Desenvolvimento de sensores impressos e descartáveis para a detecção de compostos de importância ambiental e biológica

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Andreotti, Isabela Aparecida de Araujo
Orientador(a): Janegitz, Bruno Campos lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia - PPGBiotec
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://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/11875
Resumo: Disposable electrochemical sensors have attracted the attention of the scientific community given its advantages, such as large-scale production with relatively low cost and reduced sample volume. In this context, the technique of printed electrodes has been widely used in electroanalytical for the development of new sensing platforms and in the improvement of their performances. With the objective of developing disposable sensors with low relative cost, through the printing technique, two conductive inks were developed: one from nail polish (NP) for nails and graphite (GP) and another paint from stained glass varnish (GV) and graphite. As a substrate of the sensor, we used PET from bottles of drinks that would be discarded. After the development of the conductive ink, the morphological and electrochemical characterization of GP-NP / PET and GP-GV / PET devices were performed. To verify the functionality of the sensors, hydroquinone (HQ), serotonin (5-HT), epinephrine (EP) and estriol (E3) were chosen as analytes. The scanning electron microscopy characterization of GP-NP / PET and GP-GV / PET revealed that the inks have a homogeneous, rough and porous surface, characteristics that help increase the surface area of the working electrode. Using the square-wave voltammetry technique, the GP-NP / PET sensor presented a linear response in the concentration range of 5.0 × 10−6 to 1.0 × 10−4 mol L−1 with a detection limit of 1.2 × 10−8 mol L−1 for HQ, 5,0 × 10−5 to 1,0 × 10−4 mol L−1 with a detection limit of 3,1 × 10−7 mol L−1 for 5-HT and 1.0 × 10−7 to 5.0 × 10−5 mol L−1 with a detection limit of 1 × 10−7 mol L−1 for EP. For the GP-GV/PET device, 1.0 × 10−7 at 8.0 × 10−6 mol L−1 to was obtained with a detection limit of 1 × 10−8 mol L−1 for E3. The devices detected the analytes in environmental, pharmaceutical and biological samples. In this way, the inks developed are interesting for the application in disposable sensors, given their characteristics as homogeneity while liquid, and physical stability after drying, not breaking, following the flexibility of the substrate.
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With the objective of developing disposable sensors with low relative cost, through the printing technique, two conductive inks were developed: one from nail polish (NP) for nails and graphite (GP) and another paint from stained glass varnish (GV) and graphite. As a substrate of the sensor, we used PET from bottles of drinks that would be discarded. After the development of the conductive ink, the morphological and electrochemical characterization of GP-NP / PET and GP-GV / PET devices were performed. To verify the functionality of the sensors, hydroquinone (HQ), serotonin (5-HT), epinephrine (EP) and estriol (E3) were chosen as analytes. The scanning electron microscopy characterization of GP-NP / PET and GP-GV / PET revealed that the inks have a homogeneous, rough and porous surface, characteristics that help increase the surface area of the working electrode. Using the square-wave voltammetry technique, the GP-NP / PET sensor presented a linear response in the concentration range of 5.0 × 10−6 to 1.0 × 10−4 mol L−1 with a detection limit of 1.2 × 10−8 mol L−1 for HQ, 5,0 × 10−5 to 1,0 × 10−4 mol L−1 with a detection limit of 3,1 × 10−7 mol L−1 for 5-HT and 1.0 × 10−7 to 5.0 × 10−5 mol L−1 with a detection limit of 1 × 10−7 mol L−1 for EP. For the GP-GV/PET device, 1.0 × 10−7 at 8.0 × 10−6 mol L−1 to was obtained with a detection limit of 1 × 10−8 mol L−1 for E3. The devices detected the analytes in environmental, pharmaceutical and biological samples. In this way, the inks developed are interesting for the application in disposable sensors, given their characteristics as homogeneity while liquid, and physical stability after drying, not breaking, following the flexibility of the substrate.Os sensores eletroquímicos descartáveis têm chamado a atenção da comunidade científica dado suas vantagens, como produção em larga escala com custo relativamente baixo e redução do volume de amostra. Neste contexto, os eletrodos impressos tem sido amplamente empregada na eletroanalítica para o desenvolvimento de novas plataformas de sensoriamento e na melhoria de suas performances. Com o objetivo de desenvolver sensores descartáveis com baixo custo relativo, através da técnica de impressão, desenvolveram-se duas tintas condutoras: uma a partir de esmalte para unhas (NP, do inglês nail polish) e grafite (GP, do inglês grafite) e outra tinta a partir de verniz vitral (GV, do inglês glass varnish) e grafite. Como substrato do sensor, utilizamos PET oriundo a partir de garrafas de refrigerantes que seriam descartadas. Após o desenvolvimento das tintas condutoras, realizou-se as caracterizações morfológicas e eletroquímicas dos dispositivos GP-NP/PET e GP-GV/PET. Para verificar a funcionalidade dos sensores, escolheu-se a hidroquinona (HQ), serotonina (5-HT), epinefrina (EP) e estriol (E3) como analitos. A caracterização por microscopia eletrônica de varredura do GP-NP/PET e do GP-GV/PET revelou que as tintas possuem uma superfície homogênea, rugosa e porosa, características que ajudam a aumentar a área superficial do eletrodo. Utilizando a técnica de voltametria de onda quadrada, o sensor GP-NP/PET apresentou uma resposta linear na faixa de concentração de 5,0 × 10−6 a 1,0 × 10−4 mol L−1 com um limite de detecção de 1,2 × 10−8 mol L−1 para HQ; 5,0 × 10−5 mol L−1 a 1,0 × 10−4 mol L−1 com um limite de detecção de 3,1 × 10−7 mol L−1 para 5-HT, e 1,0 × 10−7 mol L−1 a 5,0 × 10−5 mol L−1 com um limite de detecção de 1 × 10−7 mol L−1 para EP. Já, para o dispositivo GP-GV/PET, obteve-se 1,0 × 10−7 mol L−1 a 8,0 × 10−6 mol L−1 com um limite de detecção de 1 × 10−8 mol L−1 para E3. Os dispositivos detectaram os analitos em amostras ambientais, farmacêuticas e biológicas. As tintas desenvolvidas são interessantes para a aplicação em sensores descartáveis, dado suas características como homogeneidade enquanto líquida e estabilidade física após a secagem, não quebrando, acompanhando a flexibilidade do substrato.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: 1687539porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia - PPGBiotecUFSCarCC0 1.0 Universalhttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/info:eu-repo/semantics/openAccessTinta condutoraSensor descartávelSensor eletroquímicoHidroquinonaEstriolConductive inkDisposable sensorElectrochemical sensorHydroquinoneCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ELETROANALITICADesenvolvimento de sensores impressos e descartáveis para a detecção de compostos de importância ambiental e biológicaDevelopment of printed and disposable sensors for the detection of compounds of environmental and biological importanceinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis600600c1bc3574-4759-489b-8fde-5296d60427adreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8701https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d16ab28b-fdf4-4f2a-985e-d1215bce78ae/download42fd4ad1e89814f5e4a476b409eb708cMD56falseAnonymousREADORIGINALAndreotti_Corrigida.pdfAndreotti_Corrigida.pdfapplication/pdf4192290https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/3b66a9e7-87cc-40d1-850d-20087f28a19a/download83b9bd1adc9b1eee211b0bbf6637e570MD55trueAnonymousREADCarta-Comprovante-Orientador.pdfCarta-Comprovante-Orientador.pdfapplication/pdf372361https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/98eb8655-33d9-4779-8b03-eb92f2714794/downloade7ca19d9e227887292eb1837da80a969MD52falseAnonymousREADTEXTAndreotti_Corrigida.pdf.txtAndreotti_Corrigida.pdf.txtExtracted texttext/plain158988https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/ef8dbd7a-97f3-4c40-a8f6-672f1fc85a3b/download6773f1c73d2a7ea1f0b428c54b7b197dMD511falseAnonymousREADCarta-Comprovante-Orientador.pdf.txtCarta-Comprovante-Orientador.pdf.txtExtracted texttext/plain1607https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/35a06f7d-d151-45ba-91bb-7d2243094df1/download98cae660cc0cf6817810313769a84727MD513falseAnonymousREADTHUMBNAILAndreotti_Corrigida.pdf.jpgAndreotti_Corrigida.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6013https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/43caa5a1-1566-45f3-8269-eac950dbdc6a/downloadda21bcacad3d6c1fff1d94ed07a75949MD512falseAnonymousREADCarta-Comprovante-Orientador.pdf.jpgCarta-Comprovante-Orientador.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5707https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/9adeaadd-f460-4432-bcbb-876d6959a2a2/download411c6a96658fb1fe801deb970ff261b1MD514falseAnonymousREAD20.500.14289/118752025-02-05 19:19:37.749http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/CC0 1.0 Universalopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/11875https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-05T22:19:37Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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