Sample preparation is often a bottleneck in systems for chemical analysis. The aim of this work was to investigate and develop new techniques to address some of the shortcomings of current sample preparation methods. The goal has been to provide full automation, on-line coupling to detection systems, short sample preparation times and high-throughput. In this work a new technique for sample preparation that can be connected on-line to liquid chromatography (LC) and gas chromatography (GC) has been developed. Microextraction in packed syringe (MEPS) is a new solid-phase extraction (SPE) technique that is miniaturized and can be fully automated. In MEPS approximately 1 mg of sorbent material is inserted into a gas tight syringe (100-250 μL) as a plug. Sample preparation takes place on the packed bed. Evaluation of the technique was done by the determination of local anaesthetics in human plasma samples using MEPS on-line with LC and tandem mass spectrometry (MS-MS). MEPS connected to an autosampler was fully automated and clean-up of the samples took about one minute. In addition, in the case of plasma samples the same plug of sorbent could be used for about 100 extractions before it was discarded. A further aim of this work was to increase sample preparation throughput. To do that disposable pipette tips were packed with a plug of porous polymer monoliths as sample adsorbent and were then used in connection with 96-well plates and LC-MS-MS. The evaluation of the methods was done by the analysis of local anaesthetics lidocaine and ropivacaine, and anti-cancer drug roscovitine in plasma samples. When roscovitine and lidocaine in human plasma and water samples were used as model substances, a 96-plate was handled in about two minutes. Further, disposable pipette tips may be produced at low cost and because they are used only once, carry-over is eliminated.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:37:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 05375.pdf: 5378656 bytes, checksum: 1bcd4f740c38a0583b83231181ad86b3 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:28:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Les vésicules extracellulaires (EVs) apparaissent depuis une dizaine d'années comme de nouveaux biomarqueurs à fort potentiel pour des applications de biopsie liquide. En effet, les EVs portent la signature de leurs cellules émettrices, par le transport de matériel génétique et protéique cellulaire, qui peut être exploité comme outil de diagnostic précoce. L’une des principales limitations actuelles à l'utilisation clinique des EVs est la difficulté à extraire ces nano-objets à partir de biofluides complexes et à standardiser les protocoles de préparation d'échantillon. En effet, de nouvelles technologies sont requises pour effectuer un isolement efficace, bas coût et rapide de sous-populations d'EVs, sans altérer leur intégrité et à partir de faibles volumes d'échantillon. La technique microfluidique de Déplacement Latéral Déterministe (DLD) apparaît comme une des technologies prometteuses pour atteindre ces performances grâce à une purification passive et sans marquage. Les dispositifs de DLD mettent en oeuvre un réseau de piliers générant un tri en taille des particules, et dont les paramètres géométriques permettent de contrôler précisément le diamètre de séparation. Parmi les nombreuses applications de cette technologie dans le secteur biomédical, aucune ne permet pour le moment de réaliser l'extraction complète d'EVs directement à partir du biofluide d'intérêt, sans étapes de purification intermédiaires par centrifugation par exemple. Dans cette perspective, nos développements technologiques ont pour but d'améliorer la fiablilité, l'efficacité et l'intégration des dispositifs de DLD. A partir d'études numériques et expérimentales, nous proposons ici de nouveaux modèles pour anticiper au mieux le comportement des particules lors de la conception de réseaux de DLD. Par ailleurs, dans une approche orientée système, nous proposons également un packaging fluidique des dispositifs de DLD. Plusieurs étapes de tri étant généralement requises pour la purification d’échantillons biologiques, nos développements portent également sur la façon d’interconnecter ces modules au sein d'une configuration en série. Deux applications biologiques sont adressées et démontrent la versatilité de la technologie de DLD : l'isolement de bactéries E. coli à partir de prélèvements sanguins humains - en vue du diagnostic du sepsis - et l'extraction d'EVs dans des milieux de culture cellulaires - avec en perspective la détection d'EVs spécifiques par biopsie liquide. L'étape de préparation d'échantillon ne peut être dissociée de l'étape de caractérisation. C'est pourquoi, l'isolement des EVs devra dans un second temps être couplé à leur analyse au sein d'un dispositif intégré, portable et