[pt] Neste trabalho foram desenvolvidas metodologias eletroanalíticas baseadas na voltametria adsortiva de redissolução catódica com varredura de potencial de onda quadrada e de pulso diferencial para a determinação do ciclofenil em urina e em formulações farmacêuticas, e na voltametria anódica com varredura de potencial de onda quadrada e de pulso diferencial para a determinação da primaquina em formulações farmacêuticas. Comparando-se as duas técnicas de aquisição, a voltametria de onda quadrada foi escolhida para realizar as determinações do ciclofenil em urina e em formulação farmacêutica por se mostrar, além de uma técnica mais rápida, maior sensíbilidade. Para a determinação da primaquina a melhor técnica foi à voltametria de pulso diferencial. As condições experimentais que possibilitaram um melhor desempenho analítico em termos da obtenção do menor limite de detecção e maior reprodutibilidade das leituras foram otimizados. No caso do ciclofenil, o composto mostrou ser instável no meio aquoso e orgânico para determinação voltamétrica, com sistemática diminuição da corrente faradaica. Assim, fez-se uso das propriedades eletroquímicas de um derivado estável obtido pela derivatização fotoquímica do composto (o composto foi irradiado com irradiação UV por 45 minutos em um reator fotoquímico), a corrente máxima obtida apresentou um potencial a -1,28 V. As condições experimentais que possibilitaram este sinal foram obtidas com 30 s de tempo de deposição do analito sobre o eletrodo de mercúrio, solução Britton-Robbinson pH 9,0 como eletrólito de suporte, potencial de acumulação de -0,9 V, amplitude de 250 mV, incremento de potencial de 2,0 mV no modo de onda quadrada. Desta forma foi obtido limite de detecção da ordem de 10-8 mol L-1, faixa linear dinâmica de 2 ordens de grandeza, condições estas que possibilitaram a determinação do composto tanto em formulações farmacêuticas (Menopax) como em amostra de urina enriquecida com o analito de interesse. Foram feitos testes com subtâncias concomitantes da formulação farmacêutica e constatou-se que não existia problema com interferência na análise nesse tipo de amostra. Nas determinações em urina não houve a necessidade de se fazer tratamento prévio da amostra, apenas a irradiação UV para estabilizar o composto, as análises foram realizadas com o método de adição de analito, de forma a se corrigir a interferência de matriz. Em ambos os casos os resultados obtidos se encontram na faixa de 93,6 a 106,5 por cento, dentro da faixa de recuperação aceitável para este tipo de problema analítico segundo estabelecido pela Farmacopéia dos Estados Unidos da América. Usou-se ainda os resultados provenientes das voltametrias de pulso diferencial, de voltametria de onda quadrada e da voltametria cíclica para se obter informações sobre o processo redox que ocorria no eletrodo de trabalho. Constatou-se que a reação é reversível, com um processo de controle adsortivo, sendo que apenas o reagente adsorve no eletrodo de trabalho, não ocorrendo adsorção do produto da reação de redução. Constatou-se também que o processo envolve a transferência de apenas 1 elétron, e que a reação não possuía contribuição cinética. No caso da primaquina o sinal de redução ocorre em região anódica (0,592 V), foi portanto necessário utilizar um eletrodo de carbono para se poder fazer a determinação da primaquina. Visando a possibilidade do uso do eletrodo de mercúrio, tentou-se fazer uso da formação de derivados complexos da primaquina com vanádio, com cobre ou com íon iodeto (complexo de tranferência de carga), porém não foram observados sinal da reação redox na janela de potencial procurada. Nas condições experimentais otimizadas não se / [en] In this work, square-wave and differential pulse voltammetric methods were developed for the determination of cyclofenil and primaquine in pharmaceutical formulations and in urine samples. The use of the square- wave acquisition technique was found to enable better sensitivity and faster analysis time compared to the differential pulse technique. Experimental and instrumental conditions were optimized to allow the best analytical performance in terms of limit of detection and repeatability of the readings. In the case of cyclofenil, its unstable behavior in aqueous and organic solvents, with systematic decreasing of analyte current signal, makes impossible any voltammetric determination. As an alternative way, the electrochemical properties of a stable photochemical derivative of cyclofenil was used (the compound was irradiated with UV radiation for 45 min) with maximum current at -1,28 V. This analyte photoderivative could also be accumulated in the working electrode. The experimental