovskita de haluros metálicos para su empleo como reveladores y marcadores en histoquímica, cultivos celulares y biosensado [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202615

Tesis por compendio / [ES] El desarrollo científico y tecnológico de las últimas décadas ha dado lugar a sistemas sensores capaces de obtener, procesar y transmitir información sobre multitud de aspectos físicos y químicos, y utilizarla para mejorar aspectos clave de multitud de áreas de nuestra sociedad. Los sensores químicos son dispositivos compactos y miniaturizados capaces de ofrecer soluciones alternativas a las técnicas de análisis instrumental convencionales. En especial, los biosensores han adquirido gran relevancia por los avances que han supuesto para sectores estratégicos como el diagnóstico clínico, la industria alimentaria y el medio ambiente. Los biosensores ópticos se basan en interacciones entre la luz y la materia para transducir eventos de bioreconocimiento y presentan prestaciones importantes como la estabilidad, inmunidad a estímulos externos y versatilidad en el desarrollo de aproximaciones sin marcaje (label-free). Este último aspecto suele aprovechar fenómenos nanoscópicos y su desarrollo se encuentra muy ligado al progreso de la nanociencia y nanotecnología. Un aspecto clave en el biosensado sin marcaje consiste en descubrir y desarrollar nuevas estrategias de transducción. En este sentido, aunque se encuentren aun en una etapa temprana de desarrollo, los biosensores difractivos presentan un gran potencial en términos de simplicidad, miniaturización, y capacidad para minimizar señales no deseadas fruto de interacciones no específicas, entre otros aspectos. / [CA] El desenvolupament científic i tecnològic de les últimes dècades ha donat lloc a sistemes sensors capaços d'obtindre, processar i transmetre informació sobre multitud d'aspectes físics i químics, i utilizar-la per a millorar aspectes clau de multitud d'arees de la nostra societat. Els sensors químics són dispositius compactes i miniaturitzats capaços d'oferir solucions alternatives a les tècniques d'analisi instrumental convencionals. Especialment, els biosensors han adquirit gran rellevància pels avanços que han suposat per als sectors estratègics com el diagnòstic clínic, la industria alimentària i el medi ambient. Els biosensors òptics es basen en interaccions entre la llum i la matèria per a transduir esdeveniments de bioreconèixement i presenten prestacions importants com estabilitat, immunitat a estímuls externs i versatilitat en el desenvolupament d'aproximacions sense marcatge (label-free). Aquest últim aspecte sol aprofitat fenòmens nanoscòpics i el seu desenvolupament es troba molt lligat al progrés de la nanociència i nanotecnologia. Un aspecte clau en el biosensat sense marcatge consisteix a descobrir i desenvolupar noves estratègies de transducció. En aquest sentit, encara que es troben fins i tot en una etapa primerenca de desenvolupament, els biosensors difractius presenten un gran potencial en termes de simplicitat, miniaturització, i capacitat per a minimitzar senyals no desitjats fruit d'interaccions no específiques, entre altres aspectes. / [EN] The scientific and technological progress in recent decades has given rise to sensor systems capable of obtaining, processing, and transmitting information on a multitude of physical and chemical aspects and using it to improve key aspects of many areas of our society. Chemical sensors are compact, miniaturized devices capable of offering alternative solutions to conventional instrumental analysis techniques. In particular, biosensors have become highly relevant due to the progress they have brought to strategic sectors such as clinical diagnostics, the food industry, and the environment. Optical biosensors rely on interactions between light and matter to transduce biosensing events and provide important features such as stability, immunity to external stimuli, and versatility in the development of label-free approaches. This last aspect usually exploits nanoscopic phenomena and its development in closely linked to the progress in nanoscience and nanotechnology. A key aspect of label-free biosensing is the discovery and development of new transduction strategies. In this regard, although they are at an early stage of development, diffractive biosensors offer great potential in terms of simplicity, miniaturization, and the ability to minimize unwanted signals from non-specific interactions, among other aspects. / This work was financially supported by the Ministerio de Ciencia e Innovación/Agencia Estatal de Investigación (MCIN/AEI/10.13039/501100011033) co-funded by the European Union “ERDF A way of making Europe” (PID2019-110713RB-I00, TED2021-132584B-C21, PID2019-110877GB-I00), Ministerio de Economía y Competitividad (TEC2016-80385-P), Generalitat Valenciana (PROMETEO/2019/048 PROMETEO/2020/094, PROMETEO/2021/015, IDIFEDER/2021/046). A.J.D. ackowledges the FPI-UPV 2017 grant program. The authors acknowledge Instituto de Microelectrónica de Barcelona CNM-CSIC for the support in the fabrication of the measured chip samples on the Multiproject CNM-VLC silicon nitride technology platform. / Juste Dolz, AM. (2023). Biogratings: Diffractive Transducers for Biosensing in Photonic Platforms [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/194251 / Compendio