autonome, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles perspectives vers l'application clinique des recherches actuelles sur les EVs. / Over the past decades, Extracellular Vesicles (EVs) have demonstrated strong potential as new biomarkers for liquid biopsy. Indeed, since EVs are fingerprints of parent cells, they can be exploited as early diagnostic tools. However, owing to their small size and high heterogeneity, EVs are challenging to extract from biofluids. In particular, reproducible and standardized protocols are required to perform fast, efficient, and cost-effective preparation of undamaged EV subpopulations from limited sample volumes. Deterministic Lateral Displacement (DLD) appears to be a promising microfluidic technology for this preparation by means of passive and label-free separation. DLD performs size-based separation of particles around a critical diameter that can be fine-tuned according to design parameters in an array of micropillars. Across the numerous biotechnological applications of DLD, none has yet successfully performed the complete extraction of EVs from unprocessed biofluids. This is the underlying motivation of this thesis, which outlines technological enhancements that make DLD separation more predictable, efficient, and easy-to-integrate. Based on both numerical and experimental developments, predictive models are proposed in order to anticipate particle behavior and to help in the design of efficient DLD devices. In addition to the optimization of single DLD devices, this thesis also addresses the issue of system integration. An innovative approach of serial connection between DLD modules is proposed to address the sequential sorting of particles from a complex biofluid and ensure that there is no loss of function of individual DLD devices when operated alone or in series. Two biological applications illustrate the potential of DLD-based sample preparation systems: the isolation of E. coli bacteria from human blood samples for sepsis diagnostics and the extraction of EVs from cell culture media with the perspective of liquid biopsy applications. And as sample preparation cannot be dissociated from detection or characterization, this thesis moreover highlights the potential integration of DLD in an all-in-one microfluidic device for both sample preparation and analysis of extracted EVs. Such a portable and autonomous device could overcome some of the current limitations with regard to the clinical use of EVs.

137 f. / Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2013-03-27T16:17:33Z No. of bitstreams: 1 TESE_Daniele_V FINAL.pdf: 3318748 bytes, checksum: 5c34e1db8db6c739cde7c6d8b715fac2 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca(anahilda@ufba.br) on 2013-06-05T15:40:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE_Daniele_V FINAL.pdf: 3318748 bytes, checksum: 5c34e1db8db6c739cde7c6d8b715fac2 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-05T15:40:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_Daniele_V FINAL.pdf: 3318748 bytes, checksum: 5c34e1db8db6c739cde7c6d8b715fac2 (MD5) Previous issue date: 2012 / CNPq / Neste trabalho foram desenvolvidos métodos espectrométricos para a determinação de ozônio em águas e elementos traço em leite de coco. A primeira etapa foi desenvolvida, no âmbito de um projeto de doutorado sanduíche, na Faculdade de Farmácia da Universidade do Porto em Portugal e a segunda no Instituto de Química da Universidade Federal da Bahia, Brasil. Na primeira parte do trabalho foi proposto um sistema de análise por injeção sequencial para determinação de O3 em água baseado na quimiluminescência deste com luminol sem a presença de catalisadores. Parâmetros físico-químicos foram estudados para obter o melhor desempenho analítico. O ciclo analítico desenvolvido permitiu a determinação de ozônio em 20 segundos com um consumo de 200 μL de amostra e 200 μL de luminol. O método apresentou boa precisão (RSD < 2,9%) bons limites de detecção e quantificação foram 0,04 e 0,13 mg L-1, respectivamente e a taxa de amostragem foi de cerca de 140 determinações/h. O método desenvolvido foi aplicado para a determinação de ozônio residual em águas e os resultados concordam a 95% de confiança com os fornecidos pelo procedimento de referência, a espectrofotometria no UV-Vis e o teor de ozônio nas diferentes amostras variou entre 0,21 - 1,36 mg L-1. O método analítico proposto representou uma alternativa vantajosa, pois requer um baixo consumo de reagentes e produz um volume reduzido de resíduos. A segunda parte consistiu no desenvolvimento de estratégias para a determinação de constituintes inorgânicos em amostras de leite de coco comercializadas na cidade de Salvador, Bahia. Para a avaliação multielementar foram propostos dois procedimentos de decomposição: em bloco digestor e assistido radiação por micro-ondas. Também foi proposto um