As Sulfonamidas (SAs) são antibióticos de uso muito comum na medicina veterinária, sendo também aplicadas na medicina humana. Os resíduos dessas substâncias, ou dos seus metabolitos na carne e outros alimentos, podem causar efeitos adversos para a saúde dos consumidores como, por exemplo, resistências a antibióticos e alergias. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e aplicação de métodos modernos de preparo de amostra para determinação de multiresíduo de sulfonamidas em alimentos por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas e ultravioleta visível. Dentre os métodos de preparo de amostra, aplicou-se o método de extração QuEChERS (Quicky, Easy, Cheap. Effective, Rugged, Safe) modificado, em combinação com a cromatografia liquida acoplada a espectrometria de massas, para a análise de dez sulfonamidas em amostras de músculo de frango e bovino. No segundo estudo, seguindo a tendência de miniaturização, sintetizou-se um polímero molecularmente impresso (Sulfadimetoxina-MIP) para uso como sorbente em dispositivos de Microextração com Sorbentes Empacotado (MEPS). O método, denominado SDM-MIP-MEPS, foi otimizado e aplicado em amostras de músculo de frango usando a cromatografia liquida com detecção por ultravioleta-visivel. Embora o uso do polímero molecularmente impresso (MIP) como sorbente seletivo para o MEPS já tenha sido reportada em dois trabalhos, pela primeira vez é descrito a aplicação de um MIP impresso com sulfdimetoxina (SDM), usando MEPS para extração de sulfonamidas em músculo de frango. Portanto, a novidade neste caso, é o uso da nova técnica extração miniaturizada (MEPS) com o polímero sintetizado sulfadimetoxina-MIP como sorbente de empacotamento. As metodologias foram validadas com sucesso de acordo com as diretrizes 657/2002/EU. / Sulfonamides are widely used in veterinary and human medicine. Residues of these compounds, or their metabolites in animal meats and other foods, are toxic and can cause side effects in human\'s health, such as resistance to antibiotics and allergic reactions. This study describes the development and application of a modern sample preparation approach for sulfonamides multiresidue determination in food by chromatographic methods coupled to mass spectrometry and ultraviolet-visible spectroscopy. Among those sample preparation methods, the modified QuEChERS extraction in combination with liquid chromatography in tandem with mass spectrometric detection was applied to the analysis of residues of 10 sulfonamides in chiken and cattle muscle. In the second study, following the miniaturization trends, it was synthesized a molecularly imprinted polymer (Sulfadimethoxine-MIP), for application as sorbent in Microextraction by Packed Sorbents (MEPS). The extraction method was optimized and successfully applied to chicken muscle samples in combination with highperformance liquid chromatography by ultraviolet-visible detection. Although the use of MIPs as selective packing materials for MEPS has already been reported in two papers, is first time that application of a MIP imprinted with Sulfadimethoxine is evaluated for the extraction of sulfonamides in chicken muscle. Therefore the novelty of the present work is the use of this new miniaturization extraction technique with synthesized sulfadimethoxine-MIP polymer as packing sorbent. The methods were successfully validated according to the 2002/657/EC guidelines.

A ocorrência de N-nitrosaminas em produtos cosméticos e de higiene pessoal está relacionada com os ingredientes utilizados na formulação de tais artefatos. A N-nitrosodietanolamina (NDELA) é formada na presença da dietanolamina associada a outros componentes, tais como íons nitrito empregados como conservantes em matrizes cosméticas. São cancerígenas e, portanto, as condições em que tais itens de consumo são fabricados é um fator que deve ser mensurado. Assim, é aconselhável a realização de estudos que mostrem a ocorrência de NDELA em cosméticos, seus principais métodos de determinação, bem como os aspectos legais que indicam os níveis de concentração deste contaminante presente em diversas formulações. Foi avaliado neste trabalho o potencial de algumas técnicas de preparo de amostras na concentração de NDELA, tais como microextração líquido-líquido dispersiva em fase reversa (DLLME-RP), extração líquido-líquido com salting out e clean up no modo on-line. Os resultados obtidos foram confrontados com os dados presentes na literatura. Adicionalmente, utilizando os conceitos de polimerização via sol-gel e via precipitação para a síntese de polímeros molecularmente impressos (MIP), propõem-se uma possível rota sintética para a confecção de materiais seletivos para a pré-concentração da nitrosamina. / The occurrence of N-nitrosamines in cosmetic and personal hygiene are related to the ingredients used in the formulation of such artefacts. N-nitrosodiethanolamine (NDELA) is formed in the presence of diethanolamine associated with other components such as nitrite ions employed as preservatives in cosmetic matrices. They are carcinogenic and, therefore, the conditions under which such consumer items are produced is a factor that must be measured. It is therefore advisable to carry out studies that show the occurrence of NDELA in cosmetics, their main methods of determination as well as the legal aspects that indicate the levels of concentration of this contaminant present in various formulations. It was evaluated in this study the potential for some sample preparation techniques in the concentration of NDELA such as liquid-liquid microextraction dispersive reverse phase (DLLME-RP) liquid-liquid extraction with salting out and clean up online. The results were compared with data in the literature. Additionally, using the concepts of polymerization via sol-gel and precipitation route for the synthesis of molecularly imprinted polymers (MIP) are proposed as a possible synthetic route for the preparation of materials for selective pre-concentration of nitrosamine.