Made available in DSpace on 2017-07-20T12:40:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giselle Nathaly Calaca.pdf: 4129912 bytes, checksum: 17ad0dde0faa7762fe24c34e6ffcd471 (MD5) Previous issue date: 2015-03-23 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / The development and validation of analytical methods for quantification of two associations, antibiotics: sulfamethoxazole (SMX) and trimethoprim (TMP); and depigmenting agents: kojic acid (AK) and hydroquinone (HQ), using unmodified glassy carbon electrode (ECV) and square wave voltammetry (SWV) are described. For the first association, two well defined irreversible oxidation peaks were obtained at 0.96V (SMX) and 1.12V (TMP) in Britton–Robinson buffer (pH 6.0), characterized by diffusion and adsorptive processes, respectively. SWV parameters were optimized by means of 23 Full Factorial Design, and the best analytical signal, in terms of sensitivity and selectivity is obtained at a=30 mV, f=100 s-1 and ΔES=5mV. Under optimized conditions, SWV measurements showed excellent linear response, from 5.5x10-5 to 3.95x10-4 mol L-1 (R=0.9971) and 1.05x10-5 to 1.04x10-4 mol L-1 (R=0.9974) for SMX and TMP, respectively. The detection and quantification limits were found to be 8.52x10-6 mol L-1 and 2.84x10-5 mol L-1 for SMX; and 9.31x10-7 mol L-1 and 3.10x10-6 mol L-1 for TMP, respectively. The proposed method was successfully applied to the simultaneous determination of these antibiotics in commercial pharmaceutical formulations (tablets, oral suspension and injection), without any sample pretreatment. The obtained results are in good agreement with that obtained by the standard HPLC method at a 95% confidence level. For the second association, the redox peak potentials were completely separated in Mcllvaine buffer solution (pH 8.0), KA exhibits a well-defined irreversible oxidation peak at 0.72V and HQ a quasi-reversible redox peak at 0.08 V and -0.02 V, characterized by adsorptive and diffusional processes, respectively. Under SWV parameters optimized (a= 40 mV, f=40 s-1 and ΔES=1mV) by 23 Full Factorial Design, the calibration curves were obtained in the concentration ranges of 3.5×10-5 to 2.5×10-4 mol L-1 (R= 0.9996) for kojic acid and 1.5×10-5 to 1.6×10-4 mol L-1 (R= 0.9994) for hydroquinone. The detection and quantification limits were found to be 7.84x10-6 mol L-1 and 2.61x10-5 mol L-1 for KA; and 3.71x10-6 mol L-1 and 1.24x10-5 mol L-1 for HQ, respectively. The novel electroanalytical method was validated in terms of specificity, linearity, range, accuracy and precision (repeatability and intermediate precision) and successfully applied to the direct simultaneous determination of these bleaching agents in real samples. / O trabalho descreve o desenvolvimento e a validação de métodos analíticos para quantificação de duas associações, os antibióticos: sulfametoxazol (SMX) e trimetoprima (TMP); e os agentes despigmentantes: ácido kójico (AK) e hidroquinona (HQ), empregando-se eletrodo de carbono vítreo (ECV) não modificado e voltametria de onda quadrada (VOQ). Para a primeira associação, dois picos de oxidação irreversíveis em 0,96V (SMX) e 1,12V (TMP) foram observados em tampão Britton–Robinson (pH 6,0), caracterizados por processos difusional e adsortivo, respectivamente. Os parâmetros instrumentais da VOQ foram otimizados por meio de um planejamento fatorial completo 23, sendo a melhor resposta em termos de sensibilidade e seletividade obtida em a=30 mV, f=100 s-1 e ΔES=5mV. Nas condições otimizadas, foram construídas curvas analíticas nos intervalos de concentração de 5,5x10-5 a 3,95x10-4 mol L-1 (R=0,9971) para SMX e 1,05x10-5 a 1,04x10-4 mol L-1 (R=0,9974) para TMP. Os valores de limites de detecção (LD) e de quantificação (LQ) calculados foram: 8,52x10-6 mol L-1 e 2,84x10-5 mol L-1 para SMX e 9,31x10-7 mol L-1 e 3,10x10-6 mol L-1 para TMP, respectivamente. O método proposto foi aplicado para determinação simultânea dos fármacos em diferentes amostras farmacêuticas (comprimidos, injeção e suspensão oral) sem a necessidade de nenhum tipo de pré-tratamento da amostra. Os resultados obtidos através do método voltamétrico foram comparados aos obtidos pelo método farmacopeico (HPLC) e comprovou-se que não há diferença significativa em um nível de confiança de 95%. Para a segunda associação, nos voltamogramas cíclicos em tampão Mcllvaine (pH=8,0) um pico de oxidação irreversível em +0,7V foi observado para o AK, enquanto que para HQ foi observado um processo quase-reversível, com picos de oxidação em 0,08V e redução em -0,02V, caracterizados por processos adsortivo e difusional, respectivamente. Utilizando-se os parâmetros da VOQ otimizados (a= 40 mV, f= 40 s-1 e ΔES= 1mV), através de um planejamento fatorial completo 23, as curvas de calibração foram obtidas nas faixas de concentração de 3,5×10-5 a 2,5×10-4 mol L-1 (R= 0,9996) para AK e 1,5×10-5 a 1,6×10-4 mol L-1 (R= 0,9994) para HQ. Os limites de detecção e quantificação foram: 7,84x10-6 mol L-1 e 2,61x10-5 mol L-1 para AK; e 3,71x10-6 mol L-1 e 1,24x10-5 mol L-1 para HQ, respectivamente. O método voltamétrico desenvolvido foi validado em termos de especificidade, linearidade, faixa de concentração, exatidão e precisão (repetibilidade e precisão intermediária) e aplicado na determinação simultânea dos agentes despigmentantes em amostras de clareadores.

