Síntese de polímero magnético molecularmente impresso usando a abordagem semi-covalente de impressão química e aplicação na pré-concentração de oxitetraciclina

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dc.contributor.advisorTarley, César Ricardo Teixeira
dc.contributor.authorEffting, Letícia Maria
dc.contributor.bancaBaeta, Bruno Eduardo Lobo
dc.contributor.bancaSousa, Diana Nara Ribeiro de
dc.coverage.extent140 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-08-23T20:25:05Z
dc.date.available2024-08-23T20:25:05Z
dc.date.issued2023-03-06
dc.description.abstractA oxitetraciclina (OTC), é um antibiótico de amplo espectro utilizado para o tratamento de infecções bacterianas na medicina humana e veterinária, considerada um poluente emergente devido à presença de seus resíduos em alimentos de origem animal e no meio ambiente, tornando-se um grave problema de saúde pública pelo aparecimento de microrganismos resistentes a essas substâncias. Devido às baixas concentrações em amostras de interesse ambiental e alimentício, se faz necessária a implementação de uma etapa de pré-concentração/tratamento de amostras para viabilizar a determinação desse antibiótico por técnicas cromatográficas. A extração em fase sólida magnética dispersiva (MDSPE) empregando polímeros magnéticos molecularmente impressos (MMIPs) tem sido utilizada como uma atraente estratégia, devido à adsorção seletiva do analito alvo pelo polímero. Apesar de amplamente utilizada, a MDSPE usando MMIPs tem sido desenvolvida majoritariamente com polímeros molecularmente impressos sintetizados via interação não covalente entre template e monômero funcional. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver um novo método analítico baseado na pré-concentração de OTC em amostras de água e alimentos usando um polímero magnético molecularmente impresso (Fe3O4/SiO2/MIP) e determinação por HPLC-DAD. O caráter inovador do trabalho baseia-se na síntese semi-covalente, em que o complexo template-monômero foi sintetizado pela reação do monômero funcional 3-triethoxisililpropil isocianato (ICPTES) via ligação covalente com a molécula de OTC. A remoção da OTC por clivagem química produziu sítios específicos de reconhecimento de OTC na superfície do polímero. O polímero não impresso (NIP) foi sintetizado substituindo o complexo OTC-ICPTES pelo (3-aminopropil)trietoxissilano (APTES) com o intuito de obter os mesmos grupos funcionais do MIP-magnético. Os materiais sintetizados foram caracterizados por espectroscopia vibracional no infravermelho com reflexão total atenuada (ATR-FTIR), fisiossorção de N2, termogravimetria (TGA), medidas de magnetização (VSM), difratometria de raios-X (XRD), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e de transmissão (TEM). Observou-se área superficial específica de 216,0 m2 g-1 para Fe3O4/SiO2/MIP superior ao Fe3O4/SiO2/NIP (103,6 m2 g-1). A partir de estudos de adsorção competitiva entre OTC/paracetamol, OTC/hidroquinona, OTC/ciprofloxacina, observou-se que o Fe3O4/SiO2/MIP apresentou maior seletividade a OTC frente aos concomitantes e em comparação ao Fe3O4/SiO2/NIP. A capacidade máxima adsortiva (CMA) do Fe3O4/SiO2/MIP é de 8,78 mg g-1 de OTC em água (pH 4,0) e 8,75 mg g-1 em metanol. Comparado com a CMA de outros MMIPs para OTC, o resultado obtido no presente trabalho é considerado satisfatório, em especial pelo reduzido tempo de extração (80 s). O método MDSPE é baseado na pré-concentração de 40,0 mL de padrão/amostra (pH 4,0) auxiliada por vórtex com 10 mg de Fe3O4/SiO2/MIP durante 60 s. A eluição foi realizada com 400 µL da fase móvel do HPLC, ácido oxálico 0,01 mol L-1/acetonitrila (77,5/22,5 v/v). O método apresentou limite de quantificação (LQ) e detecção (LD) de 0,26 µg L-1 e 0,89 µg L-1, respectivamente, e fator de pré-concentração de 90,44 vezes para a OTC. O método foi aplicado visando a determinação de OTC em amostras de água e leite com resultados de recuperação variando entre 94,0 – 99,0 %. A avaliação dos parâmetros analíticos para as demais TCs mostrou que o material apresenta sítios seletivos complementares em forma, tamanho e distribuição espacial as moléculas de TCs, sendo possível a determinação dos análogos estruturais em amostras alimentícias.
dc.description.abstractother1Oxytetracycline (OTC), a broad-spectrum antibiotic utilized for bacterial infections treatment in human and veterinary medicine, has been considered an emerging pollutant due to the presence of its residues in animal-based food and in the environment, becoming a serious public health problem due to the appearing of microorganisms resistant to these substances. Due to the low concentrations in environmental and food interest samples, it is usually necessary to implement a stage of sample preconcentration/treatment to enable the determination of this antibiotic by chromatographic techniques. Magnetic dispersive solid phase extraction (MDSPE) employing magnetic molecularly imprinted polymers (MMIPs) has been utilized as an attractive strategy, due to the selective adsorption of the target by the polymer. Although widely utilized, an MDSPE using MMIPs has been developed mostly with molecularly imprinted polymers synthesized via non-covalent interaction between template and monomer. The present work had as objective to develop a new analytical method based on preconcentration of OTC in water and food samples using a magnetic molecularly imprinted polymer (Fe3O4/SiO2/MIP) and determination by HPLC-DAD. The innovative feature of this work relies upon semi-covalent synthesis, in which the template-monomer complex was synthesized by the reaction of the functional monomer 3-triethoxysilylpropyl isocyanate (ICPTES) via covalent bond with the OTC molecule. Removal of the OTC by chemical cleavage produced specific OTC recognition sites on the polymer surface. The non imprinted polymer was synthesized by replacing the OTC-ICPTES complex for the (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES) with the goal of obtaining the same functional groups of the magnetic-MIP. The synthesized materials were characterized by Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) spectroscopy, physisorption N2, thermogravimetry (TGA), magnetization measurements (VSM), X-ray diffractometry (XRD), scanning electronic microscopy (SEM) and transmission electronic microscopy (TEM). A specific superficial area of 216.0 m2 g-1 was observed for Fe3O4/SiO2/MIP superior to Fe3O4/SiO2/NIP (103.6 m2 g-1). From competitive adsorption studies among OTC/paracetamol, OTC/hydroquinone, OTC/ciprofloxacin, it was observed that the Fe3O4/SiO2/MIP presented greater selectivity to OTC compared to the concomitants and comparison to Fe3O4/SiO2/NIP. The maximum adsorption capacity (MAC) of Fe3O4/SiO2/MIP was 8.78 mg g-1 de OTC in water (pH 4.0) and 8.75 mg g-1 in methanol. Compared to the MAC of other MMIPs for OTC, the result obtained in the present work is considered satisfactory, especially due to the reduced extraction time (80 s). The MDSPE method is based on the preconcentration of 40.0 mL of standard/sample (pH 4.0) vortex-assisted with 10 mg of Fe3O4/SiO2/MIP during 60 s. The elution was performed with 400 µL of the mobile phase of the HPLC, oxalic acid 0.01 mol L-1/acetonitrile (77.5/22.5 v/v). The method presented limit of quantification (LQ) and detection (LD) of 0.26 µg L-1 and 0.89 µg L-1, respectively, and preconcentration factor of 90.44 times. The method was applied to determine OTC in water and milk samples with recovery results ranging from 94.0-99.0 %. The evaluation of the analytical parameters for the other TCs showed that the material presents selective sites that are complementary in shape, size, and spatial distribution to the TCs molecules, making it possible to determine the structural analogues in food samples.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17294
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.subjectAntibiótico
dc.subjectExtração em fase sólida magnética dispersiva
dc.subjectHPLC-DAD
dc.subjectAmostras alimentícias
dc.subjectQuímica
dc.subjectAntibióticos na nutrição animal
dc.subjectInfecções bacterianas
dc.subjectPolímeros semicondutores
dc.subjectExtração (Química)
dc.subjectSaúde pública
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsAntibiotic
dc.subject.keywordsMagnetic dispersive solid phase extraction
dc.subject.keywordsHPLC-DAD
dc.subject.keywordsFood samples
dc.subject.keywordsChemistry
dc.subject.keywordsAntibiotics in animal nutrition
dc.subject.keywordsBacterial infections
dc.subject.keywordsSemiconductor polymers
dc.subject.keywordsExtraction (Chemistry)
dc.subject.keywordsPublic health
dc.titleSíntese de polímero magnético molecularmente impresso usando a abordagem semi-covalente de impressão química e aplicação na pré-concentração de oxitetraciclina
dc.title.alternativeSynthesis of molecularly imprinted magnetic polymer using semi-covalent chemical imprinting approach and application preconcentration of oxytetracycline
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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