A ocorrência de N-nitrosaminas em produtos cosméticos e de higiene pessoal está relacionada com os ingredientes utilizados na formulação de tais artefatos. A N-nitrosodietanolamina (NDELA) é formada na presença da dietanolamina associada a outros componentes, tais como íons nitrito empregados como conservantes em matrizes cosméticas. São cancerígenas e, portanto, as condições em que tais itens de consumo são fabricados é um fator que deve ser mensurado. Assim, é aconselhável a realização de estudos que mostrem a ocorrência de NDELA em cosméticos, seus principais métodos de determinação, bem como os aspectos legais que indicam os níveis de concentração deste contaminante presente em diversas formulações. Foi avaliado neste trabalho o potencial de algumas técnicas de preparo de amostras na concentração de NDELA, tais como microextração líquido-líquido dispersiva em fase reversa (DLLME-RP), extração líquido-líquido com salting out e clean up no modo on-line. Os resultados obtidos foram confrontados com os dados presentes na literatura. Adicionalmente, utilizando os conceitos de polimerização via sol-gel e via precipitação para a síntese de polímeros molecularmente impressos (MIP), propõem-se uma possível rota sintética para a confecção de materiais seletivos para a pré-concentração da nitrosamina. / The occurrence of N-nitrosamines in cosmetic and personal hygiene are related to the ingredients used in the formulation of such artefacts. N-nitrosodiethanolamine (NDELA) is formed in the presence of diethanolamine associated with other components such as nitrite ions employed as preservatives in cosmetic matrices. They are carcinogenic and, therefore, the conditions under which such consumer items are produced is a factor that must be measured. It is therefore advisable to carry out studies that show the occurrence of NDELA in cosmetics, their main methods of determination as well as the legal aspects that indicate the levels of concentration of this contaminant present in various formulations. It was evaluated in this study the potential for some sample preparation techniques in the concentration of NDELA such as liquid-liquid microextraction dispersive reverse phase (DLLME-RP) liquid-liquid extraction with salting out and clean up online. The results were compared with data in the literature. Additionally, using the concepts of polymerization via sol-gel and precipitation route for the synthesis of molecularly imprinted polymers (MIP) are proposed as a possible synthetic route for the preparation of materials for selective pre-concentration of nitrosamine.

Submitted by THIAGO DE MORAIS MARIANO null (thiaguitobatera@gmail.com) on 2016-03-24T18:46:42Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO-VERSÃO FINAL.pdf: 1116395 bytes, checksum: 647c9edcd2f39b64fa625d689d79f620 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-03-24T19:59:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mariano_tm_me_araiq.pdf: 1116395 bytes, checksum: 647c9edcd2f39b64fa625d689d79f620 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-24T19:59:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mariano_tm_me_araiq.pdf: 1116395 bytes, checksum: 647c9edcd2f39b64fa625d689d79f620 (MD5) Previous issue date: 2016-03-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O óleo fúsel é o co-produto da destilação do etanol e é formado pela mistura de álcoois superiores (álcoois com mais de 3 carbonos), ésteres, aldeídos, entre outros. O volume de óleo fúsel produzido em média é 2,5 L de óleo fúsel por 1000 L de etanol, sendo utilizado como combustível nas caldeiras das usinas, bem como precursores de ésteres utilizados em indústrias de cosméticos e em fabricação de plásticos. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um sensor eletroquimico (GCE/RGO/AuNP/MIP) baseado em polímeros molecularmente impressos (MIP), utilizando o pirrol (Py) como monômero, contendo nanopartículas de ouro (AuNP) e óxido de grafeno reduzido (RGO) para a determinação do álcool isoamílico, um dos componentes do óleo fusel. Foram realizados estudos eletroquímicos, como estudo de velocidade de varredura, para determinar reversibilidade do sistema e diagnosticar o controle do processo eletródico. Após os estudos eletroquímicos, foram realizadas caracterização morfológica por Microscopia Eletrônica de Varredura com Canhão de Emissão de Eletrons com efeito de campo (MEV-FEG) e caracterização eletroquimica por Espectroscopia de Impedancia Eletroquímica (EIS). Após a caracterização, foi avaliada a performance analítica do sensor GCE/RGO/AuNP/MIP, utilizando um intervalo de concentração de 1,0×10-7 até 1,0×10-4 mol L-1, encontrando um limite de detecção de 8,2×10-8 mol L-1. Foi determinada a concentração de álcool isoamílico em amostra de óleo fúsel pelo método de adição de padrão e o valor encontrado foi de 1,6×10-4 mol L-1. O método foi validado através de ensaio de recuperação, mostrando que o sensor desenvolvido é promissor para a utilização em determinação de álcool isoamílico em óleo fúsel. / The fusel oil is co-product of the distillation of ethanol and is formed by the mixture of higher alcohols (alcohols having more than 3 carbons) esters, aldehydes, etc. The volume of fusel oil produced on average is 2.5 L fusel oil by 1000 L of ethanol, used as fuel in the boilers of the plants, as well as esters of precursors used in the cosmetics and plastics manufacturing. This study aimed to develop an electrochemical sensor (GCE/RGO/AuNP/MIP) based on molecularly imprinted polymers (MIP), using pyrrole (Py) as the monomer, containing gold nanoparticles (AUNP) and reduced graphene oxide (RGO) for determining the isoamyl alcohol, one of fusel oil components. They were conducted electrochemical studies, such as study of scanning speed, to determine system reversibility and diagnose the control of the electrode process. After the electrochemical studies were conducted morphological caractrização by Scanning Electron Microscopy with Electrons Emission Cannon with field effect (SEM-FEG) and electrochemical characterization by spectroscopy Electrochemical Impedance (EIS). After the characterization, the analytical performance of the GCE/RGO/AuNP/MIP sensor was evaluated using a concentration range of 1.0×10-7 to 1.0×10-4 mol L-1, encountering a detection limit 8.2×10-8 mol L-1. Was determined the concentration of isoamyl alcohol in a sample of fusel oil by standard addition method and the value found was 1.6×10-4 mol L-1. The method was validated by recovery test, showing that the sensor is designed promising for use in determining isoamyl alcohol fusel oil.

O Bisfenol A (BPA, acrônimo da língua inglesa - bisphenol A) é uma substância utilizada na fabricação de embalagens alimentícias e resinas odontológicas. Sua toxicidade deve-se ao fato de que, como disruptor endócrino, afeta o sistema reprodutor, cardiovascular, neuro-endócrino e pode apresentar potencial carcinogênico. Em métodos bioanalíticos, o preparo da amostra tem sido requerido para aumentar a seletividade e sensibilidade analítica, através da remoção dos interferentes da amostra biológica e concentração dos analitos, quase sempre presentes em níveis de traços. A microextração em ponteiras (DPX, acrônimo das iniciais em língua inglesa - Disposable Pipette Extraction), baseada no equilíbrio de sorção do soluto com a fase extratora, consiste em uma ponteira padrão de micropipeta modificada, na qual o sorvente está contido livremente entre dois filtros, permitindo rápida extração do analito em diferentes matrizes complexas. Os polímeros de impressão molecular (MIP acrônimo das iniciais em língua inglesa - Molecularly Imprinted Polymer) consistem em uma rede polimérica tridimensional que possui cavidades seletivas para o reconhecimento molecular do analito ou de substâncias de estrutura análoga. Essa rede polimérica é sintetizada ao redor da substância molde (analito), e a cavidade seletiva é formada após a remoção do molde. As vantagens do processo sol-gel para a síntese do MIP são o controle do tamanho e forma das partículas, ajuste da hidrofobicidade e alta estabilidade térmica. No presente trabalho, o MIP foi sintetizado e utilizado como sorvente para a técnica DPX para a determinação de bisfenol A em amostras de urina por cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS, acrônimo das iniciais em língua inglesa - Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry). O MIP foi sintetizado pela via sol-gel utilizando aminopropiltrietoxisilano (APTES) como mônomero funcional e tetraetil-orto-silicato (TEOS) como reagente de ligação cruzada. Como molde foram avaliados o BPA para o MIP, e o tetrabromobisfenol A (TBBPA) para o polímero molecularmente impresso com molécula análoga ao analito (DMIP, acrônimo das iniciais em língua inglesa - Dummy Molecularly Imprinted Polymer). Para avaliar a seletividade do MIP, o polímero não impresso (NIP, acrônimo das iniciais em língua inglesa - Non-imprinted Polymer) foi sintetizado seguindo o mesmo procedimento de síntese do MIP com exceção da adição da molécula molde. Apesar de a capacidade de sorção do MIP ser ligeiramente maior, o DMIP foi selecionado como sorvente para minimizar o efeito de memória. O DMIP foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por espectroscopia vibracional na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR, acrônico das inicias em língua inglesa - Fourier Transform Infrared). Os parâmetros da técnica DPX, tais como, o tempo de equilíbrio de sorção entre a amostra e o sorvente e condições de dessorção foram otimizadas por técnicas quimiométricas. A robustez do DMIP sintetizado via sol-gel foi comprovada pela reutilização deste sorvente por mais de 100 vezes, sem perda da eficiência da extração. O método desenvolvido DPX/GC-MS apresentou linearidade na faixa de 50 a 500 ng mL-1, precisão com CV (coeficientes de variação) entre 4 e 14% e de exatidão com valores de erro padrão relativo (EPR) de -13,6 a 12,3%. O método de referência utilizando a extração líquido-líquido e GC-MS (LLE/GC-MS), faixa de linearidade de 5 a 50 ng mL-1, foi desenvolvido e validado. Embora o método DPX/GC-MS inovador, quando comparado ao LLE/GC-MS, tenha apresentado maior limite de quantificação, apresentou as seguintes vantagens: simplicidade, rapidez e utilização de menores volumes de amostra e de solventes orgânicos na etapa do preparo da amostra / Bisphenol A (BPA) is widely used in food package and dental resins manufacturing. Its toxicity is due to its endocrine disruptor activity that affects the reproductive, cardiovascular, neurological system and may have carcinogenic potential. In bioanalytical methods the sample preparation has been required to increase the selectivity and analytical sensibility by removing the interfering from the biological matrix and concentration of the analytes that are in trace levels most of the times. The disposable pipette extraction (DPX) is based on sorption equilibrium of the analyte between the sample and the extraction phase. It consists in a pipette that contais the sorbent phase freely between two filters. Then, the extraction of the solute from the complex sample occurs quickly. Molecularly imprinted polymer is a tridimensional polimeric network that has selectivity cavities that can recognize an analyte or a substance with a similar structure. The polimeric network is synthesized around to a template molecule and after removing this template, a selective cavity is formed. The advantages of the sol-gel process for the synthesis of MIP are the control of the size and shape of the particles, hydrophobicity adjustment and high thermal stability. In the present study MIP was synthesized and used as sorbent to DPX method for determination of BPA in urine samples by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). Sol-gel methodoly was used to synthesize the polymers. Aminopropyltriethoxysilane (APTES) was used as a functional monomer and tetraethyl orthosilicate (TEOS) as crosslinking reagent. BPA and tetrabromobisphenol A (TBBPA) were evaluated as template to the synthesis of MIP and dummy molecularly imprinted polymer (DMIP) which is a molecularly imprinted polymer that uses a template structurally similar to the analyte. The non-imprinted polymer (NIP) was synthesized following the same procedure that MIP, except for the addition of template. It was made to verify the improvement of selectivity and sensibility of molecularly imprinted polymers. Although the sorption capacity of the MIP is slightly larger, DMIP has been selected as a sorbent in order to minimize the memory effect. The DMIP was characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR). The parameters of DPX, such as time sorption equilibrium between the sample and the sorbent and desorption conditions were optimized by chemometrics. Robustness of DMIP sinthesized by sol-gel process was evidenciated for the reuse of DMIP for more than a 100 times. The developed method DPX/GC-MS showed linearity on the range from 50 to 500 ng ml-1, precision values with coefficient of variation (CV) betweeen 4 and 14% and accuracy with relative standard deviation values (RSD) from -13.6 to 12.3%. The reference method using liquid- liquid extraction and GC-MS (LLE/GC-MS) was developed and validated, showing linearity from 0.5 to 50 ng mL-1. Althout the innovative method DPX/GC-MS has showed limit of quantification larger than LLE/GC-MS, it presents the following advantages: simplicity, rapidy and utilization of smaller volumes of organic solvents on the sample preparation step

A proposta da presente tese foi desenvolver dispositivos inteligentes (língua e nariz eletrônicos/ colorimétrico) de baixo custo para discriminar amostras de alimentos contaminados quimicamente e biologicamente. Um dispositivo \"optoeletrônico\" à base de membranas poliméricas coloridas com indicadores de pH foi utilizado para discriminar compostos voláteis emitidos por micro-organismos (aminas liberadas pelos processos de deterioração dos alimentos e que são produto da descarboxilação de aminoácidos em alimentos predominantemente proteicos). As aminas avaliadas nesse estudo foram: isobutilamina, isopentilamina e trietilamina. O limite de detecção de 5 ppm das aminas foi alcançado utilizando o dispositivo \"optoeletrônico\" e, esse sistema, também foi testado em amostras reais de carne contaminadas obtendo uma boa discriminação das amostras com e sem as aminas. Aminas biogênicas (cadaverina, tiramina e putrescina) também foram testadas obtendo uma separação pelo gráfico de escores. Em uma segunda etapa o dispositivo também foi avaliado para discriminar quatro espécies de bactérias (Klebsiella pneumoniae, Proteus vulgaris, Proteus mirabilis e Escherichia coli) incubadas a 37°C e 25°C. Em ambos os casos o dispositivo inteligente utilizou um smartphone para registrar as imagens que atuou como detector para extração dos dados de RGB das imagens. A partir dessas informações (valores de RGB), as ferramentas quimiométricas PCA (do inglês Principal Component Analysis, Análise de Componentes Principais) e HCA (do inglês Hierarchical Cluster Analysis, Análise de Agrupamentos Hierárquicos) foram utilizadas para discriminar as amostras e a k-NN (do inglês kth Nearest Neighbor, k- vizinhos mais próximos) para validar o método. Em uma terceira etapa, uma língua eletrônica voltamétrica foi fabricada para discriminar amostras de leite adulteradas com melamina, ureia e formaldeído contendo concentrações finais de 0,95; 4,16 e 10,0 mmol L-1, respectivamente. Essa língua voltamétrica foi composta por três eletrodos metálicos: platina, ouro e cobre e dados voltamétricos foram utilizados como dados de entrada para as ferramentas quimiométricas (PCA e HCA). Foram testados três tipos de leite (integral, desnatado e semidesnatado) de três diferentes marcas e todos eles puderam ser discriminados com sucesso. O trabalho também apresenta a utilização de MIPs (polímeros molecularmente impressos - do inglês, molecularly imprinted polymers) como alternativa para detecção e discriminação de alimentos contaminados fazendo uso da impressão (cavidades) de substâncias químicas contaminantes ou das proteínas específicas de cada micro-organismo presente no processo de deterioração dos alimentos / The present thesis aimed at development of low cost smart devices (electronic tongue and colorimetric nose) to discriminate chemically and biologically contamination in food samples. An \"optoelectronic\" plastic-based device with colored membranes contained pH indicator was used to discriminate volatile compounds released by microorganisms, due to the deterioration process of protein in food by the organisms. The amines evaluated in this study were: isobutylamine, isopentylamine and triethylamine, achieving a detection limit of 5 ppm. Such system was also tested in real meat samples contaminated with individual amines obtained a good discrimination of samples with and without studied compounds. Biogenic amines (cadaverine, tyramine and putrescine) were also tested and discriminated. In a second step, the device was also evaluated to discriminate four bacteria species (Klebsiella pneumoniae, Proteus vulgaris, Proteus mirabilis and Escherichia coli) incubated at 37 ° C and 25 ° C. In both cases, a smartphone was used as detector to extract RGB values of the samples. From extracted information (RGB values), the chemometric tools PCA (Principal Component Analysis) and HCA (Hierarchical Cluster Analysis) were used to discriminate samples and k-NN (kth Nearest Neighbor) was evaluated to validate the method. In a third stage, a voltammetric electronic tongue was developed to discriminate adulterated milk samples with melamine, urea and formaldehyde. This voltammetric electronic tongue was fabricated using three working electrodes: platinum, gold and copper and the voltammetric data was used as input data for chemometric tools (PCA and HCA). Three types of milk (whole, skimmed and semi-skimmed) from three different brands were tested and all of them could be successfully discriminated

A proposta da presente tese foi desenvolver dispositivos inteligentes (língua e nariz eletrônicos/ colorimétrico) de baixo custo para discriminar amostras de alimentos contaminados quimicamente e biologicamente. Um dispositivo \"optoeletrônico\" à base de membranas poliméricas coloridas com indicadores de pH foi utilizado para discriminar compostos voláteis emitidos por micro-organismos (aminas liberadas pelos processos de deterioração dos alimentos e que são produto da descarboxilação de aminoácidos em alimentos predominantemente proteicos). As aminas avaliadas nesse estudo foram: isobutilamina, isopentilamina e trietilamina. O limite de detecção de 5 ppm das aminas foi alcançado utilizando o dispositivo \"optoeletrônico\" e, esse sistema, também foi testado em amostras reais de carne contaminadas obtendo uma boa discriminação das amostras com e sem as aminas. Aminas biogênicas (cadaverina, tiramina e putrescina) também foram testadas obtendo uma separação pelo gráfico de escores. Em uma segunda etapa o dispositivo também foi avaliado para discriminar quatro espécies de bactérias (Klebsiella pneumoniae, Proteus vulgaris, Proteus mirabilis e Escherichia coli) incubadas a 37°C e 25°C. Em ambos os casos o dispositivo inteligente utilizou um smartphone para registrar as imagens que atuou como detector para extração dos dados de RGB das imagens. A partir dessas informações (valores de RGB), as ferramentas quimiométricas PCA (do inglês Principal Component Analysis, Análise de Componentes Principais) e HCA (do inglês Hierarchical Cluster Analysis, Análise de Agrupamentos Hierárquicos) foram utilizadas para discriminar as amostras e a k-NN (do inglês kth Nearest Neighbor, k- vizinhos mais próximos) para validar o método. Em uma terceira etapa, uma língua eletrônica voltamétrica foi fabricada para discriminar amostras de leite adulteradas com melamina, ureia e formaldeído contendo concentrações finais de 0,95; 4,16 e 10,0 mmol L-1, respectivamente. Essa língua voltamétrica foi composta por três eletrodos metálicos: platina, ouro e cobre e dados voltamétricos foram utilizados como dados de entrada para as ferramentas quimiométricas (PCA e HCA). Foram testados três tipos de leite (integral, desnatado e semidesnatado) de três diferentes marcas e todos eles puderam ser discriminados com sucesso. O trabalho também apresenta a utilização de MIPs (polímeros molecularmente impressos - do inglês, molecularly imprinted polymers) como alternativa para detecção e discriminação de alimentos contaminados fazendo uso da impressão (cavidades) de substâncias químicas contaminantes ou das proteínas específicas de cada micro-organismo presente no processo de deterioração dos alimentos / The present thesis aimed at development of low cost smart devices (electronic tongue and colorimetric nose) to discriminate chemically and biologically contamination in food samples. An \"optoelectronic\" plastic-based device with colored membranes contained pH indicator was used to discriminate volatile compounds released by microorganisms, due to the deterioration process of protein in food by the organisms. The amines evaluated in this study were: isobutylamine, isopentylamine and triethylamine, achieving a detection limit of 5 ppm. Such system was also tested in real meat samples contaminated with individual amines obtained a good discrimination of samples with and without studied compounds. Biogenic amines (cadaverine, tyramine and putrescine) were also tested and discriminated. In a second step, the device was also evaluated to discriminate four bacteria species (Klebsiella pneumoniae, Proteus vulgaris, Proteus mirabilis and Escherichia coli) incubated at 37 ° C and 25 ° C. In both cases, a smartphone was used as detector to extract RGB values of the samples. From extracted information (RGB values), the chemometric tools PCA (Principal Component Analysis) and HCA (Hierarchical Cluster Analysis) were used to discriminate samples and k-NN (kth Nearest Neighbor) was evaluated to validate the method. In a third stage, a voltammetric electronic tongue was developed to discriminate adulterated milk samples with melamine, urea and formaldehyde. This voltammetric electronic tongue was fabricated using three working electrodes: platinum, gold and copper and the voltammetric data was used as input data for chemometric tools (PCA and HCA). Three types of milk (whole, skimmed and semi-skimmed) from three different brands were tested and all of them could be successfully discriminated

O Bisfenol A (BPA, acrônimo da língua inglesa - bisphenol A) é uma substância utilizada na fabricação de embalagens alimentícias e resinas odontológicas. Sua toxicidade deve-se ao fato de que, como disruptor endócrino, afeta o sistema reprodutor, cardiovascular, neuro-endócrino e pode apresentar potencial carcinogênico. Em métodos bioanalíticos, o preparo da amostra tem sido requerido para aumentar a seletividade e sensibilidade analítica, através da remoção dos interferentes da amostra biológica e concentração dos analitos, quase sempre presentes em níveis de traços. A microextração em ponteiras (DPX, acrônimo das iniciais em língua inglesa - Disposable Pipette Extraction), baseada no equilíbrio de sorção do soluto com a fase extratora, consiste em uma ponteira padrão de micropipeta modificada, na qual o sorvente está contido livremente entre dois filtros, permitindo rápida extração do analito em diferentes matrizes complexas. Os polímeros de impressão molecular (MIP acrônimo das iniciais em língua inglesa - Molecularly Imprinted Polymer) consistem em uma rede polimérica tridimensional que possui cavidades seletivas para o reconhecimento molecular do analito ou de substâncias de estrutura análoga. Essa rede polimérica é sintetizada ao redor da substância molde (analito), e a cavidade seletiva é formada após a remoção do molde. As vantagens do processo sol-gel para a síntese do MIP são o controle do tamanho e forma das partículas, ajuste da hidrofobicidade e alta estabilidade térmica. No presente trabalho, o MIP foi sintetizado e utilizado como sorvente para a técnica DPX para a determinação de bisfenol A em amostras de urina por cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS, acrônimo das iniciais em língua inglesa - Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry). O MIP foi sintetizado pela via sol-gel utilizando aminopropiltrietoxisilano (APTES) como mônomero funcional e tetraetil-orto-silicato (TEOS) como reagente de ligação cruzada. Como molde foram avaliados o BPA para o MIP, e o tetrabromobisfenol A (TBBPA) para o polímero molecularmente impresso com molécula análoga ao analito (DMIP, acrônimo das iniciais em língua inglesa - Dummy Molecularly Imprinted Polymer). Para avaliar a seletividade do MIP, o polímero não impresso (NIP, acrônimo das iniciais em língua inglesa - Non-imprinted Polymer) foi sintetizado seguindo o mesmo procedimento de síntese do MIP com exceção da adição da molécula molde. Apesar de a capacidade de sorção do MIP ser ligeiramente maior, o DMIP foi selecionado como sorvente para minimizar o efeito de memória. O DMIP foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por espectroscopia vibracional na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR, acrônico das inicias em língua inglesa - Fourier Transform Infrared). Os parâmetros da técnica DPX, tais como, o tempo de equilíbrio de sorção entre a amostra e o sorvente e condições de dessorção foram otimizadas por técnicas quimiométricas. A robustez do DMIP sintetizado via sol-gel foi comprovada pela reutilização deste sorvente por mais de 100 vezes, sem perda da eficiência da extração. O método desenvolvido DPX/GC-MS apresentou linearidade na faixa de 50 a 500 ng mL-1, precisão com CV (coeficientes de variação) entre 4 e 14% e de exatidão com valores de erro padrão relativo (EPR) de -13,6 a 12,3%. O método de referência utilizando a extração líquido-líquido e GC-MS (LLE/GC-MS), faixa de linearidade de 5 a 50 ng mL-1, foi desenvolvido e validado. Embora o método DPX/GC-MS inovador, quando comparado ao LLE/GC-MS, tenha apresentado maior limite de quantificação, apresentou as seguintes vantagens: simplicidade, rapidez e utilização de menores volumes de amostra e de solventes orgânicos na etapa do preparo da amostra / Bisphenol A (BPA) is widely used in food package and dental resins manufacturing. Its toxicity is due to its endocrine disruptor activity that affects the reproductive, cardiovascular, neurological system and may have carcinogenic potential. In bioanalytical methods the sample preparation has been required to increase the selectivity and analytical sensibility by removing the interfering from the biological matrix and concentration of the analytes that are in trace levels most of the times. The disposable pipette extraction (DPX) is based on sorption equilibrium of the analyte between the sample and the extraction phase. It consists in a pipette that contais the sorbent phase freely between two filters. Then, the extraction of the solute from the complex sample occurs quickly. Molecularly imprinted polymer is a tridimensional polimeric network that has selectivity cavities that can recognize an analyte or a substance with a similar structure. The polimeric network is synthesized around to a template molecule and after removing this template, a selective cavity is formed. The advantages of the sol-gel process for the synthesis of MIP are the control of the size and shape of the particles, hydrophobicity adjustment and high thermal stability. In the present study MIP was synthesized and used as sorbent to DPX method for determination of BPA in urine samples by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). Sol-gel methodoly was used to synthesize the polymers. Aminopropyltriethoxysilane (APTES) was used as a functional monomer and tetraethyl orthosilicate (TEOS) as crosslinking reagent. BPA and tetrabromobisphenol A (TBBPA) were evaluated as template to the synthesis of MIP and dummy molecularly imprinted polymer (DMIP) which is a molecularly imprinted polymer that uses a template structurally similar to the analyte. The non-imprinted polymer (NIP) was synthesized following the same procedure that MIP, except for the addition of template. It was made to verify the improvement of selectivity and sensibility of molecularly imprinted polymers. Although the sorption capacity of the MIP is slightly larger, DMIP has been selected as a sorbent in order to minimize the memory effect. The DMIP was characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR). The parameters of DPX, such as time sorption equilibrium between the sample and the sorbent and desorption conditions were optimized by chemometrics. Robustness of DMIP sinthesized by sol-gel process was evidenciated for the reuse of DMIP for more than a 100 times. The developed method DPX/GC-MS showed linearity on the range from 50 to 500 ng ml-1, precision values with coefficient of variation (CV) betweeen 4 and 14% and accuracy with relative standard deviation values (RSD) from -13.6 to 12.3%. The reference method using liquid- liquid extraction and GC-MS (LLE/GC-MS) was developed and validated, showing linearity from 0.5 to 50 ng mL-1. Althout the innovative method DPX/GC-MS has showed limit of quantification larger than LLE/GC-MS, it presents the following advantages: simplicity, rapidy and utilization of smaller volumes of organic solvents on the sample preparation step

Orientador: Douglas Soares Galvão / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-31T07:27:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moura_FranciscoAlirioAlmeidaGomesDe_D.pdf: 33020380 bytes, checksum: e40379018df214dbad74041d1e5f6b3e (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: Esse documento apresenta uma coleção de trabalhos realizados dentro do amplo campo de materiais nanoestruturados, focando-se em descrições teóricas analíticas e simulações computacionais de diversos novos materias desse tipo. Uma nova fibra supereslástica e condutora é reportada. Essa fibra altamente esticável (até 1320%) é criada envolvendo-se um núcleo cilíndrico de borracha com uma camada de folha de nanotubos de carbono. O material resultante exibe uma interessante estrutura de enrugamentos hierárquicos na sua superfície, o que lhe garante propriedades elétricas úteis como conservar a sua resistencia constante enquanto esticada. Adicionando-se mais camadas de borracha ou nanotubos podemos obter aplicações como sensores de movimento ou deformação, atuadores/músculos artificiais ativados por corrente ou temperatura e operados reversivelmente por um mecanismo de acoplamento entre tensão e torção. Nós explicamos suas propriedades de condução elétrica e os fenômenos físicos envolvidos em cada uma dessas aplicações. Também desenvolvemos um novo método para o desenho racional de polímeros molecularmente impressos usando dinâmica molecular para simular o processo de impressão molecular e a análise subsequente utilizando experimentos de cromatografia simulada. Obtivemos com sucesso a primeira evidência teórica do mecanismo de impressão exibindo afinidade e seletividade para a substância alvo 17-beta-estradiol. Desenhamos e simulamos uma nova estrutura com formato de piramide em kirigami de grafeno, composta de uma folha de grafeno cortada em um padrão específico a fim de formar uma pirâmide quando sofre tensão na direção normal ao plano. Nós calculamos a resposta dessa estrutura a uma carga estática, quando ela age como uma mola de proporções nanométriacs. Também, utilizando simulações de dinâmica molecular de colisões balísticas, constatamos que a resistência desse material a impactos é ainda maior que de uma folha de grafeno puro, sendo ainda mais leve. Um novo método de reforçar fios de nanotubos de carbono, chamado ITAP, também é reportado. Esse método foi capaz de melhorar a resistencia mecanica do fio em até 1,5 vezes e torná-lo muito mais resistente ao ataque de ácido quando comparado com um fio não tratado. Utilizamos simulações de dinâmica molecular para testar a hipótese de que esse tratamento é suficiente para gerar ligações covalentes entre as paredes externas de nanotubos diferentes, o que seria responsável pelas propriedades do material. Aplicamos um algoritmo genético modificado ao problema do folding de proteínas em um modelo de rede 3D HP. Testamos o algoritmo utilizando um conjunto de sequencias de teste que têm estado em uso pelos últimos 20 anos na literatura. Fomos capazes de melhorar um dos resultados e demonstramos a aplicação e utilidade de operadores não canônicos que evitam a convergência prematura do algoritmo, sendo eles o operador de compartilhamento e efeito maternal / Abstract: This document presents a colection of works done within the broad subject of nano-structured materials, focusing on analytical theoretical descriptions and computational simulations of new kinds of this class of materials. A new superelastic conducting fiber is reported, with improved properties and functionalities. They are highly stretchable (up to 1320%) conducting fibers created by wrapping carbon nanotube sheets on stretched rubber fiber cores. The resulting structure exhibited an interesting hierarchical buckled structure on its surface. By including more rubber and carbon nanotube layers, we created strain sensors, and electrically or thermally powered tensile and torsional muscles/actuators operating reversibly by a coupled tension-to-torsion actuation mechanism. We explain its electronic properties and quantitatively explain the compounded physical effects involved in each of these applications. We also developed a new method for the rational design of molecularly imprinted polymers using molecular dynamics to simulate the imprinting process and subsequent chromatography studies. We successfully obtained the first theoretical evidence of actual imprinting happening under unconstrained simulations showing affinity and selectivity to the target substance 17-beta estradiol. We designed and simulated a new graphene kirigami pyramid structure, composed of a cut graphene sheet in a specific pattern in order to form a pyramid when under stress perpendicular to the plane. We calculated the response to static loading of this structure that acts like a nano-sized spring. Also, with simulated ballistic collisions we obtained increased resistance to impact in comparison with a pure graphene sheet. A new method of strengthening carbon nanotube yarns, called ITAP, consisting of annealing at high temperature in vacuum is reported. This method is shown to increase the mechanical resistance of the wire up to 1.5 times and make it much more resistant to acid corrosion when compared to pristine non-treated wires. We applied a modified genetic algorithm to the protein folding problem using an 3D HP lattice model using known test sequences that have been in use for the last 20 years and obtained an improvement for the best solution found for one of these proteins. Also, the importance of new non-canonical operators that prevent rapid convergence of the algorithm was demonstrated, namely the Sharing and Maternal Effect operators / Doutorado / Física / Doutor em Ciências / 141198/2012-5 / CNPQ

O preparo da amostra é uma das etapas mais importantes em toda a análise química. O isolamento e a concentração dos componentes da amostra são cruciais e busca-se sempre que essas etapas sejam as mais simples e consumam o mínimo possível de tempo e reagentes. Nos últimos anos, um tipo de material tem se mostrado bastante útil para análises químicas a partir de fluidos biológicos, os polímeros molecularmente impressos (MIPs). Os MIPs são sintetizados por reações de polimerização, na presença de uma molécula molde (template). A molécula molde se liga aos monômeros funcionais do polímero durante a reação de polimerização e permanece ligada à superfície das cadeias poliméricas quando a reação se completa. Terminada a polimerização, realiza-se a completa lavagem das moléculas molde, assim, restam na superfície polimérica cavidades tridimensionais complementares à molécula empregada como molde. Essas cavidades permitem a ligação reversível e preferencial da molécula molde ou outras com estrutura química semelhante. A Cannabis sativa é a droga ilícita mais consumida em todo o mundo e nos últimos anos muita atenção tem se voltado a seus efeitos toxicológicos no corpo humano e a aplicações medicinais. Nesta dissertação, foi sintetizado um MIP com a molécula molde catequina para a extração e posterior análise por LC-MS/MS dos canabinóides Δ9-tetrahidrocanabinol (THC), 11-hidroxi-Δ9-tetrahidrocannabinol (THC-OH) e 11-nor-Δ9-tetrahidrocannabinol-9-ácido carboxílico (THC-COOH) em amostras de urina. O MIP produzido foi empacotado em microdispositivo e empregado no preparo das amostras de urina por microextração por sorvente empacotado (MEPS). O método desenvolvido apresentou boa linearidade (valores de r de 0,977 para o THC e 0,994 para THC-OH e THC-COOH). Os limites de detecção e de quantificação foram respectivamente de 5 ng mL-1 e 20 ng mL-1, para os compostos THC e THC-OH, na faixa linear de 25 a 250 ng mL-1. Para o composto THC-COOH os limites de detecção e quantificação alcançados foram de 1 ng mL-1 e 5 ng mL-1, respectivamente, na faixa linear de 5 a 170 ng mL-1. O método apresentou valores razoáveis de precisão entre 3,2% (THC-COOH) e 25,1% (THC) e de exatidão, que variou entre -18,4 e 17,4 (ambos para o THC). O MIP empregado no preparo da amostra mostrou-se mais seletivo e específico do que materiais normalmente empregados para a extração dos canabinoides das amostras de urina, além de a técnica de extração por MEPS apresentar baixo consumo de solventes e amostra para a extração dos analitos e posterior análise por LC-MS/MS. / The sample preparation is one of the most important steps in every chemical analysis. The isolation and concentration of the sample components are crucial and it is always sought that these steps are simple and consume the lowest amount of time and reagents. In the recent years, a type of material has proved to be very useful for chemical analyzes of biological fluids, the molecularly imprinted polymers (MIPs). MIPs are synthesized by polymerization reactions in the presence of a template molecule. The template molecule binds to the functional monomers of the polymer during the polymerization reaction and remains bonded to the surface of the polymeric chains after the reaction is complete. After the polymerization is finished, the complete washing of the template molecules is carried out, thus, three-dimensional cavities, complementary to the molecule used as a template, remain on the polymer surface. These cavities allow the reversible and preferential bonding of the template molecule or others with similar chemical structure. Cannabis sativa is the most commonly consumed illicit drug in the world and in recent years much attention has focused on its toxicological effects on human body and for medical applications. In this master dissertation, a MIP was synthesized with the catechin molecule as template, for extraction and subsequent analysis by LC-MS/MS of the cannabinoids Δ9-tetrahydrocannabinol (THC), 11-hydroxy-Δ9-tetrahydrocannabinol (THC-OH), and 11-nor-Δ9-tetrahydrocannabinol-9-carboxylic acid (THC-COOH) in urine samples. The MIP produced was packed in a microdevice and used in the preparation of the urine samples by microextraction by packed sorbent (MEPS). The developed method showed good linearity (r values of 0.977 for THC and 0.994 for THC-OH and THC-COOH). The detection and quantification limits were respectively 5 ng mL-1 and 20 ng mL-1 for THC and THC-OH in the linear range from 25 to 250 ng mL-1. For the compound THC-COOH the limits of detection and quantification achieved were 1 ng mL-1 and 5 ng mL-1, respectively, in the linear range from 5 to 170 ng mL-1. The method presented reasonable values of precision, between 3.2% (for THC-COOH) and 25.1% (for THC) and displayed accuracy ranging from -18.4 to 17.4 (both for THC). The MIP used in the sample preparation was more selective and specific than other materials usually employed for the extraction of the cannabinoids from the urine samples. The MEPS technique also showed low consumption of solvents and sample for sample preparation, extraction of analytes and subsequent analysis by LC-MS/MS.