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-10-07T17:54:22Z No. of bitstreams: 1 TeseAFO.pdf: 3549447 bytes, checksum: 4e7cee7e550c3a9888b1a0994be5e4d1 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-10T20:05:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAFO.pdf: 3549447 bytes, checksum: 4e7cee7e550c3a9888b1a0994be5e4d1 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-10T20:08:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAFO.pdf: 3549447 bytes, checksum: 4e7cee7e550c3a9888b1a0994be5e4d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T20:31:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAFO.pdf: 3549447 bytes, checksum: 4e7cee7e550c3a9888b1a0994be5e4d1 (MD5) Previous issue date: 2016-01-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Selenium is essential in animal nutrition; it ensures proper functioning of musculoskeletal, reproductive, and immune system. The intake requirement range for Se is narrow and low levels of Se are required. In order to supply the demand, the animal feed supplementation has grown, considering the knowing of Se deficiency in soils from different countries. This supplementation is made with the use of organoselenium, because of its low toxicity and high bioavailability to the animal. This study targets organoselenium speciation (of Se-methionine and its product of oxidation, Se-O-methionine, and Se-cystine) in animal feed samples and beef using HPLC coupled to ICP-MS/MS. Inorganic species, selenate (Se(VI)) and selenite (Se(IV)), which could be toxic even at low levels, were also determined. The instrumental parameters were optimized and the use of hydrogen as reaction gas to remove the m/z= 80 (Se most abundant isotope) interferences was evaluated, and it demonstrated analytical capacity by using Se standard solutions in presence of interfering elements and CRMs (bovine liver and fish liver) digests indicated a calculated accuracy of 89 and 97 %, respectively. The Se chemical speciation method was applied in samples provided from an experiment with 48 animals (divided into four groups) were fed with Se enriched feed for 82 days. The groups are: (1) cattle feed (control); (2) cattle feed + antioxidants (organoselenium + vitamin E); (3) cattle feed + canola oil and (4) cattle feed + antioxidants (canola oil + organoselenium + vitamin E). A sample preparation method development for complex matrices like animal feed and beef was optimized with an enzyme coquetail. A good separation was obtained and Se species could be easily identified. The method is robust and his been applied for different types of samples with recoveries > 65%. The results infer that a majority of Se in both feed and beef present as Se-methionine. The same method was used to evaluate commercialized feed of swine, poultry and bovine in order to evaluate if the concentrations and species are in agreement with labels. In general the samples attend to legislation according to the evaluated parameters. / O selênio é um elemento essencial na nutrição animal e está associado ao funcionamento saudável dos sistemas músculoesquelético, reprodutivo e imunológico. O valor de ingestão diária recomendado é estreito e baixas concentrações de Se são necessárias. A fim de suprir as necessidades na alimentação animal, a prática de suplementação tem crescido, pois a deficiência de Se em solos de diversos países é comum. Essa suplementação é feita com o emprego de Se orgânico pela sua baixa toxicidade e alta biodisponibilidade para o animal. O presente estudo teve como objetivo a especiação de Se orgânico (como a Se-metionina e seu produto de oxidação, Se-O-metionina, e a Se-cistina) em amostras de ração animal e carne bovina utlizando HPLC acoplado ao ICP-MS/MS. As espécies inorgânicas, selenato (Se(VI)) e selenito (Se(IV)), as quais podem ser tóxicas mesmo em concentrações baixas também foram determinadas no método. A otimização dos parâmetros instrumentais e a avaliação do emprego de hidrogênio como gás de reação com os interferentes para determinação da m/z= 80 para monitoramento do isótopo mais abundante de Se foram realizadas, sendo a capacidade analítica demonstrada com o emprego de soluções padrão de Se na presença de possíveis interferentes e com o emprego de CRMs de fígado bovino e fígado de peixe, e a exatidão calculada foi de 89 e 97 %, respectivamente. A especiação química de Se foi aplicada a amostras provenientes de experimento com 48 animais (divididos em quatro grupos) alimentados com ração enriquecida de Se orgânico durante 82 dias. Os grupos foram: (1) ração animal (controle); (2) ração animal + antioxidantes (Se orgânico + vitamina E); (3) ração animal + óleo de canola e (4) ração animal + antioxidantes (óleo de canola + Se orgânico + vitamina E). O método de preparo de amostra para matrizes complexas, como ração animal e carne bovina foi otimizado com uma mistura de enzimas. Uma boa separação foi obtida e as espécies de Se foram facilmente identificadas. O método foi considerado robusto e tem sido aplicado para diferentes tipos de amostras com recuperações > 65%. Os resultados inferem que Se-metionina é a espécie majoritária nas amostras de rações animal e carne bovina. O método desenvolvido foi aplicado a extratos de ração animal comercializáveis de suínos, aves e bovinos, para verificação da veracidade quanto às espécies sugeridas nos rótulos das embalagens. De forma geral, as amostras atenderam a legislação perante aos quesitos avaliados. / CAPES: 001/2011 / CAPES: 99999.014317/2013-03

