Desenvolvimento de uma tinta condutora a base d’água a partir de amido e materiais de carbono para confecção de eletrodos impressos descartáveis para sensoriamento e biossensoriamento

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Freitas, Rafaela Cristina de
Orientador(a): Janegitz, Bruno Campos lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus Sorocaba
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-So
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.14289/22753
Resumo: Screen-printed electrochemical sensors have attracted interest in recent years due to advantages such as reduced cost, ease of use and production, reduced sample volume for analysis and the possibility of miniaturization, and can be practical and produced on a large scale. For this, the use of conductive inks is essential in the manufacturing process of these devices, since the development of a new water-based ink emerges as a sustainable and environmentally friendly alternative, due to the non-use of organic solvents. In this line, the search for new sustainable materials is growing, due to the concern with the increasing disposal of waste. Thus, biopolymers have been highlighted in use in several areas of the industry due to their film-forming capabilities, low toxicity, biodegradability and relatively low cost, where we can highlight amide present in tapioca as a binder to be used in the use of inks. Therefore, in this dissertation, a new formulation of water-based conductive ink was developed, using tapioca, graphite 35% (w/w) and carbon black 10% (w/w), which includes into the concept of the green index metric. From this ink, it was possible to apply to the manufacture of disposable screen-printed electrodes through screen printing, with the devices being used in the determination of uric acid by the differential pulse voltammetry technique, in a linear range of 5.0 to 100 mol L−1 and a limit of detection (LOD) = 0.34 mol L−1. Using the same screen-printed electrode, an electrochemical biosensor was developed with the addition of green coconut fiber to the conductive ink formulation, due to the presence of peroxidase enzyme. Thus, with the biosensor, an analytical curve for hydrogen peroxide was obtained with linear range of 2.3 to 11.4 mmol L−1 with a LOD = 0.61 mmol L1, using the cyclic voltammetry technique. Therefore, in this dissertation it was possible to develop a new and more sustainable water-based conductive ink, as well as its application in the manufacture of screen-printed electrodes, for sensing and biosensing, through the modification of the ink with coconut fiber.
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For this, the use of conductive inks is essential in the manufacturing process of these devices, since the development of a new water-based ink emerges as a sustainable and environmentally friendly alternative, due to the non-use of organic solvents. In this line, the search for new sustainable materials is growing, due to the concern with the increasing disposal of waste. Thus, biopolymers have been highlighted in use in several areas of the industry due to their film-forming capabilities, low toxicity, biodegradability and relatively low cost, where we can highlight amide present in tapioca as a binder to be used in the use of inks. Therefore, in this dissertation, a new formulation of water-based conductive ink was developed, using tapioca, graphite 35% (w/w) and carbon black 10% (w/w), which includes into the concept of the green index metric. From this ink, it was possible to apply to the manufacture of disposable screen-printed electrodes through screen printing, with the devices being used in the determination of uric acid by the differential pulse voltammetry technique, in a linear range of 5.0 to 100 mol L−1 and a limit of detection (LOD) = 0.34 mol L−1. Using the same screen-printed electrode, an electrochemical biosensor was developed with the addition of green coconut fiber to the conductive ink formulation, due to the presence of peroxidase enzyme. Thus, with the biosensor, an analytical curve for hydrogen peroxide was obtained with linear range of 2.3 to 11.4 mmol L−1 with a LOD = 0.61 mmol L1, using the cyclic voltammetry technique. Therefore, in this dissertation it was possible to develop a new and more sustainable water-based conductive ink, as well as its application in the manufacture of screen-printed electrodes, for sensing and biosensing, through the modification of the ink with coconut fiber.Sensores eletroquímicos impressos têm atraído interesse nos últimos anos devido a vantagens, como custo reduzido, facilidade de uso e produção, redução do volume de amostra para análise e possibilidade de miniaturização, podendo ser portáteis e produzidos em larga escala. Para isso, o uso de tintas condutoras é fundamental no processo de fabricação desses dispositivos, visto que, o desenvolvimento de uma nova tinta à base d’água surge como uma alternativa sustentável e ecologicamente correta, devido ao não uso de solventes orgânicos. Nesta mesma linha, é crescente a busca por novos materiais sustentáveis, devido à preocupação com o descarte cada vez maior de lixo. Assim, biopolímeros têm sido destaque no uso em diversas áreas da indústria por suas capacidades de formação de filmes, baixa toxicidade, potencial biodegradação e relativo baixo custo, onde podemos destacar, o amido presente na tapioca como um aglutinante a ser empregado no uso de tintas. Com isso, nesta dissertação foi desenvolvida uma nova formulação de tinta condutora a base d’água, utilizando amido, grafite 35% (m/m) e carbon black 10% (m/m), que se enquadra nos conceitos da métrica de índice verde. A partir desta tinta, foi possível sua aplicação para a fabricação de eletrodos impressos descartáveis através da serigrafia, sendo os dispositivos empregados na determinação de ácido úrico pela técnica voltametria de pulso diferencial, numa faixa linear de 5,0 a 100 mol L−1 e um limite de detecção (LOD) = 0,34 mol L−1. Utilizando-se do mesmo eletrodo impresso, desenvolveu-se um biossensor eletroquímico com adição de fibra de coco verde à formulação da tinta condutora, devido à presença de enzima peroxidase. De modo que, com o biossensor se obteve uma curva analítica para peróxido de hidrogênio com faixa linear de 2,3 a 11,4 mmol L−1 com um LOD = 0,6 mmol L1 por meio da técnica de voltametria cíclica. Portanto, nessa dissertação foi possível desenvolver uma nova tinta condutora a base d’água mais sustentável, assim como, sua aplicação na confecção de eletrodos impressos, para o sensoriamento e biossensoriamento, através da modificação da tinta com fibra de coco.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus SorocabaPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-SoUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessSensores Eletroquímicos DescartáveisTintas Condutoras a Base D’águaTapiocaBiossensores EletroquímicosÁcido ÚricoPeróxido de HidrogênioDisposable Electrochemical SensorsWater-Based Conductive InksElectrochemical BiosensorsUric AcidHydrogen PeroxideCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICADesenvolvimento de uma tinta condutora a base d’água a partir de amido e materiais de carbono para confecção de eletrodos impressos descartáveis para sensoriamento e biossensoriamentoDevelopment of a water-based conductive ink from starch and carbon materials for the production of disposable printed electrodes for sensing and biosensinginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertacao_de_Mestrado___Rafaela_Freitas__2_.pdfapplication/pdf4775975https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/ec1f04c7-4171-48d7-a778-c88f90eb1e71/download0701fa048d56b027806e13b1d357bb65MD59trueAnonymousREADTEXTDissertacao_de_Mestrado___Rafaela_Freitas__2_.pdf.txtDissertacao_de_Mestrado___Rafaela_Freitas__2_.pdf.txtExtracted texttext/plain103322https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d56a387c-17df-4625-a06c-4b7c064c067d/download6496c6f2c81b8b43d182c45371508454MD510falseAnonymousREADTHUMBNAILDissertacao_de_Mestrado___Rafaela_Freitas__2_.pdf.jpgDissertacao_de_Mestrado___Rafaela_Freitas__2_.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3609https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/28a45dab-78fb-435d-9208-11163939666a/download05137949f4c644df520adf6dd6d55f4bMD511falseAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8906https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/19c0b510-8080-479d-ab96-a1b491957d71/downloadfba754f0467e45ac3862bc2533fb2736MD55falseAnonymousREAD20.500.14289/227532025-10-31T03:02:40.940978Zhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/22753https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-10-31T03:02:40Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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