procedimento de extração assistida por energia ultrassônica (US). As técnicas espectrométricas empregadas para determinação dos analitos foram: espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) e espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). A eficiência de decomposição foi avaliada considerando os parâmetros acidez e teor de carbono residual. Ferramentas estatísticas, PCA e HCA, evidenciaram que há diferença entre três fornecedores de leite de coco em relação aos analitos determinados após decomposição em forno de micro-ondas, bem como o tipo de embalagem. Para avaliação do US, foram aplicados planejamentos fatorial e Doehlert. A exatidão das metodologias propostas foi verificada com materiais de referência certificados (NIST SRM 8435 e 1549) e teste de adição e recuperação. As faixas de concentração, em μg g-1, para os analitos foram: Ca (10 - 138); Cu (0,15 – 1,7); Fe (0,9 – 4,9); K (97 - 1773); Mg (23 - 206); Mn (0,3 – 3,2); P (116 – 701); Zn (0,4 – 2,2); Cr (0,185 – 0,211), Na (59-1186); Ni (0,113 – 0,133) e Pb (0,0220 - 0,0296). As concentrações dos elementos As, Cd e Co estavam abaixo do limite de quantificação. Os teores dos macro e micronutrientes foram comparados com os valores apresentados na Tabela Brasileira de Composição de Alimentos (TACO) e foi possível perceber que as amostras analisadas apresentam composições diferentes, o que pode ser creditado aos diferentes tipos de solo e processamento. A concentração dos contaminantes estava abaixo do valor máximo permitido pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) / Salvador

Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2014-10-27T17:17:05Z No. of bitstreams: 1 ElecyTese corrigida 30 07 14.pdf: 1118101 bytes, checksum: fcfaf3d2c9511c09fdcaefb24555ec74 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2014-10-29T15:53:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ElecyTese corrigida 30 07 14.pdf: 1118101 bytes, checksum: fcfaf3d2c9511c09fdcaefb24555ec74 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-29T15:53:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ElecyTese corrigida 30 07 14.pdf: 1118101 bytes, checksum: fcfaf3d2c9511c09fdcaefb24555ec74 (MD5) / FAPESB / A mandioca ( Manihot esculenta Crantz) é uma plan ta de origem da América do Sul, tendo como produto principal a farinha de mandioca, que é um alimento rico em carboidratos, fibras, proteína, Ca, P, Na, K e Fe , entre outros. A prod ução de farinha corresponde a 22 % da produção nacional de mandioca e é pro duzida por pequenos produtores. Sendo assim, é oportuno o desenvolvimento de estudos que visam à caracterização da farinha de mandioca quanto à sua composição para se ter um controle de qualidade adequado para consumo. O objetivo deste trabalho foi propor estratégias para a caracterização da farinha de mandioca produzida no E stado da Bahia em função das concentrações de Al, As, Ba, Br, Ca, Cd, Cl, Cu, Fe, I, K, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb e Zn. Em uma primeira etapa foram comparados três procedimentos para o prep aro das amostras : (1) por via úmida com aquecimen to condutivo em bloco digestor, (2) assistido por radiação micro - ondas e (3) por via seca. Os elementos foram determinados por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). Fo i recomendado o procedimento assistido por radiação micro - ondas para determinação da composição elementar nas 24 amostras de farinha de mandioca adquiridas em diferentes localidades do estado da Bahia devido a sua maior eficiência e menor possibilidade de contaminação. Na segunda etapa foi proposto um procedimento para determinação de As, Pb, Cd e Se empregando espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica e detecção simultânea, utilizando a mistura de W e Rh como modificador. Foi possível determinar Pb e Cd em todas as amostras e os resultados obtidos indicaram para concentrações abaixo dos limites estabelecidos pela legislação. Na etapa final foram desenvolvidos estudos preliminares para a determinação de Cl, Br e I por ICP OES. / Cassava (Manihot esculenta Crantz) is a plant of South America, with the main product of cassava flour, which is a food rich in carbohyd rates, fiber, protein, Ca, P, Na, K and Fe. The production flour corresponds 22.1% of national production of cassava and is produced by small producers. Thus, it is desirable to develop studies aimed at characterization of cassava flour in their compositio n to have a quality control suitable for consumption. The objective of this study was to propose strategies for the characterization of cassava flour produced in the state of Bahia in the concentrations of Al, As, Ba, Br, Ca, Cd, Cl, Cu, Fe, I, K, Mg, Mn,N a, Ni, P, Pb and Zn. In a first step we compared three procedures for the preparation: (1) procedures using acids with heat conductive in block digester and (2) assisted