Desenvolvimento de dispositivos eletroquímicos de baixo custo a base de carbono para aplicações eletroanalíticas

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Ferreira, Bruno
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: 3D printing; Biofilamentos condutivos; Conductive biofilaments; Dispositivos eletroquímicos em papel; Electroanalytics; Electrochemical sensors; Eletroanalítica; Impressão 3D; Paper-based electrochemical devices; Sensores eletroquímicos
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-28012026-163126/

Nesse trabalho em forma de tese, é demonstrado que diferentes sensores eletroquímicos de baixo custo podem ser desenvolvidos a partir de técnicas de fabricação rápidas e confiáveis, e emprego de materiais simples e alternativos. Inicialmente, foi desenvolvido um dispositivo eletroquímico integrado por meio da técnica de pencil drawing em uma folha comercial de PVC recoberta com tinta. Esse recobrimento demonstrou não ser necessário o abrasamento da superfície para a deposição do grafite, o que torna o dispositivo ainda mais competitivo para aplicação em sensores eletroquímicos. Além da otimização quanto à utilização de diferentes lápis (2B, 6B e 8B), o dispositivo mostrou uma boa reprodutibilidade associada à resistência/linha de grafite no substrato. O dispositivo foi aplicado à determinação e quantificação de ácido cafeico, apresentando LOD e LOQ de 0,37 e 1,23 µmol/L, respectivamente. O segundo trabalho: a técnica de stencil-printing para fabricação de dispositivos integrados de baixo custo. Nesse trabalho a escolha da melhor plataforma foi empregada baseando-se na corrente de pico anódica obtida e o sensor construído com PVC mostrou um desempenho eletroquímico melhor. O dispositivo foi testado para detecção e quantificação de capsaicina em molho de pimenta e extrato de pimenta caseiro (LOD e LOQ de 0,1 mol/L e 0,31 µmol/L, respectivamente). O terceiro e quarto trabalhos, foram realizados empregando a tecnologia de impressão 3D. No terceiro trabalho, um novo dispositivo ePAD (electrochemical paper device) empregando um filamento sob medida constituído por CB/GRA/rPLA na detecção e quantificação de capsaicina em molho de pimenta LOD e LOQ de 1,21 µmol/L de 3,98 µmol/L). O quarto trabalho, de forma pioneira, foi um bio-filamento fabricado com celulose microcristalina, empregado como matéria-prima para um sensor eltroquímico impresso em 3D para detecção de diversos analitos, entre eles a dopamina que também foi quantificada em amostras de soro humano. O filamento foi extensivamente caracterizado com técnicas eletroquímicas (voltametria cíclica e impedância eletroquímica) além de técnicas físicas como o XPS, MEV e TGA. Para os sensores desenvolvidos foram obtidos valores de LOD e LOQ de 3,0 nmol/L e 0,01 µmol/L, respectivamente.