CAPES / Muitos estudos demonstram que ocupações irregulares, descartes inadequados de resíduo e ineficiência no tratamento de efluentes, têm reduzido a qualidade dos corpos hídricos. Além das altas concentrações de nutrientes, baixas concentrações de oxigênio e elevadas cargas de matéria orgânica, os rios da região de Curitiba também estão contaminados com diversos micro poluentes orgânicos. Os contaminantes emergentes começaram a ser detectados recentemente, em baixas concentrações, mas são comprovadamente tóxicos aos seres vivos, devido à exposição constante. A fim de conhecer a situação atual do rio Barigui foram realizadas duas coletas, uma sazonal e outra de 24 h. Na sazonal foram coletadas amostras de água em 3 pontos do rio, nos meses de março, junho e novembro de 2015 e foram analisados cafeína, fenofibrato, genfibrozila, paracetamol, ibuprofeno, diclofenaco, naproxeno, cetoprofeno, ácido acetilsalicílico, ácido salicílico, estrona, estradiol, etinilestradiol, metilparabeno, etilparabeno, propilparabeno, butilparabeno, benzilparabeno e triclosan. Na de 24 h foram monitorados dois pontos, um à montante e outro à jusante da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) Santa Quitéria, em junho de 2016. Nesta foram estudados, na água, diversos parâmetros físicos e químicos, matéria orgânica, nutrientes, todos as substâncias citadas acima, progesterona, octocrileno, etilhexil metoxicinamato e 4-metilbenzelideno cânfora. Entre as concentrações máximas obtidas, o ácido salicílico foi o que apresentou a maior concentração e maior variação entre a coleta sazonal (2,38 μg L-1 ) e a de 24 h (31,85 μg L-1 ). A cafeína apresentou detecção de 100 %, comprovando sua presença constante no ambiente. Ela também apresentou boa correlação com nitrogênio amoniacal (r = 0,87; p < 0,0001; n = 24) e os demais contaminantes apresentaram boas correlações entre si, como por exemplo paracetamol e o ácido salicílico (r = 0,9434; p < 0,0001; n = 24). Os estrogênios tiveram detecção baixa, e não foram quantificados na maioria dos pontos. O estudo dos parabenos e dos filtros UV foi interessante para avaliar os picos de maior produção de esgoto. As maiores concentrações foram detectadas à jusante da ETE às 15 h, que equivale às 7 h, considerando o tempo de detenção hidráulica da estação. As correlações obtidas e as maiores concentrações no ponto BA-J, sugerem que esses compostos têm uma fonte em comum, sendo provavelmente efluentes clandestinos e/ou provenientes das ETEs. Sendo assim, a melhoria nos tratamentos de efluentes é imprescindível, a fim de reduzir a concentração dessas substâncias no ambiente. É importante também um estudo de priorização de contaminantes, levando em consideração as concentrações de exposição e toxicidade, para inseri-los em legislações futuras com limites de lançamento nos corpos aquáticos. Além disso, há necessidade de estudar o comportamento dessas substâncias no meio ambiente e de aprimorar as técnicas analíticas, a fim de conseguir monitorar simultaneamente metabólitos e substâncias com concentrações ainda mais baixas, de maneira automatizada e rápida, com sensibilidade e seletividade. / Many studies have demonstrated that irregular occupations, inadequate waste disposal, inefficiency in the treatment of effluents, have reduced the quality of water bodies. In addition to the high concentrations of nutrients, low concentration of oxygen and high organic matter loads, the rivers in the Curitiba region are also contaminated with several organic micro pollutants. The emerging contaminants (EC) recently began to be detected in low concentrations, but they are proven toxic to living beings due to constant exposure. In order to know the current situation of the Barigui River, two samplings were made, a seasonal and another of 24 hours. In the seasonal sampling, water samples were collected at 3 points in the river, in the months of March, July and November of 2015. In addition, were analyzed caffeine, fenofibrate, gemfibrozil, acetaminophen, ibuprofen, diclofenac, naproxen, ketoprofen, acetylsalicylic acid, salicylic acid, estrone, estradiol, ethinylestradiol, methyl paraben, ethyl paraben, propyl paraben, butyl paraben, benzyl paraben and triclosan. At the 24 h sampling, two points were monitored, one upstream and one downstream from the Santa Quitéria Wastewater Treatment Plant (WWTP), in June 2016. In this sampling, several physical and chemical parameters, organic matter, nutrients, all substances mentioned above, progesterone, octocrylene, ethylhexyl methoxycinnamate and 4-methylbenzelidene camphor were studied in the water. Among the maximum concentrations of EC in the water, salicylic acid presented the highest concentration and a greater variation between the seasonal sampling (2.38 μg L-1 ) and the 24 h sampling (31.85 μg L-1 ). Caffeine presented 100% of detection, confirming its constant presence in the environment. It also presented good correlation with ammoniacal nitrogen (r = 0.87, p <0.0001, n = 24) and the other contaminants showed good correlations with each other, such as paracetamol and salicylic acid (r = 0.9434; <0.0001; n = 24). Estrogens presented low detection, and were not quantified at most points. The study of parabens and UV filters was interesting to evaluate the peaks of higher sewage production. The highest concentrations were detected downstream from WWTP at the 15 h, which is equivalent to the 7 h, considering the hydraulic holding time of the treatment plant. The correlations obtained and the highest concentration values in the BA-J point suggest that these compounds have a common source, probably been clandestine effluents and/or derived from the WWTPs. Therefore, the improvement on effluent treatment is indispensable to reduce the concentration of these substances on the environment. A prioritization study of contaminants is also important, considering the exposure concentrations and toxicity, to incorporate them into future legislation and establish release limits on aquatic bodies. In addition, it is necessary to study the behavior of these substances in the environment and improve analytical techniques. In order to be able to simultaneously monitor metabolites and substances with even lower concentrations, in a fast, automated way, with sensitivity and selectivity.

CAPES / Muitos estudos demonstram que ocupações irregulares, descartes inadequados de resíduo e ineficiência no tratamento de efluentes, têm reduzido a qualidade dos corpos hídricos. Além das altas concentrações de nutrientes, baixas concentrações de oxigênio e elevadas cargas de matéria orgânica, os rios da região de Curitiba também estão contaminados com diversos micro poluentes orgânicos. Os contaminantes emergentes começaram a ser detectados recentemente, em baixas concentrações, mas são comprovadamente tóxicos aos seres vivos, devido à exposição constante. A fim de conhecer a situação atual do rio Barigui foram realizadas duas coletas, uma sazonal e outra de 24 h. Na sazonal foram coletadas amostras de água em 3 pontos do rio, nos meses de março, junho e novembro de 2015 e foram analisados cafeína, fenofibrato, genfibrozila, paracetamol, ibuprofeno, diclofenaco, naproxeno, cetoprofeno, ácido acetilsalicílico, ácido salicílico, estrona, estradiol, etinilestradiol, metilparabeno, etilparabeno, propilparabeno, butilparabeno, benzilparabeno e triclosan. Na de 24 h foram monitorados dois pontos, um à montante e outro à jusante da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) Santa Quitéria, em junho de 2016. Nesta foram estudados, na água, diversos parâmetros físicos e químicos, matéria orgânica, nutrientes, todos as substâncias citadas acima, progesterona, octocrileno, etilhexil metoxicinamato e 4-metilbenzelideno cânfora. Entre as concentrações máximas obtidas, o ácido salicílico foi o que apresentou a maior concentração e maior variação entre a coleta sazonal (2,38 μg L-1 ) e a de 24 h (31,85 μg L-1 ). A cafeína apresentou detecção de 100 %, comprovando sua presença constante no ambiente. Ela também apresentou boa correlação com nitrogênio amoniacal (r = 0,87; p < 0,0001; n = 24) e os demais contaminantes apresentaram boas correlações entre si, como por exemplo paracetamol e o ácido salicílico (r = 0,9434; p < 0,0001; n = 24). Os estrogênios tiveram detecção baixa, e não foram quantificados na maioria dos pontos. O estudo dos parabenos e dos filtros UV foi interessante para avaliar os picos de maior produção de esgoto. As maiores concentrações foram detectadas à jusante da ETE às 15 h, que equivale às 7 h, considerando o tempo de detenção hidráulica da estação. As correlações obtidas e as maiores concentrações no ponto BA-J, sugerem que esses compostos têm uma fonte em comum, sendo provavelmente efluentes clandestinos e/ou provenientes das ETEs. Sendo assim, a melhoria nos tratamentos de efluentes é imprescindível, a fim de reduzir a concentração dessas substâncias no ambiente. É importante também um estudo de priorização de contaminantes, levando em consideração as concentrações de exposição e toxicidade, para inseri-los em legislações futuras com limites de lançamento nos corpos aquáticos. Além disso, há necessidade de estudar o comportamento dessas substâncias no meio ambiente e de aprimorar as técnicas analíticas, a fim de conseguir monitorar simultaneamente metabólitos e substâncias com concentrações ainda mais baixas, de maneira automatizada e rápida, com sensibilidade e seletividade. / Many studies have demonstrated that irregular occupations, inadequate waste disposal, inefficiency in the treatment of effluents, have reduced the quality of water bodies. In addition to the high concentrations of nutrients, low concentration of oxygen and high organic matter loads, the rivers in the Curitiba region are also contaminated with several organic micro pollutants. The emerging contaminants (EC) recently began to be detected in low concentrations, but they are proven toxic to living beings due to constant exposure. In order to know the current situation of the Barigui River, two samplings were made, a seasonal and another of 24 hours. In the seasonal sampling, water samples were collected at 3 points in the river, in the months of March, July and November of 2015. In addition, were analyzed caffeine, fenofibrate, gemfibrozil, acetaminophen, ibuprofen, diclofenac, naproxen, ketoprofen, acetylsalicylic acid, salicylic acid, estrone, estradiol, ethinylestradiol, methyl paraben, ethyl paraben, propyl paraben, butyl paraben, benzyl paraben and triclosan. At the 24 h sampling, two points were monitored, one upstream and one downstream from the Santa Quitéria Wastewater Treatment Plant (WWTP), in June 2016. In this sampling, several physical and chemical parameters, organic matter, nutrients, all substances mentioned above, progesterone, octocrylene, ethylhexyl methoxycinnamate and 4-methylbenzelidene camphor were studied in the water. Among the maximum concentrations of EC in the water, salicylic acid presented the highest concentration and a greater variation between the seasonal sampling (2.38 μg L-1 ) and the 24 h sampling (31.85 μg L-1 ). Caffeine presented 100% of detection, confirming its constant presence in the environment. It also presented good correlation with ammoniacal nitrogen (r = 0.87, p <0.0001, n = 24) and the other contaminants showed good correlations with each other, such as paracetamol and salicylic acid (r = 0.9434; <0.0001; n = 24). Estrogens presented low detection, and were not quantified at most points. The study of parabens and UV filters was interesting to evaluate the peaks of higher sewage production. The highest concentrations were detected downstream from WWTP at the 15 h, which is equivalent to the 7 h, considering the hydraulic holding time of the treatment plant. The correlations obtained and the highest concentration values in the BA-J point suggest that these compounds have a common source, probably been clandestine effluents and/or derived from the WWTPs. Therefore, the improvement on effluent treatment is indispensable to reduce the concentration of these substances on the environment. A prioritization study of contaminants is also important, considering the exposure concentrations and toxicity, to incorporate them into future legislation and establish release limits on aquatic bodies. In addition, it is necessary to study the behavior of these substances in the environment and improve analytical techniques. In order to be able to simultaneously monitor metabolites and substances with even lower concentrations, in a fast, automated way, with sensitivity and selectivity.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / The tururi and buriti fibers, and the castor bean stalks are extremely efficient to sorption of metal ions from aqueous solutions. In this study, the adsorbents were activated with different concentrations of alkali solutions (5, 7, 10 and 15% w/v). The materials were characterized by analytical techniques as infrared, X-ray Diffraction (XRD) and Thermogravimetry analysis. The infrared spectra revealed that associated groups to macromolecules of hemicellulose and lignin after alkaline activation have less intensity compared to the initial samples. The XRD revealed, that after castor bean stalks alkaline activation, the presence of the cellulose type II peaks, which did not occur with tururi and buriti fibers. The fluorescence X-ray data showed that the cations present in the initial adsorbents, K+ and Ca2 + are exchanged by Cu (II), Ni (II), Cd (II) and Pb (II) in the sorption process. Studies of the influences of variables: mass of adsorbent; agitation rate; the initial pH and concentration using a fractional factorial design 24-1 demonstrated that all variables affect the response (adsorption capacity mg g-1). As a result for a larger value of qtotal, conditions were observed while maintaining the pH at 5.5; mass of the adsorbent 50 mg; agitation at 200 rpm and the initial concentration: 500 mg L-1. The adsorption kinetics revealed fast adsorption process, about 30 minutes, and good fitting to pseudo-second-order theoretical model to all adsorption process studied. Intraparticle diffusion models as Weber-Morris and Boyd were testes in order to study the limiting steps of the process.The results showed that for tururi and buriti fibers (with the exception of nickel ions) the rate-limiting step is not the intraparticle diffusion, while for the castor bean stalks, it was found that the rate-limiting step of the process is the intraparticle diffusion. The study of monoelement and multielement systems were performed at pH 5.5, initial concentrations from 20-500 mg L-1, which the experimental data were fitted to the Langmuir, Freundlich and Sips theoretical models. The tururi fibers adsorption capacities (mg g-1) in monoelementar and multielement system follows the order Pb (188.79)> Cd (92.20)> Cu (32.82)> Ni (22.23) and Cd (77.53)> Pb (43.93)> Cu (24.99)> Ni (19.51), respectively. Buriti fibers adsorption capacities (g-1 mg) in monoelementar and multielement systems follows the order of Cu (143.1)> Pb (112.1)> Ni (103.7)> Cd (86.33) and Pb (69.12)> Cu (49.28)> Ni (45.10)> Cd (24.95), respectively. Castor bean stalks adsorption capacities (g-1 mg) in in monoelementar and multielement systems follows the order of Pb (175.1)> Cd (124.8)> Ni (111.1)> Cu (89.23) and Cu (56.78)> Pb (55.82)> Cd (44.72)> Ni (43.48), respectively. The results showed a better fit for the Sips model, relating to a heterogeneous adsorption. Fixed bed studies using castor bean stalks checking the influence of variables adsorbent flow (1, 2 and 3 mL min-1), the height of the column (5, 7 and 10 cm) and initial concentration (100 , 200, 300 mg L-1) by the Box-Behnken planning revealed that there were no influence between the variables in the studied. The breakthrough curves were well fitted to the Thomas model. The study in real effluent with Cu (II) (galvanoplastic sector) was carried out using the optimized condition: flow (1 ml min-1); bed height (10 cm) initial concentration: (245.5 mg L-1) and it was found adsorption capacity of 32.42 mg g-1. The mamoneira stalks adsorbent was used for five cycles to verify their potential reuse, and it was found no significant efficiency losses. / As fibras tururi, buriti e talos da mamoneira sÃo resÃduos lignocelulÃsicos extremamente eficientes na sorÃÃo de metais de soluÃÃes aquosas. Neste trabalho, eles foram ativados com diferentes concentraÃÃes de soluÃÃes alcalinas (5, 7, 10 e 15% m/v). Os materiais foram caracterizados pelas tÃcnicas analÃticas de Infravermelho, DifraÃÃo de Raios-X (DRX) e Termogravimetria. Os espectros de infravermelho revelaram que os grupos associados Ãs macromolÃculas de hemicelulose e lignina diminuem em intensidade ou desaparecem apÃs a ativaÃÃo alcalina. Os DRX revelaram que apÃs a ativaÃÃo alcalina, os talos da mamoneira apresentaram picos de celulose tipo II, o que nÃo ocorreu com as fibras de tururi e buriti. O dados de FluorescÃncia de Raios-X revelaram que os cÃtions presentes nos adsorventes como Na(I) e Ca(II) sÃo trocados pelos Ãons Cu(II), Ni(II), Cd(II) e Pb(II) no processo de sorÃÃo. Os estudos das influÃncias das variÃveis: massa do adsorvente; taxa de agitaÃÃo; pH e concentraÃÃo inicial utilizando planejamento experimental fracionÃrio 24-1 demostrou que todas as variÃveis afetaram a resposta (capacidade de adsorÃÃo mg g-1). Como resultado para um maior valor de qtotal, as condiÃÃes observadas foram mantendo o pH em 5,5; massa do adsorvente em 50 mg; taxa de agitaÃÃo em 200 rpm e concentraÃÃo inicial 500 mg L-1. A cinÃtica de adsorÃÃo revelou rÃpida adsorÃÃo, cerca de 30 minutos em geral, seguindo o modelo de pseudo-segunda ordem em todos os processos adsortivos. Modelos de difusÃo intrapartÃcula como de Webber-Morris e Boyd foram estudados a fim de determinar as etapas limitantes do processo. Os dados evidenciaram que para as fibras de tururi e buriti (com exceÃÃo dos Ãons nÃquel) a etapa limitante da velocidade nÃo à a difusÃo intraporo, enquanto para os talos de mamoneira foi verificado que a etapa limitante do processo à a difusÃo intrapartÃcula. O estudo com sistema monoelementar e multielementar foi realizado em pH 5,5, concentraÃÃes variando de 20-500 mg L-1, nos quais os dados foram aplicados aos modelos de Langmuir, Freundlich e Sips. As capacidades de adsorÃÃo (mg g-1) em sistema monoelementar e multielementar das fibras de tururi segue a ordem Pb(188,79)> Cd(92,20)> Cu(32,82)> Ni(22,23) e Cd(77,53)> Pb(43,93)> Cu(24,99)> Ni(19,51), respectivamente. As capacidades de adsorÃÃo (mg g-1) das fibras de buriti em sistema monoelementar e multielementar segue a ordem Cu(143,1)> Pb(112,1)> Ni(103,7) > Cd(86,33) e Pb(69,12)> Cu(49,28)> Ni(45,10)> Cd(24,95), respectivamente. As capacidades de adsorÃÃo (mg g-1) dos talos de mamoneira em sistema monoelementar e multielementar segue a ordem Pb(175,1)> Cd(124,8)> Ni(111,1)> Cu(89,23) e Cu(56,78)> Pb(55,82)> Cd(44,72)> Ni(43,48), respectivamente. Em geral, os resultados evidenciaram melhor aplicabilidade ao modelo de Sips, o qual prediz que os sÃtios disponÃveis para adsorÃÃo sÃo heterogÃneos. Em relaÃÃo ao estudo de adsorÃÃo em leito fixo utilizando talos de mamoneira, a verificaÃÃo da influÃncia das variÃveis: fluxo do adsorvente (1, 2 e 3mL min-1), altura da coluna (5, 7 e 10 cm) e concentraÃÃo inicial (100, 200, 300 mg L-1) pelo planejamento de Box-Behnken, revelou que nÃo hà influencia mutua entre as variÃveis no intervalo estudado. As curvas de ruptura experimentais foram bem aplicadas ao modelo teÃrico de Thomas. O estudo com efluente real de Ãons Cu (II) (setor galvanoplÃstico) utilizando a condiÃÃo otimizada: fluxo (1mL min-1); altura de leito (10 cm) e concentraÃÃo inicial: (245,5 mg L-1) obteve 32,42 mg g-1 de capacidade de adsorÃÃo O adsorvente talos de mamoneira foi utilizado por cinco ciclos para verificar seu potencial de uso, nÃo havendo perdas significativas de eficiÃncia.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:12:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dis Marcos Alexandro Abreu e Silva.pdf: 745368 bytes, checksum: 3b66fd4dbcdf1e21df44eb1b816fde53 (MD5) Previous issue date: 2009-11-25 / In this work it was developed a quantitative analytical methodology to determine the content of methyl biodiesel in diesel fuel through the fatty acid methyl ester reaction with the hydroxylamine hydrochloride in alkaline solutions, which they were acidified and converted to hydroxamic acids, followed by treatment with ferric ion to give the colored ferric hydroxamate complex, and afterwards extract in n-heptane and were analysed by UV-visible spectroscopy. It was made the optimization of the variables that interfere in the reaction, and parameters such as accuracy, precision and the limit of detection (LOD) among other parameters to assess the quality of the method developed it was also evaluated. The results indicated that the method has shown an excellent linearity in small intervals of biodiesel blend levels, an excellent determination coefficient of the calibration curve (R2 > 0.99) at a wide range of wavelength (420-440 nm). As well as it has also shown to be applied in a wide range of methyl biodiesel blend levels in diesel fuel (B1 to B20), and it is suitable to be used in the quality control procedures for the production of BX blends. / Desenvolveu-se neste trabalho uma metodologia analítica quantitativa para determinação do teor de biodiesel metílico em óleo diesel por meio da reação dos ésteres metílicos de ácidos graxos com o cloridrato de hidroxilamina em meio alcalino, os quais são acidificados e convertidos à ácidos hidroxâmicos, seguida pelo tratamento com íons ferro (III) resultando em complexos coloridos de hidroxamato férrico, posteriormente extraídos em n-heptano e analisados por espectroscopia de UV-visível. Fez-se a otimização das variáveis que interferem na reação, e também avaliou-se a exatidão, precisão, e o limite de detecção (LD), entre outros parâmetros, no sentido de avaliar a qualidade do método desenvolvido. O método mostrou excelente linearidade em pequenos intervalos de variação volumétrica de biodiesel, excelente coeficiente de correlação para a curva de calibração (R2 > 0,99), em uma ampla faixa de comprimento de onda (420 a 440 nm). Assim como mostrou ser aplicável em uma ampla faixa de teor de biodiesel metílico em óleo diesel (B1 ao B20), sendo adequado para o controle de qualidade da produção de misturas BX.

Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2016-08-17T21:37:32Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Géssica Adriana Vasconcelos - 2016.pdf: 2159448 bytes, checksum: a3e5f1ad74eff4a8b0472438d2a2bbf0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2016-08-17T21:39:28Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Géssica Adriana Vasconcelos - 2016.pdf: 2159448 bytes, checksum: a3e5f1ad74eff4a8b0472438d2a2bbf0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-17T21:39:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Géssica Adriana Vasconcelos - 2016.pdf: 2159448 bytes, checksum: a3e5f1ad74eff4a8b0472438d2a2bbf0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-10 / Outro / Petroleomics by FT-ICR MS was able to characterize petroleum and its derivatives at molecular level. The most used ionization source on the analysis of these compounds is electrospray. However, species that are more basic or more acidic suppress the ionization of other compounds with less strength. This disadvantage consists of, especially in positive mode, only detecting compounds with higher pKa values preventing the mass spectrometer from reading less basic species that is also present in the sample. In view of this, the development of new methods whose purpose is to minimize these effects is essential. An alternative is to use fast techniques of extraction and separation followed by analysis by FT-ICR MS. This study pursued two goals: first, to perform an extraction of vacuum residue into basic and neutral nitrogen compounds using different methods, and second, to fractionate the basic nitrogen compounds present in RV according to their mass/ratio. Three methods were tested to achieve the first objective: solvent extraction (LLE), column chromatography (LC), and solid phase extraction (SPE). The results showed that LLE was the less selective technique among all three studied procedures. SPE and LC showed similar results, and they allowed to partially separate the basic nitrogen compounds from neutral species. To accomplish the second goal, a fractionation using SPE was applied to the vacuum residue sample. This procedure permitted to detect compounds that apparently were not present in the untreated sample as a consequence of a reduction on ion suppression effect. Electrospray ionization and high resolution mass spectrometry (FT-ICR MS) were employed on the analysis of each sample. / A petroleômica por FT-ICR MS foi capaz de caracterizar o petróleo e seus diferentes derivados a nível molecular. A fonte de ionização mais utilizada na análise destes compostos é o electrospray. Componentes mais básicos e mais ácidos, entretanto, suprimem a ionização de outras espécies com menor força. A grande desvantagem deste fato consiste, especialmente no modo positivo, detectar somente os compostos com elevado pKa impedindo a leitura das espécies menos básicas presentes na mesma amostra. À vista disso, é fundamental o desenvolvimento de novos métodos que tenham por finalidade minimizar estes efeitos. Uma alternativa é fazer o uso de técnicas rápidas de extração e separação seguida pelas análises por FT- ICR MS. Desta forma, este estudo teve dois objetivos principais: primeiro, realizar uma extração dos compostos nitrogenados de resíduo de vácuo em suas frações básica e neutra utilizando diferentes métodos e, segundo realizar um fracionamento dos compostos nitrogenados básicos presentes em RV de acordo com a sua massa. Para se alcançar o primeiro objetivo, três métodos foram testados: Extração líquido-líquido (LLE), cromatografia em coluna clássica (LC) e extração em fase sólida (SPE). Os resultados mostraram que o LLE foi a menos seletiva dentre os três procedimentos estudados. SPE e LC apresentaram resultados semelhantes e foi possível separar parcialmente os compostos básicos das espécies neutras. Para alcançar o segundo objetivo, um fracionamento utilizando extração em fase sólida foi empregado na amostra de resíduo de vácuo. Este procedimento permitiu detectar compostos que aparentemente não estavam presentes na amostra não tratada como consequência da redução do efeito de supressão iônica. A ionização por electrospray e por espectrometria de massa de alta resolução (FT-ICR MS) foram utilizados na análise de cada amostra.

Submitted by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-10-03T14:17:36Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Eunício de Oliveira Lobo Junior - 2016.pdf: 5628245 bytes, checksum: cb5cfdfdb21a0a9bed0292decf6c094f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-10-03T14:18:22Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Eunício de Oliveira Lobo Junior - 2016.pdf: 5628245 bytes, checksum: cb5cfdfdb21a0a9bed0292decf6c094f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-03T14:18:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Eunício de Oliveira Lobo Junior - 2016.pdf: 5628245 bytes, checksum: cb5cfdfdb21a0a9bed0292decf6c094f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-10 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / This report describes the development of two alternative platforms for electrophoretic runs in microsystems. Firstly, the development of a hybrid capillary system that dispenses microfabrication steps is presented using fused silica capillaries interconnected by a commercial crossed shape interface. This hybrid system was coupled with contactless conductivity detector (C4D) to allow the determination of inorganic cations in biological samples. Electrokinetic sample injection was performed through gated mode approach for the first time in this arrangement. Operational parameters such as: (i) wave frequency and amplitude applied in C4D system, (ii) electrical potential applied in injection, (iii) injection time, (iv) detection point, (v) effect of capillary conditioning as well as and (vi) recovery percentage were extensively investigated and optimized. Better separations of cationic mixture containing NH4+, K+, Na+, Ca2+ and Mg2+ were achieved using a buffer system composed of 50 mM Lactic Acid, 20 mM Histidine and 3 mM 18-crown-6 on a capillary with effective length of 14.5 cm. . Addition of internal standard was used to ensure analytical reproducibility and allow the recording of merit figures. Linear behaviors were observed in concentration ranges between 10 and 100 M for NH4+, K+, Ca2+ e Mg2+, and 20-200 M for Na+. The limit of detection values calculated were 3.75 μM (NH4+), 3.70 μM (K+), 7.50 μM (Na+), 5.00 μM (Ca2+) and 5.35 μM (Mg2+). The concentration levels achieved for cations in biological samples ranged from 4,1 μM to 200 μM. Besides the hybrid system, this report also describes the development of an alternative methodology for the fabrication of high-relief masters for soft-lithography in poly(dimethylsiloxane) (PDMS) substrate. One of the innovative features makes reference to the use of low cost commercial photoresist from textile industry - poly(vinyl acetate) (PVAc) - which exhibits low toxicity. PVAc films were deposited on printed cirtuitry boards through the use of a homemade spincoater developed by desktop cooler, with rotation time control. This methodology allowed the production of high relief masters and PDMS channels with width and depth of 50 μm and 40 μm, respectively. Channels and masters profiles They were characterized with the following techniques: scan electron microscopy, perfilometry, optical and electrical. PDMS electrophoresis devices were successfully used for the separation of major inorganic cations. / Esta dissertação descreve o desenvolvimento de duas plataformas alternativas para a realização de eletroforese em microssistemas. Inicialmente é descrita um sistema eletroforético híbrido que dispensa etapas de microfabricação utilizando capilares de sílica fundida, conectados por uma interface comercial com formato em cruz. Este sistema capilar híbrido foi acoplado com detecção condutométrica sem contato (C4D) e aplicado na determinação de cátions inorgânicos (NH4+, K+, Na+, Ca2+, Mg2+) em amostras biológicas. A injeção de amostras foi realizada eletrocineticamente no modo gated, sendo o primeiro estudo em capilares utilizando esta modalidade de injeção. Foram avaliados os parâmetros operacionais de funcionamento do sistema incluindo (i) frequência e amplitude da onda senoidal aplicada ao sistema de detecção, (ii) potencial elétrico aplicado na injeção, (iii) tempo de injeção, (iv) composição do tampão, (v) ponto de detecção, (vi) efeito do condicionamento do capilar e (vii) recuperação. As melhores separações para uma mistura contendo os cátions inorgânicos foram obtidas usando-se um sistema tamponante composto de ácido lático 50 mM, histidina 20 mM e éter coroa (18-crown-6) 3 mM em um capilar com comprimento efetivo de 14,5 cm. As figuras de mérito analítico foram obtidas a partir da adição do íon Li+ como padrão interno, o qual assegurou confiabilidade nas análises quantitativas. A partir da otimização dos parâmetros analíticos, as curvas analíticas para os íons NH4+, K+, Ca2+ e Mg2+ exibiram comportamento linear (R2>0,99) na faixa de 10-100 M enquanto a curva analítica para o íon Na+ proporcionou resposta linear na faixa de 20-200 M. Os limites de detecção encontrados para os cinco cátions foram entre 3,75 μM (NH4+), 3,75 μM (K+), 7,50 μM (Na+), 5,00 μM (Ca2+) e 5,35 μM (Mg2+). O sistema desenvolvido foi explorado para a determinação dos cátions inorgânicos em amostras de urina, saliva e lágrimas. As concentrações encontradas nas amostras biológicas variaram de 4,1 μM a 200 μM. Além do sistema híbrido, a dissertação também apresenta uma metodologia de baixo custo para produção de moldes em alto relevo para litografia suave em poli(dimetilsiloxano) (PDMS). A principal inovação é o uso de fotoresiste de baixo custo, que se trata de uma emulsão fotossensível de poli(acetato de vinila) (PVAc) utilizada na indústria têxtil e que apresenta baixa toxicidade. Outra inovação é o controle da altura dos moldes utilizando um spincoater de produção própria, com controle de tempo de rotação. Com esta metodologia foram produzidos moldes em alto relevo, e microchips em PDMS com 50 μm de largura e 40 μm de altura. Foram realizadas separações eletroforéticas dos cátions NH4+,K+,Na+,Ca2+,Mg2+e Li+. As eficiências de separação variaram entre 73.000 e 120.000 pratos/m. O que comprova que a metodologia alternativa apresenta aplicabilidade microfluídica