conditions that allowed the maximum current was a 30 s of deposition time at the mercury electrode, Britton- Robbinson (pH 9,0) supporting electrolyte, accumulation potential of -0,9 V, amplitude of pulse of 250 mV, scan increment 2,0 mV. These optimized conditions allowed a limit of detection of 10-8 mol L-1 and dynamic linear range of 2 orders of magnitude to be achieved. These analytical figures of merit made possible the determination of cyclofenil either in a pharmaceutical formulation (Menopax) and in urine samples spiked with the analyte of interest. The potential interferences from concomitant substances used in the pharmaceutical formulation were also evaluated. For the analyte determination in urine, only UV irradiation of sample was necessary, in order to obtain stable cyclofenil derivative. The analyte addition method was used to analyze urine in order to minimize matrix interferences. Recovery results for the analysis of Menopax and for the analysis of urine were between 96,5 and 107,6 percent, within the acceptable recovery range established by the United States Pharmacopoeia. Information concerning the analyte redox reaction and electrode processes was also obtained from differential pulse voltammetry, square-wave voltammetry and cyclic voltammetry. It was verified that the cyclofenil photoderivative eletrochemical reaction is reversible with adsorption of only the reagent on the surface of the electrode. The adsorption of the electrochemical reduction product does not occur. It was also verified that the process involves the transference of only one electron, and there is no kinetics contribution in the reaction. In the case of the primaquine the analyte reduction occurs in anodic region (0,592 V), therefore, it was necessary the use the carbon glass electrode to allow the determination of this analyte. The pre-concentration of the analyte in the working carbon glass electrode was also not attained with the experimental conditions used. Several attempts were made to make possible the use of the mercury electrode, including the formation of charge transfer complexes with iodine and complexation with vanadium. However no success was obtained. Using the carbon glassy electrode and DPV technique the determination of primaquine in pharmaceutical formulations and urine was performed with average recovery of 101.7 percent. Limit of detention of 1,0 x 10-6 mol L- 1 was obtained.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O Dimetomorfe (DIM) pertence à classe dos fungicidas morfolÃnicos, tem aÃÃo sistÃmica, à persistente nas matrizes alimentÃcias e em solos de plantio onde foi aplicado e à um possÃvel interferente endÃcrino, o que justifica o desenvolvimento de metodologias para detecÃÃo e quantificaÃÃo desse composto. No estudo eletroquÃmico pode-se observar que DIM apresentou processo eletroquÃmico controlado por difusÃo e caracterizado como quasi-reversÃvel, com potencial de eletrodo em torno de 1,28 V vs. eletrodo de Ag/AgCl/Cl-(KCl sat.), referente à transferÃncia de dois elÃtrons. No desenvolvimento da metodologia eletroanalÃtica utilizando voltametria de onda quadrada e o eletrodo de diamante dopado com boro, constatou-se que as melhores condiÃÃes experimentais e voltamÃtricas foram obtidas em tampÃo Britton-Robinson pH 3, como eletrÃlito de suporte, frequÃncia de aplicaÃÃo dos pulsos de potencial de 30 s-1, amplitude dos pulsos de potencial de 50 mV e incremento de potencial de 2 mV. Partindo dessas condiÃÃes foi possÃvel desenvolver uma metodologia analÃtica com faixa linear de 4,57x10-6 a 3,78x10-4 mol L-1, limite de detecÃÃo de 3,11x10-7 mol L-1, limite de quantificaÃÃo de 1,04x10-6 mol L-1, repetibilidade de 0,13% (n = 10) e reprodutibilidade de 0,92% (n = 5). A avaliaÃÃo da interferÃncia das espÃcies iÃnicas presentes no eletrÃlito de suporte e do Mancozebe (MZB), presente em coformulaÃÃes de DIM, na exatidÃo e na precisÃo da metodologia mostrou que essas espÃcies exercem pouca influÃncia. A recuperaÃÃo em eletrÃlito foi de 97,25  0,70 %, com confianÃa de 95%, e BIAS de 2,74 %. O percentual de interferÃncia do MZB, em diferentes concentraÃÃes, foi menor que |10%|. A aplicaÃÃo da metodologia proposta na determinaÃÃo do DIM em uva in natura e em vinho tinto apresentou percentual de recuperaÃÃo de 101,0  12,1% e 105,1  10,8% com confianÃa de 95%, respectivamente, e BIAS menor que 6%. Baseando-se nas informaÃÃes quÃmico-computacionais, pode-se inferir que o sÃtio de oxidaÃÃo do DIM à na dupla ligaÃÃo nÃo aromÃtica. Os dados obtidos por cromatografia gasosa acoplada a um espectrÃmetro de massa levaram à conclusÃo que a natureza do substrato eletrÃdico nÃo interfere no mecanismo global da reaÃÃo de eletrooxidaÃÃo do DIM, sendo formado o (4-clorofenil)-(3,4-dimetoxifenil)metanona como produto majoritÃrio. / Dimethomorph (DIM) belongs to the class of morpholinic fungicides, it has systemic action, it is persistent in food matrices and in planting soils where was applied and a possible endocrine interferent, justifying the development of methodologies for detection and quantification of this compound. In the electrochemical study can be seen that the DIM had electrochemical process diffusion-controlled and characterized as quasi-reversible, with electrode potential of approximately 1.28 V vs. Ag/AgCl/Cl-(KCl sat.) electrode and involving two electrons transfer. In the development of electroanalytical methods using the square-wave voltammetry and the boron-doped diamond electrode, it was found that the best experimental and voltammetric conditions were obtained in Britton-Robinson buffer pH 3, as supporting electrolyte, pulse potential frequency of 30 s-1, square-wave amplitude of 50 mV and potential step increment of 2 mV. From these conditions it was possible to develop an analytical method with a linear range from 4.57x10-6 to 3.78x10-4 mol L-1, detection limit of 3.11x10-7 mol L-1, quantification limit of 1.04x10-6 mol L-1, 0.13% of repeatability (n = 10) and 0.92% of reproducibility (n = 5). The evaluation of the interference of the ionic compounds present in the supporting electrolyte and the Mancozebe (MZB), present in DIM co-formulations, in the accuracy and precision of the methodology showed that these species have little influence. The recovery in electrolyte was of 97.25  0.70%, with 95% confidence, and BIAS of 2.74%. The percentage of MZB interference, in different concentrations, was less than |10%|. The application of the proposed methodology for determining of the DIM in fresh grapes and red wine showed a percent recovery equal to 101.0  12.1% and 105.1  10.8% with 95% confidence, respectively, and BIAS less than 6 %. Based on the quantum-chemicals information, we can infer that the site of oxidation of DIM is the non-aromatic double bond. The data obtained by gas chromatography-mass spectrometry led to the conclusion that the electrodic substrate nature does not interfere in the overall mechanism of the DIM electrooxidation reaction, in which is formed the (4-chlorophenyl)-(3,4-dimethoxyphenyl)methanone as major product.

Neste trabalho, são abordados os estudos eletroquímicos e químico-quânticos, bem como o desenvolvimento de metodologias analíticas para o antidepressivo tricíclico imipramina e para o neurotransmissor dopamina. Os experimentos foram realizados em solução tampão Britton Robinson (BR) 0,10 mol L-1 no pH de melhor resposta analítica para os referidos compostos. Com base nos parâmetros eletroquímicos extraídos das técnicas de voltametria cíclica e de onda quadrada, utilizando-se um eletrodo de grafite-poliuretana (GPU), foi possível diagnosticar o grau de reversibilidade das reações, a presença ou não de processos de adsorção e também o número de prótons e elétrons envolvidos nas reações eletroquímicas. Quanto aos cálculos químico-quânticos, a representação gráfica do HOMO (orbital molecular de mais alta energia ocupado) e os cálculos das cargas atômicas derivadas do potencial eletrostático forneceram uma estimativa do provável sítio de oxidação dos compostos. Os resultados indicaram que a reação de oxidação da imipramina é irreversível e dependente da adsorção do reagente na superfície do eletrodo, ocorrendo a formação subseqüente de um dímero em uma etapa química posterior à transferência de dois elétrons e um próton. O provável sítio de oxidação da molécula abrange a região do átomo de nitrogênio do anel, salientando que após a transferência de dois elétrons há uma deslocalização de cargas pelo anel aromático, fato este que sugere a formação do dímero na posição 2. Paralelamente, experimentos de eletrólise a potencial controlado foram realizados com o objetivo de gerar produtos de reação para serem analisados pela técnica de espectroscopia de massa com ionização por electrospray (ESI-MS). Tomando-se por base os resultados obtidos pelas técnicas voltamétricas, pelos cálculos químico-quânticos e pelos espectros de massa, foi sugerido o provável mecanismo de oxidação da imipramina nas condições estudadas. A metodologia analítica desenvolvida para a imipramina é rápida, sensível e exata para a análise de rotina em comprimidos de Tofranil®. A sensibilidade alcançada pela metodologia permitiu ainda a análise direta de concentrações plasmáticas terapêuticas do antidepressivo e de seu metabólito (desipramina) em amostra de soro humano sintético. No entanto, a seletividade da metodologia ficou comprometida pela proximidade dos potenciais de pico dos dímeros formados após a oxidação da imipramina (-41 mV) e da desipramina (23 mV). A aplicação de um método matemático de deconvolução (Origin 6.0) tornou possível a determinação simultânea da imipramina e da desipramina. A dopamina, por sua vez, é oxidada a dopamina orto quinona em um processo reversível com a adsorção de reagente e produto na superfície do eletrodo. O processo envolve a participação de dois elétrons e dois prótons. A metodologia analítica desenvolvida para a dopamina foi aplicada na análise de rotina em ampolas de Revivan® com boa exatidão e precisão. Além disso, a sensibilidade e a seletividade alcançada pela metodologia resultou na determinação de dopamina em fluído cerebrospinal sintético. A separação dos picos de oxidação da dopamina (Ep = 200 mV) e do ácido ascórbico (Ep = 40 mV) deve-se, provavelmente, às interações eletrostáticas favoráveis entre a superfície do eletrodo de GPU e o ânion ascorbato. De maneira geral, os resultados obtidos foram bastante satisfatórios para as determinações pretendidas, concluindo que o eletrodo de GPU é um material promissor para a análise de moléculas de interesse biológico. / In this work, the electrochemical and quantum-chemical studies are discussed, as well as the development of analytical methodologies for the imipramine tricyclic antidepressant and for the dopamine neurotransmitter. Experiments were performed in 0.10 mol L-1 Britton Robinson (BR) buffer solution at the best analytical response pH for the mentioned compounds. From the electrochemical parameters extracted of cyclic and square wave voltammetric techniques, using a graphite-polyurethane electrode (GPU), it was possible to diagnose the reactions reversible degree, the presence or not of adsorptions processes and also the number of protons and electrons involved in the electrochemical reactions. Concerning to the quantum-chemical calculations, the graphic representation of HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) and the calculation of the atomic charge derived from electrostatic potential provided an estimation of the probable oxidation sites of the compounds. The results indicated that the oxidation reaction of imipramine is reversible and dependent of the reagent adsorption at the electrode surface, occuring the formation of a dimer in a chemical step after the transference of two electrons and one proton. The probable oxidation site of the molecule includes the nitrogen atom region of the ring, emphasizing that after the transference of the two electrons there is a deslocalization of the charges though the aromatic ring, suggesting the formation of the dimeric specie at postion 2. At the same time, experiments of controlled potential electrolysis were carried out in order to generate reaction products to be analysed by electrospray ionization mass espectrosmmetry (ESI-MS). From the results obtained by voltammetric techniques, by quantum-chemical calculations and by mass spectroscopy, it was suggested a probable mechanism for the imipramine oxidation in the studied conditions. The analytical methodology developed for imipramine is fast, sensible and accurate for routine analysis in Tofranil® tablets. The reached sensibility also allowed the direct analysis of therapeutical plasmatic concentrations of the antidepressant and its methabolic (desipramine) in synthetic human serum sample. However, the selectivity of the methodology was compromised by the peak potentials proximity of the dimers formed after the oxidation of imipramine (-41 mV) and of desipramine (23 mV). The application of a deconvolution mathematical xviii method (Origin 6.0) permitted the simultaneous analysis of imipramine and desipramine. On the other hand, dopamine is oxidized to dopamine ortho-quinone in a reversible process with the adsorption of reagent and product at the electrode surface. The process involves the participation of two electrons and two protons. The analytical methodology developed for dopamine was applied in the routine analysis in Revivan® injections with good accuracy and precision. Besides that, the sensitivity and the selectivity reached by the methodology resulted in the determination of dopamine in synthetic cerebrospinal fluid. The separation of the oxidation peaks of dopamine (Ep = 200 mV) and of ascorbic acid (Ep = 40 mV) is probably due to the favorable electrostatic interactions between the GPU electrode surface and the ascorbate anion. In general way, the obtained results were very satisfatory for the desirable determinations, concluding that the GPU electrode is a promissing material for the analysis of biological interest molecules.

O presente trabalho apresenta um estudo eletroquímico da redução dos herbicidas 2,4-D e metribuzin bem como o desenvolvimento de metodologias analíticas para determinação destes compostos em amostras naturais. Os experimentos foram realizados sobre eletrodo compósito de grafite-poliuretana (GPU) utilizando a técnica de voltametria de onda quadrada (SWV). A técnica de Voltametria Cíclica (VC) foi utilizada para diagnosticar o grau de reversibilidade da reação de redução dos herbicidas assim como a natureza do transporte da material eletroativo para a superfície do eletrodo de GPU. Os eletrólitos suportes utilizados nos experimentos foram: tampão Britton-Robinson (BR) para o 2,4-D e água acidificada com H2SO4 0,1 mol L-1 para o metribuzin, ambos em pH 2. Os resultados indicaram que tanto o 2,4-D quanto para o metribuzin, apresentam um único pico de redução com características de processo irreversível controlado pela adsorção de reagente na superfície do eletrodo. Os parâmetros da técnica de SWV (freqüência, amplitude e incremento de varredura), bem como o tempo e potencial de acumulação foram otimizados para obtenção de maior sensibilidade analítica. Curvas analíticas dos dois herbicidas foram obtidas no intervalo de 1,5 a 12 µmol L-1 para os dois herbicidas. Os limites de detecção (LD) e de quantificação (LQ) obtidos para o 2,4-D, foram de 17,6 µg L-1 e 58,6 µg L-1, respectivamente. Para o metribuzin, o LD foi de 1,67 µg L-1 e o LQ 5,56 µg L-1. A precisão das metodologias desenvolvidas foi avaliada por meio da repetibilidade e a reprodutibilidade e a exatidão determinada pelo erro relativo. Os testes de recuperação realizados pelo método de adição de padrão forneceram valores de 104 % para o 2,4-D e 102 % para o metribuzin. As metodologias eletroanalíticas desenvolvidas para determinação do 2,4-D e do metribuzin, foram aplicadas em um estudo para avaliação do tempo de percolação dos mesmos em dois solos com características distintas. Os resultados indicaram que os dois herbicidas apresentam alta mobilidade nos solos estudados, pois 24 horas após a aplicação já foi possível detectar a presença dos mesmos na solução do solo extraída. Para o 2,4-D, 7 dias após o início do experimento, foram encontrados apenas resíduos de herbicida, enquanto que para o metribuzin obteve-se concentrações próximas a 1 mg L-1, mesmo depois de 14 dias. Após 100 dias do início do experimento observou-se um maior acúmulo de 2,4-D no solo arenoso, que pode ter ocorrido devido ao teor mais elevado de MO do solo argiloso, que proporciona uma quantidade maior de microorganismos no solo e que podem degradar o 2,4-D. Já para o metribuzin pode-se observar que este fica adsorvido nas primeiras profundidades do solo argiloso, possivelmente pelas maiores quantidades de MO e CTC. O eletrodo de GPU com a técnica de SWV apresentou bons resultados no que diz respeito à sensibilidade e ao tempo de análise, sendo uma excelente alternativa ao eletrodo de mercúrio, usualmente utilizado em medidas eletroanalíticas do 2,4-D e metribuzin. Os resultados obtidos com amostras de solo e formulação comercial dos herbicidas são bastante coerentes, considerando a dinâmica da dissipação espacial e temporal dos herbicidas no perfil do solo. / This research presents an electrochemical study of the herbicides 2,4-D and metribuzin reductions and the development of analytical methodologies for the determination of such substances in natural samples. The experiments were done with a graphite-polyurethane composite electrode (GPU) using the square wave voltammetry (SWV). The cyclic voltammetry (CV) was used to evaluate the reversibility degree of the herbicides reductions and thus the transport nature of the electroactive material to the surface of the GPU electrode. The supporting electrolytes used in the experiments were Britton-Robinson (BR) buffer for the 2,4-D and acidified water with H2SO4 0,1 mol L-1 for the metribuzin, both at pH 2. Results indicated that the 2,4-D and metribuzin show one reduction peak reduction with irreversible process characteristics, which are controlled by the adsorption of the reagent in the electrode surface. The SWV technique parameters (frequency, amplitude and scanning increment) and the time and potential of accumulation were optimized in order to obtain the highest analytic sensibility. Analytical curves were obtained from 0,33 mg L-1 to 2,62 mg L-1 for 2,4-D and 0,32 mg L-1 to 4,72 mg L-1 for metribuzin. The detection (LD) and quantification limits (LQ) obtained for 2,4-D were 17,6 µg L-1 and 58,6 µg L-1, respectively. For metribuzin, the LD was 1,67 µg L-1 and the LQ was 5,56 µg L-1. The precision of the developed methodologies was evaluated though its repeatability and reproductibility, besides the accuracy were determined by the relative error. Recovery experiments done by the standard addition method, provided values of 104 % for the 2,4-D and 102 % for the metribuzin. The electroanalytical methodologies developed for the determination of these herbicides were applied in two different soils with distinct characteristics, one sandy and other clayed soil. Results indicate that the herbicides present high mobility in the studied soils and 24 hours after its application it was possible to detect the presence of the herbicides in the soil solution extract. For the 2,4- D, seven days after the beginning of the experiment it was measured only residues, but for the metribuzin it is possible to measure concentrations around 1 mg L-1, even after fourteen days. After 100 days it was observed the highest accumulation of the 2,4-D in the sandy soil, that can be explained by the highest content of OM in the clay soil, which provides a higher content of 2,4-D degrading microorganisms. The herbicide metribuzin was adsorbed in the first layers of the clay soil, possibly due to the higher CTC and OM amounts in the soil profile. The GPU electrode with the SWV technique presented very good results when considered the sensibility and time analyses, being an excellent alternative for the mercury electrode usually used in the electroanalytical measurements of the 2,4-D and metribuzin. The obtained results with soil samples and commercial formulation of the herbicides are very consistent, considering the spatial and temporal dissipation dynamics of the herbicides in the soil.

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O objetivo deste trabalho foi otimizar um procedimento adequado para o tratamento de amostra de cosméticos faciais (batom, pó compacto e sombra) empregando planejamento de experimentos (Box Behnken e fatorial 32 com triplicata no ponto central) com digestões em chapa de aquecimento e forno micro-ondas utilizando misturas de ácido nítrico e clorídrico concentrados, para a determinação eletroquímica de cobre, chumbo e zinco. Para análise destes metais trabalhou-se com um conjunto de três eletrodos: eletrodo de carbono vítreo modificado com mercúrio (trabalho), Ag/AgCl (referência) e platina (auxiliar). A modificação do eletrodo de carbono vítreo com mercúrio foi feita in situ, isto é, simultaneamente com a deposição dos analitos, sendo necessário o tempo de 300 s para deposição. Parâmetros envolvidos com a etapa de redissolução da voltametria de onda quadrada como frequência, amplitude e incremento de potencial foram otimizados de modo univariado, sendo as condições otimizadas respectivamente (60 Hz, 45 mV e 7 mV). As análises de cobre e chumbo foram feitas simultaneamente utilizando como eletrólito suporte ácido clorídrico 0,1 mol L-1, enquanto que o zinco foi analisado separadamente empregando o tampão acetato 0,1 mol L-1 (pH=4,6) como eletrólito suporte. O forno micro-ondas foi o método escolhido para digestão de todas as amostras de cosméticos faciais, onde as recuperações variaram de 83108%, 67-76% e 75-103% respectivamente para cobre, chumbo e zinco. Os limites de detecção do método para cobre, chumbo e zinco variaram de 0,05-0,36 µg g-1, e os limites de quantificação de 0,36-1,16 µg g-1. Foram analisadas 9 amostras, sendo que as concentrações de Cu, Pb e Zn variaram respectivamente em 14-26,68 µg g-1; 1,31-9,74 µg g-1 e 7,1-42064 µg g1. Para validação dos resultados obtidos eletroquimicamente, empregou-se a F AAS (Cu e Zn) e GF AAS (Pb). A partir de testes estatísticos verificou-se que não houve evidências de diferenças significativas entre o método desenvolvido eletroquimicamente e F AAS, GF AAS com 95% de confiança. Os níveis de concentrações encontrados para os metais ficaram abaixo do nível estabelecido pela sociedade europeia, não oferecendo risco a saúde humana, no que tange aos metais analisados. / Cosmetic products such as eye shadow, compact powder and lipstick are used too much by the feminine society in search of a better appearance. However, it is important to note that not all products are free from impurities such as metals, which can be toxic to humans. The objective of this work was to optimize a suitable procedure for the treatment of facial cosmetic samples (lipstick, compact powder and eye shadow), employing experiment planning (Box Behnken and factorial 32 with triplicate at the central point), With digestion in heating plate and microwave oven using concentrated nitric and hydrochloric acid mixtures, for the electrochemical determination of copper, lead and zinc. For analysis of these metals we worked with a set of three electrodes: mercury modified glass carbon electrode (work), Ag / AgCl (reference) and platinum (auxiliary).The modification of the glassy carbon electrode with mercury was done in situ, that is, simultaneously with the deposition of the analytes, being necessary the time of 300 s for deposition. Parameters involved with the step of redissolution of the square wave voltammetry frequency, amplitude and potential increase were optimized univariate. being the conditions optimized respectively (60 Hz, 45 mV and 7 mV). Copper and lead analyzes were performed simultaneously using 0.1 M hydrochloric acid as the electrolyte, While the zinc was analyzed separately using the 0.1 M acetate buffer (pH = 4.6) as the electrolyte. The microwave oven was the method chosen for digestion of all samples of facial cosmetics, where recoveries varied from 83-108%, 67-76% and 75-103% respectively for copper, lead and zinc. Limits of detection of the method for copper, lead and zinc varied from 0,05-0,36 μg g -1, and the limits of quantification of 0,36-1,16 μg g -1. Nine samples were analyzed, with concentrations of Cu, Pb and Zn varying respectively in 14-26.68 μg g-1; 1.319.74 μg g-1 and 7.1-42064 μg g -1. For the validation of the results obtained electrochemically, an F AAS (Cu and Zn) and GF AAS (Pb) were used. From statistical tests it was verified that there was no evidence of significant differences between the electrochemically developed method and F AAS, GF AAS with 95% confidence. The concentration levels found for metals are below the level established by the European company and do not pose a risk to human health as regards the metals analyzed.

Des méthodes électrochimiques à potentiel et à courant imposé appliquées à l'étude des réactions avec dépôt métallique sur un métal de même nature ou sur un substrat étranger sont examinées. Des précisions inédites concernant la voltamétrie à escalier de potentiel et la voltamétrie à signaux carrés de potentiel pour les réactions rapides et lentes avec et sans nucléation tridimensionnelle sont apportées. Les conclusions théoriques sont validées par l'étude du couple Ag(I)/Ag sur les électrodes d'or et d'argent dans HNO3 1 M, KNO3 1 M et dans le liquide ionique [EMIM][NTf2] anhydre ou humide. Le dépôt d'argent s'effectue sans aucune surtension de nucléation tridimensionnelle seulement dans HNO3 et dans [EMIM][NTf2] anhydre. La réaction électrochimique est rapide dans les solutions aqueuses et dans [EMIM][NTf2] humide tandis qu'elle est lente dans [EMIM][NTf2] anhydre. Les paramètres cinétiques sont déterminés par simulation numérique. / Electrochemical methods with potential or current imposing for the study of reactions with metal deposition on the same metal and on foreign substrate are reviewed. New information is provided on staircase voltammetry and square wave voltammetry for fast and slow electrode reactions with and without three-dimensional nucleation. Theory is validated through the study of Ag(I)/Ag couple on gold and silver electrodes in 1 M HNO3, 1 M KNO3 and in dry or wet [EMIM][NTf2] ionic liquid. Silver deposition takes place without any three-dimensional nucleation overvoltage only in HNO3 and in dry [EMIM][NTf2]. The electrochemical reaction is fast in aqueous solutions and in wet [EMIM][NTf2] while it is slow in dry [EMIM][NTf2]. Kinetic parameters are determined by numerical simulation.

Rare earth and actinide metals, critical to security, medicine, and the economy, have been processed through methods such as solvent extraction and electrorefining. To minimize radiological waste and improve yield, a 'chloride volatility' process--also known as the chlorination and volatilization process (CVP)--has been proposed and demonstrated for processing rare earths. The process takes advantage of the low vapor pressure of rare earth chlorides (<700 >°C), CaCl2 was added to LaCl3 to lower the melting temperature. LaCl3 electrochemical behavior has not previously been studied in CaCl2. Cyclic voltammetry (CV) and square wave voltammetry (SWV) were applied to LaCl3 salts in CaCl2-LiCl and CaCl2 to study the metal ion behavior. Various electrode materials were compared at low CV scan rates (s-1) to determine compatibility with chlorine gas evolution. Experiments of eutectic LaCl3-CaCl2 were performed and analyzed to determine the efficacy of chlorine gas generation via electrolysis for the CVP. Through galvanostatic electrolysis, oxidation of chloride ions and subsequent chlorination of rare earth was demonstrated, with cerium chosen as the representative rare earth metal. Through a quadrupole mass spectrometer plumbed in line with the electrolytic cell, the quality of the generated gas was analyzed.

Electrochemical biosensors are renowned for their ability to detect a wide range of analytes in biological fluids for clinical diagnosis. The implementation of biomarkers in electrochemical biosensors for clinical diagnosis is essential for the specific and accurate diagnosis of the disease with high sensitivity and selectivity. Therefore, this thesis evaluates the challenges pertaining to the stability, reproducibility, and obtaining a low limit of detection for the internal/external biomarkers associated with two distinct electrochemical biosensors. The first study tackles the challenge of detecting low analyte concentrations in a label-free biosensor. It introduces an innovative label-free electrochemical biosensing method for the detection of glycosylated hemoglobin (HbA1c) and C-reactive protein (CRP) to predict Coronary Heart Disease (CHD) progression using tailored redox probes, proposing a dual biomarker biosensing platform for future research. Calibration curves reveal an LOD of 5 mg/mL in PBS (8) FeCN (II) and 6 mg/mL in SB for a linear range of 0 – 30 mg/mL of HbA1c. Similarly, an LOD of 0.007 mg/mL and 0.008 mg/mL in PBS (7.4) PcA-NO2 and SB, respectively, is reported for a linear range of 0 – 0.05 mg/mL of CRP. The second study focuses on stabilizing a biomolecule-free sensor for the ultra-low detection of Δ9-tetrahydrocannabinol (THC) in roadside testing. Pre-depositing THC, an external biomarker for drug-impaired driving, onto the biosensor's working electrode enhances its interaction with analytes. However, THC's oxidative nature compromises sensor stability during manufacturing. Consequently, optimal electrode storage conditions were explored, indicating frozen storage as ideal for up to six months, effectively preventing THC oxidation at -18°C, while degradation occurs at 4°C. Modified electrodes stored under optimal conditions exhibit improved calibration curves when exposed to various THC samples. / Thesis / Master of Applied Science (MASc) / An electrochemical biosensor is a sensing device with the ability to detect biological species via the transduction of a specific biological event into electrochemical signals. These sensors are extremely useful for the detection of analytes in biological fluids for clinical diagnostics, to determine the presence or absence of diseases. This manuscript addresses the challenges associated with the stability, reproducibility, and the low limits of detection associated with screen-printed carbon electrodes used in electrochemical biosensing. Subsequently, due to the strong correlation between glycated hemoglobin (HbA1c) and C-reactive protein (CRP) to connote the risk of contracting coronary heart disease (CHD), the manuscript presents a novel label-free electrochemical biosensing method for the detection of HbA1c and CRP with low detection limits. Secondly, the manuscript identifies ambient storage conditions for the long-term stability of a biomolecule-free sensing device for the roadside detection of ultra-low concentrations of Δ9-tetrahydrocannabinol (THC).

This thesis deals with electrochemical behaviour of tauroursodeoxycholic acid (TUDCA) at silver solid amalgam electrode modified by mercury meniscus (m-AgSAE), polished silver solid amalgam electrode (p-AgSAE) and hanging mercury dropping electrode (HMDE). This thesis is a part of a bigger scientific research that deals with synthesis and characterization of supramolecular systems based on natural steroid compounds and its conjugates. TUDCA offers one reduction peak at m-AgSAE in the environment of Britton - Robinson buffer in range of pH 6.0 - 13.0. The potential of this peak is around −1200 mV. Using cyclic voltammetry was determined that the process on the electrode surface is quasireversible, the reduction is controlled by diffusion and the anodic process is controlled by adsorption. Concentration dependence measured at HMDE by direct current voltammetry in 0.04 mol∙l-1 borat buffer (pH 9.1) is linear in two concentration intervals - 1∙10-3 - 2∙10-4 mol∙l-1 and 1∙10-4 - 8∙10-6 mol∙l-1 of TUDCA. There was no linear dependence between the increase of concentration of TUDCA and the height of the peak obtained on amalgam electrodes by methods DC, DP, cyclic and "square-wave" voltammetry. On HMDE was in several short concentration intervals measured by a CV method a linear dependence of cathodic and...

>Magister Scientiae - MSc / Glucose oxidase (GOx) and horseradish peroxidase (HRP) are important enzymes for the development of amperometric enzyme linked immunosensors. The selectivity of each enzyme towards its analyte deepens its importance in determining the sensitivity of the resultant immunosensor. In designing immunosensors that have customized transducer surfaces, the incorporation with FAD and iron based enzymes ensures that electron kinetics remains optimal for electrochemical measurement. Various different immobilization strategies are used to produce response signals directly proportional to the concentration of analyte with minimal interferences. The combination of self-assembled monolayers and supramolecular chemistry affords stability and simplicity in immunosensor design. In this work, two electrochemical strategies for the detection of human chorionic gonadotropin(hCG) is presented. This involves the modification of a gold surface with a thiolated β-cyclodextrin epichlorohydrin polymer (βCDPSH) to form a supramolecular inclusion complex with ferrocene (Fc)-functionalised carboxymethyl cellulose polymer (CMC). Cyclic voltammetry indicated that ferrocene is in close proximity to the electrode surface due to the supramolecular complex formed with βCDPSH. Furthermore, strategy (a) for the detection of hCG used α-antihCG labelled (HRP) as reporter conjugate. Strategy (b) maintained the CMC bifunctionalised with Fc and recognition antibody for hCG hormone. However, the system was functionalised with a HRP enzyme and detection is done by using GOx reporter conjugates for in situ production of hydrogen peroxide. The reduction of H2O2 was used for the amperometric detection of hCG by applying a potential of 200 mV. The sensitivity and limit of detection of both strategies were calculated from calibration plots. For strategy (a) the LOD was found to be 3.7283 ng/mL corresponding to 33.56 mIU/mL and a sensitivity of 0.0914 nA ng-1 mL-1. The corresponding values for strategy (b) are 700 pg/mL (6.3 mIU/mL) and 0.94 nA ng-1 mL-1.