by microwave and (3) procedure by calcination. The elements were determined by optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP OES). It was recommended the procedure assisted by microwave radiation to determine the elemental composition in 24 samples of cassava flour acquired in different localities of Bahia state conside ring its greater efficiency and less chance of contamination. In the second step was proposed a procedure for determination of As, Pb, Cd and Se using atomic absorption spectrometry with electrothermal atomization and simultaneous detection using a mixture of Rh and W as chemistry modifier. Lead was determined in all samples and the results indicated concentrations below the limits established by law. In the final stage preliminary studies have been developed for the determination of Cl, Br and I by ICP OES . Further studies should be developed to a greater number of samples in order to establish a more complete profile and contribute to the Table of Food Composition at the regional level

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Essential oils (EOs) are aromatic oily liquids obtained from vegetable materials, which present bactericidal, antioxidant and antifungal properties. Nevertheless, the composition of the EOs can be modified during sample preparation steps, changing their quality and biological activity. The aim of this study was the evaluation of different sample preparation methods grinding, drying and atmosphere and extraction methods on the volume and composition of essential oil from Baccharis articulata (Lam) Pers., called as carqueja. For evaluation of grinding effect cryogenic, knives (with and without cooling) and balls mills were used. For drying four methods based on room drying, oven, freeze and microwave drying were used. For extraction the conventional hydrodistillation (HD) and solvent-free microwave extraction (SFME)were evaluated. The results showed that EO from milled plant with knives provided an EO with a profile similar to the EO from ungrounded plant, while the cryogenic mill resulted in smaller amount of EO due to the smaller particle size obtained leading to the glandular trichomes rupture and losses of EOs. Microwave drying resulted in an EO profile similar with that from fresh plant, the freeze drying provided smaller yield. The extraction time of 45 min with SFME provides yields comparable to those obtained after 4.5h by HD. The injection of O2 during extraction of the EO by microwave heating showed an EO with higher amounts of oxygenated compounds, higher antioxidant activity in comparison to extraction with injection of argon and synthetic air. This study showed that different sample preparation methods could impact the quality of EO. / Óleos essenciais (OEs) são líquidos oleosos aromáticos obtidos a partir de materiais vegetais, que possuem propriedades bactericidas, antioxidantes e antifúngicas. Contudo, a composição dos OEs pode ser alterada nas etapas de preparo de amostra, podendo modificar a sua atividade biológica. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi verificar o efeito de diferentes métodos de preparo da amostra - moagem, secagem e atmosfera e método de extração, no volume e composição do óleo essencial presente nas partes aéreas dede Baccharis articulata (Lam.) Pers., popularmente conhecida como carqueja. Na avaliação do efeito da moagem foram utilizados moinho criogênico, de facas (com e sem refrigeração) e de bolas. Para avaliação da secagem foram utilizados quatro métodos: temperatura ambiente, estufa, liofilização e micro-ondas. Para extração foram avaliadas a hidrodestilação convencional (HD) e a extração assistida por micro-ondas sem solvente (SFME). Os resultados mostraram que o OE da planta moída em facas forneceu o perfil similar ao OE da planta não moída, enquanto que a moagem criogênica resultou em menor quantidade de OE devido ao menor tamanho de partícula obtido que levou a ruptura de tricomas glandulares que armazenam OEs. A secagem por micro-ondas proporcionou ao OE um perfil similar àquele obtido da planta in natura, a liofilização forneceu os menores rendimentos de OE. O tempo de extração de apenas 45 min com SFME forneceu rendimento comparável aquele obtido após 4 h por HD. A injeção de O2 durante a extração de OE pelo aquecimento com micro-ondas apresentou um OE com maiores quantidades de compostos oxigenados, uma maior atividade antioxidante em relação as extrações com injeção de argônio e ar sintético. Este estudo mostra que diferentes métodos de preparo de amostra podem impactar a qualidade de OEs.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:53:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:38:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06003.pdf: 11473213 bytes, checksum: 759e2030493408079cad31ae3d3dd261 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP