Síntese de polímero molecularmente impresso para pré-concentração e determinação de tetraciclinas em amostras de leite empregando sistema BIA com detecção amperométrica

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dc.contributor.advisorTarley, César Ricardo Teixeira
dc.contributor.authorRocha, Luana Rianne da
dc.contributor.bancaSartori, Elen Julciléia Romão
dc.contributor.bancaMatos, Roberto de
dc.contributor.bancaFigueiredo, Eduardo Costa de
dc.contributor.bancaPereira, Arnaldo César
dc.coverage.extent204 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2025-05-30T13:25:20Z
dc.date.available2025-05-30T13:25:20Z
dc.date.issued2023-05-19
dc.description.abstractA tetraciclina (TC), um antibiótico de amplo espectro utilizados para o tratamento de infecções bacterianas em humanos e animais, bem como agente promotor de crescimento em animais, têm sido considerado um poluente emergente devido à presença de seus resíduos nos alimentos e no meio ambiente, podendo causar disfunções endócrinas, reprodutivas e metabólicas, além de resistência bacteriana em seres humanos. Devido à baixa concentração e complexidade das matrizes, se faz necessária uma etapa de preparação da amostra. Nesse sentido, a extração em fase sólida por impressão molecular (MISPE) se torna atraente devido à adsorção seletiva do o analito alvo pelo polímero, que permite a pré-concentração do analito e limpeza da matriz da amostra. Assim, no presente trabalho, foi desenvolvido um método analítico baseado na pré-concentração off-line de TC usando um polímero molecularmente impresso (MIP) e determinação amperométrica em sistema de análise de injeção em batelada (BIA) empregando um eletrodo impresso de carbono (SPCE) modificado com nanopartículas de ouro. Os parâmetros associados ao sistema BIA, bem como aqueles relacionados à modificação do sensor, foram otimizados para obter maior sinal analítico para TC. As variáveis do sistema BIA, como vazão e volume de injeção foram otimizados obtendo a melhor resposta com velocidade de 123,15 µL s-1 e volume de injeção de 200 µL, enquanto o melhor desempenho do sensor foi obtido aplicando potencial de 1,2 V vs Ag/AgCl e usando 4 mmol L-1 HAuCl4 na modificação do eletrodo. Sob condições otimizadas de BIA e eletroanalítica, a determinação de TC foi realizada obtendo-se um limite de detecção de 3,53 µmol L-1. Com o objetivo de obter menores limites de detecção, bem como melhorar a seletividade do método desenvolvido, um novo polímero molecularmente impresso para TC foi sintetizado usando um método de síntese semi-covalente baseado em uma ligação específica termicamente reversível. Nesta síntese, o complexo molde-monômero foi sintetizado pela reação de isocianato de 3-isopropenil-a,a-dimetilbenzil com TC, onde a TC foi ligada a um grupo vinílico polimerizável por meio de uma ligação uretano termicamente reversível. A remoção da TC por uma simples reação térmica produziu sítios específicos de reconhecimento de tetraciclina na superfície do polímero. O polímero não impresso (NIP) foi sintetizado da mesma forma, sem a presença do molde. Os polímeros foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, adsorção/dessorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura, análise termogravimétrica e ponto de carga zero. Com base nos coeficientes de seletividade relativa (k’), o MIP apresentou maior seletividade para TC e alguns compostos estruturalmente semelhante pertencentes a família das tetraciclinas em relação ao NIP, mesmo tendo uma área específica menor (183,21 m2 g-1) que o NIP (206,12 m2 g-1), indicando que a maior capacidade de adsorção de TC pelo MIP se dá pela impressão química. Estudos de seletividade mostraram que o MIP tem maior seletividade para TC e compostos da família das tetraciclinas (oxitetraciclina e clorotetraciclina), quando comparado em relação ao NIP. Com base nos resultados obtidos no estudo de cinética de adsorção, a porcentagem de remoção aumentou com o tempo, atingindo o equilíbrio de religação em 15 min para ambos os polímeros. Além disso, isotermas de adsorção mostraram capacidade de religação de TC de 76,74 mg g-1 e 38,19 mg g-1 para MIP e NIP, respectivamente. Após a etapa de caracterização, o polímero foi empregado no método MISPE com posterior detecção amperométrica em sistema BIA. O método apresentou faixa linear de 0,011 a 0,300 µmol L-1, limite de detecção e quantificação de 0,003 e 0,011 µmol L-1, respectivamente, e fator de pré-concentração de 214,8 vezes. A precisão intra-dia (n=6) e inter-dia (n=2) do método foi avaliada em termos de repetibilidade para as concentrações 0,03 e 0,10 µmol L-1, obtendo-se desvios padrões relativos entre 1,71 e 3,78% para precisão intra-dia e, 2,81 a 4,38 para a inter-dia. A aplicabilidade do método foi demonstrada realizando análise de tetraciclina, bem como de oxitetraciclina e clorotetraciclina, em diferentes amostra de leite UHT e “in-natura”, com recuperações variando de 93 à 102%.
dc.description.abstractother1Tetracycline (TC), a broad-spectrum antibiotics used for the treatment of bacterial infections in both humans and animals, as well as growth promotion agent in animals, has been considered emerging pollutant due to the presence of its residues in foodstuff and environment, whch may can cause endocrine, reproductive, and metabolic dysfunction in addition to bacterial resistance in human beigns. Due to the low concentration of antibiotic and the complexity of matrices, its mandatory to carry out a sample preparation of sample. In this sence, the molecularly imprinted solid phase extraction (MISPE) due to the selective adsorption of polymer for the target analyte, which allows the preconcentration of the analyte and clean-up of sample matrix. Thus, in the present work, an analytical method was developed based on the off-line preconcentration of TC using a molecularly imprinted polymer and amperometric determination in batch injection analysis system (BIA) using a modified screen-printed carbon electrode (SPCE) with gold nanoparticles. The parameters associated to the BIA system as well as those related to the modification of the screen-printed sensor were optimized in order to obtain a higher analytical signal for TC. The variables of BIA system, such as speed and injection volume were also optimized, obtaining the better response with speed of 123.15 µL s-1 and 200 µL injection volume, while the best sensor performance was obtained by applying a potential of 1.2 V vs Ag/AgCl and using 4 mmol L-1 HAuCl4 on the electrode modification. Under optimized BIA and electrochemical conditions, the determination of TC was performed yielding a detection limit of 3.53 µmol L-1. Aiming to obtain lower detection limits, as well as improve the selectivity of the developed method, a new tetracycline-imprinted polymer was synthesized using a semicovalent method based on a specific thermally reversible bond. In this synthesis, the template-monomer complex was synthesized by the reaction of 3-isopropenyl-a,a-dimethylbenzyl isocyanate with TC, where the template was bonded to a polymerizable vinyl group via a thermally reversible urethane bond. The removal of the template by a simple thermal reaction produced specific tetracycline recognition sites on the polymer surface. The non-imprinted polymer (NIP) was synthesized the same way, without the presence of the template. The polymers were characterized by Fourier transformiInfrared spectroscopy, nitrogen adsorption/desorption, scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis and determination of pointzero charge. Based on the relative selectivity coefficients (k’), the MIP showed higher selectivity towards TC and some structurally similar compounds belonging to the tetracyclines family (oxytetracycline and chlorotetracycline) in relation to NIP, even having a smaller specific area (183.21 m2 g-1) than the NIP (206.12 m2 g-1), indicating that the greatest adsorption capacity of TC by MIP is due to imprinted effect created during synthesis. Selectivity studies showed that MIP has greater selectivity for TC and compounds of the tetracycline’s family, when compared to NIP. Based on the obtained results in adsorption kinetics study, the percent removal increased with time, reaching rebinding equilibrium in 15 min for both polymers. Moreover, adsorption isotherms showed TC-rebinding capacity of 76.74 mg g-1 and 38.19 mg g -1 for IPDMBI-MIP and IPDMBI-NIP, respectively. Upon characterization step, the polymer was used in the MISPE method wirh subsequent amperometric detection in BIA system. The method analytical features provided an analytical curve ranging from 0.011 to 0.300 µmol L-1, limit of detection and quantification of 0.003 and 0.011 µmol L-1, respectively, and preconcentration factor of 214.8-fold. The intraday (n=6) and interday (n=2) precision were evaluated in terms of repeataility for concentration of 0.03 and 0.1 µmol L-1, obtaining relative standard deviations between 1.71 to 3.78% for intraday precision and 2.81 to 4.38% for interday precision. The applicability of the method was demonstrated by performing analysis of tetracycline and other compounds of the family, such as oxytetracycline and chlorotetracycline, in different milk samples, with recoveries varying from 93 to 102%.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18868
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Química
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Química
dc.subjectTetraciclina
dc.subjectExtração em fase sólida
dc.subjectMISPE
dc.subjectBIA
dc.subjectSíntese semicovalente
dc.subjectDetecção amperométrica
dc.subjectAntibióticos
dc.subjectInfecções bacterianas
dc.subjectTratamento
dc.subjectHumanos
dc.subjectAnimais
dc.subjectMeio ambiente
dc.subjectPolímeros
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.cnpqCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsTetracycline
dc.subject.keywordsSolid-phase extraction
dc.subject.keywordsMISPE
dc.subject.keywordsBIA
dc.subject.keywordsSemi covalent approach
dc.subject.keywordsAmeperometric detection
dc.subject.keywordsAntibiotics
dc.subject.keywordsBacterial infections
dc.subject.keywordsTreatment
dc.subject.keywordsHumans
dc.subject.keywordsAnimals
dc.subject.keywordsEnvironment
dc.subject.keywordsPolymers
dc.titleSíntese de polímero molecularmente impresso para pré-concentração e determinação de tetraciclinas em amostras de leite empregando sistema BIA com detecção amperométrica
dc.title.alternativeSynthesis of a molecularly imprinted polymer for preconcentration and determination of tetracyclines in milk samples with amperometric detection in a BIA system
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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