A reação peroxioxalato é o sistema quimiluminescente não enzimático de maior eficiência, alcançando rendimentos quânticos de até 50%. A quimiluminescência deste sistema vem sendo amplamente utilizada em aplicações analíticas e bioanalíticas visando a detecção de analitos de interesses biológicos e medicinais. O presente trabalho consistiu em se estudar a reação peroxioxalato com diferentes catalisadores e determinação de seu mecanismo em condições experimentais distintas das que vinham sendo estudadas até o momento, visando sua adaptação a meios aquosos para futuras aplicações. Foi estudada a utilização do salicilato de sódio como catalisador deste sistema em meio puramente orgânico, em substituição ao imidazol, e verificou-se a atuação do salicilato como catalisador básico geral e/ou específico. O rendimento quântico máximo desta transformação foi da ordem de 10-3 E mol-1. Ensaios cinéticos de emissão também foram realizados com ésteres oxálicos de diferentes reatividades em um sistema binário composto por 1,2-dimetoxietano/água contendo tampão fosfato como catalisador, em diferentes valores de pH. Nestas condições se observou a ocorrência de catálise ácida geral e catálise básica geral, uma vez que as constantes de velocidade se mostraram dependentes da concentração de tampão no meio reacional. Além disso, também se utilizou salicilato de sódio como catalisador no sistema binário 1,2-dimetoxietano/água, o qual também apresentou um papel catalítico importante no percurso desta transformação com diferentes ésteres oxálicos. Verificou-se nestes estudos a boa reprodutibilidade da reação peroxioxalato com salicilato de sódio como catalisador em meios parcialmente aquosos, que pode ampliar a utilização deste sistema quimiluminescente em aplicações analíticas e bioanalíticas. Quando se realizou os ensaios em um meio majoritariamente aquoso, o salicilato não se mostrou um catalisador eficiente, porém, mesmo sem catalisador, a reação peroxioxalato se mostrou reprodutível nestas condições / The peroxyoxalate reaction is the non-enzymatic chemiluminescence system with the highest efficiency, achieving quantum yields of up to 50%. The chemiluminescence of this system has been widely used in analytical and bionanalytical applications in order to detect analytes of biological and medicinal interests. The present work consisted in a study of the peroxyoxalate reaction with different catalysts and the determination of its mechanism in experimental conditions different from those studied before, aiming its adaptation to aqueous media for future applications. The use of sodium salicylate as base catalyst for this system in pure organic medium, in substitution to imidazole, was studied and shown that salicylate acts as a general and/or specific base catalyst. The maximum quantum yield obtained for the transformation in these conditions was in the order of 10-3 E mol-1. Emission experiments were also performed in a binary solvent system composed of 1,2- dimethoxyethane/aqueous phosphate buffer at different pH values as catalyst, using oxalic esters with different reactivities. In these conditions the occurrence of general acid catalysis and general base catalysis was observed, since the rate constants proved to be dependent on the buffer concentration. In addition, sodium salicylate was also used as catalyst in the binary 1,2-dimethoxyethane/water system with different oxalic esters, indicating its important catalytic role in the transformation. These studies allowed it to establish a reproducible peroxyoxalate system in partially aqueous media using sodium salicylate as base catalyst, which may increase the use of the chemiluminescence of this system in analytical and bioanalytical applications. However, when the experiments were performed in a medium containing mostly water, salicylate did not act as an efficient catalyst in these conditions. Even in the absence of catalyst, the reaction proved to be reproducible in the medium containing mostly water as solvent

A reação peroxioxalato é o sistema quimiluminescente não enzimático de maior eficiência, alcançando rendimentos quânticos de até 50%. A quimiluminescência deste sistema vem sendo amplamente utilizada em aplicações analíticas e bioanalíticas visando a detecção de analitos de interesses biológicos e medicinais. O presente trabalho consistiu em se estudar a reação peroxioxalato com diferentes catalisadores e determinação de seu mecanismo em condições experimentais distintas das que vinham sendo estudadas até o momento, visando sua adaptação a meios aquosos para futuras aplicações. Foi estudada a utilização do salicilato de sódio como catalisador deste sistema em meio puramente orgânico, em substituição ao imidazol, e verificou-se a atuação do salicilato como catalisador básico geral e/ou específico. O rendimento quântico máximo desta transformação foi da ordem de 10-3 E mol-1. Ensaios cinéticos de emissão também foram realizados com ésteres oxálicos de diferentes reatividades em um sistema binário composto por 1,2-dimetoxietano/água contendo tampão fosfato como catalisador, em diferentes valores de pH. Nestas condições se observou a ocorrência de catálise ácida geral e catálise básica geral, uma vez que as constantes de velocidade se mostraram dependentes da concentração de tampão no meio reacional. Além disso, também se utilizou salicilato de sódio como catalisador no sistema binário 1,2-dimetoxietano/água, o qual também apresentou um papel catalítico importante no percurso desta transformação com diferentes ésteres oxálicos. Verificou-se nestes estudos a boa reprodutibilidade da reação peroxioxalato com salicilato de sódio como catalisador em meios parcialmente aquosos, que pode ampliar a utilização deste sistema quimiluminescente em aplicações analíticas e bioanalíticas. Quando se realizou os ensaios em um meio majoritariamente aquoso, o salicilato não se mostrou um catalisador eficiente, porém, mesmo sem catalisador, a reação peroxioxalato se mostrou reprodutível nestas condições / The peroxyoxalate reaction is the non-enzymatic chemiluminescence system with the highest efficiency, achieving quantum yields of up to 50%. The chemiluminescence of this system has been widely used in analytical and bionanalytical applications in order to detect analytes of biological and medicinal interests. The present work consisted in a study of the peroxyoxalate reaction with different catalysts and the determination of its mechanism in experimental conditions different from those studied before, aiming its adaptation to aqueous media for future applications. The use of sodium salicylate as base catalyst for this system in pure organic medium, in substitution to imidazole, was studied and shown that salicylate acts as a general and/or specific base catalyst. The maximum quantum yield obtained for the transformation in these conditions was in the order of 10-3 E mol-1. Emission experiments were also performed in a binary solvent system composed of 1,2- dimethoxyethane/aqueous phosphate buffer at different pH values as catalyst, using oxalic esters with different reactivities. In these conditions the occurrence of general acid catalysis and general base catalysis was observed, since the rate constants proved to be dependent on the buffer concentration. In addition, sodium salicylate was also used as catalyst in the binary 1,2-dimethoxyethane/water system with different oxalic esters, indicating its important catalytic role in the transformation. These studies allowed it to establish a reproducible peroxyoxalate system in partially aqueous media using sodium salicylate as base catalyst, which may increase the use of the chemiluminescence of this system in analytical and bioanalytical applications. However, when the experiments were performed in a medium containing mostly water, salicylate did not act as an efficient catalyst in these conditions. Even in the absence of catalyst, the reaction proved to be reproducible in the medium containing mostly water as solvent

<p> Mass spectrometry imaging (MSI) is an advanced analytical technique that renders spatially defined images of complex label-free samples. Nanospray desorption electrospray ionization (nano-DESI) MSI is an ambient ionization direct liquid extraction technique in which analytes are extracted by means of a continuous liquid flow between two fused-silica capillaries. The droplet generated between the two capillaries is controlled by a delicate balance of solvent flow, solvent aspiration, capillary angles, and distance from the surface. This technique produces reproducible ion images with up to 10 µm resolution and can be used to identify and quantify multiple analytes on a given surface.  This thesis discusses some of the applications of this technique to biological systems, as well as the work done to develop methodology to further improve this technique’s specificity and sensitivity. Herein, applications that push the limits of the current capabilities of nano-DESI are presented, such as the high-resolution imaging of lipid species in skeletal muscle at the single-fiber level, and the quantification of low-abundance drug metabolites.  The second theme of this thesis, developing new capabilities, introduces ion mobility mass spectrometry imaging. This integrated technique increases the selectivity previously possible with MSI. To support these efforts, the work in this thesis has generated data analysis workflows that not only make these experiments possible but also further endeavor to increase sensitivity and combat instrument limitations on mobility resolution. Finally, this thesis present streamlined workflows for tandem MS experiments and modifications to a recently introduced microfluidic variant of the nano-DESI technique. In all, this thesis showcases the current capabilities of the nano-DESI technique and lays the groundwork for future improvements and capabilities.      </p>