Preparo de nanocompósitos baseados em nanoestruturas de carbono e polímero funcional visando o desenvolvimento de sensor voltamétrico para determinação de mefedrona

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dc.contributor.advisorTarley, César Ricardo Teixeira
dc.contributor.authorPrete, Maiyara Carolyne
dc.contributor.bancaMatos, Roberto de
dc.contributor.bancaMuñoz, Rodrigo Alejandro Abarza
dc.contributor.bancaRibeiro, Emerson Schwingel
dc.contributor.bancaPereira, Arnaldo César
dc.coverage.extent144 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-08-19T12:15:54Z
dc.date.available2024-08-19T12:15:54Z
dc.date.issued2022-07-10
dc.description.abstractO desenvolvimento de novos métodos de análise de drogas ilícitas possui elevada relevância na área de ciências forenses, bem como para a tomada de decisões acerca de políticas públicas de segurança. Nesse trabalho de tese foram investigados diferentes procedimentos para obtenção de nanocompósitos baseados em óxido de grafeno (GO) e poli(ácido itacônico-co-trimetilpropano trimetacrilato) (poli(AI-TRIM)) visando o desenvolvimento de um método eletroanalítico para a determinação da droga de abuso mefedrona (4-MMC). Foram estudadas três formas de obtenção do nanocompósito polimérico baseado em grafeno: polimerização radicalar livre, polimerização radicalar controlada e mistura de suspensões, utilizando tanto GO, como óxido de grafeno reduzido (rGO). Os materiais de partida e os nanocompósitos obtidos foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, espectroscopia Raman, difratometria de raios-x, análise termogravimétrica e fisissorção de N2. Para a construção do sensor, o eletrodo de carbono vítreo (GCE) foi modificado com a suspensão dos materiais contendo dihexadecil hidrogenofosfato (DHP) pelo método drop-casting, que forma um filme fino na superfície após evaporação do solvente. Estudos de voltametria cíclica com etapa de pré-concentração mostraram que a 4-MMC sofre redução em aproximadamente -1,2 V utilizando GCE modificado com todos os materiais estudados, porém nenhuma resposta foi obtida ao utilizar apenas GCE. Além disso, o GCE modificado com a mistura de suspensões de GO + Poli(AI-TRIM) apresentou melhor resposta do que os outros materiais estudados. As melhores condições experimentais para obtenção do sensor voltamétrico foram obtidas ao utilizar uma suspensão 0,5 mg mL-1 constituída pela mistura GO + poli(Al-TRIM) nas proporções 1:1 (m/m) em DMSO na presença de 0,5 mg mL-1 DHP, medidas em tampão Britton-Robinson 0,01 mol L-1 em pH 6,0 e aplicação de -0,7 V de potencial por 300 s como pré-concentração. Utilizando voltametria de onda quadrada, o sensor voltamétrico apresentou curva analítica na faixa linear de 1,0 a 10,0 µmol L-1 e limite de determinação de 0,75 µmol L-1. A precisão intra-dia (n=6) e inter-dia (n=3) do método foi avaliada em termos de repetibilidade para as concentrações de 1,0, 5,0 e 10,0 µmol L-1, obtendo-se desvios padrões relativos abaixo de 3,8% para precisão intra-dia e abaixo de 4,9% para inter-dia. Possíveis adulterantes como cafeína, benzocaína, paracetamol, cocaína e etilona não interferiram na determinação da 4-MMC. O método proposto foi aplicado em amostras apreendidas simuladas, cuja exatidão foi atestada por HPLC-DAD, bem como amostras de urina sintética, que renderam recuperações variando de 95,8 a 103,9 %.
dc.description.abstractother1The development of new methods for illicit drug analysis is highly relevant in the area of forensic sciences, as well as for decision-making about public security policies. In this thesis dissertation, different procedures were investigated to obtain nanocomposites based on graphene oxide (GO) and poly(itaconic acid-co-trimethylpropane trimethacrylate) (poly(IA-TRIM)) aiming at the development of an electroanalytical method for the determination of the drug of abuse Mephedrone (4-MMC). Three approaches to obtaining the graphene-based nanocomposite were studied: free radical polymerization, controlled radical polymerization via INIFERTER, and suspension mixture, using both GO and reduced graphene oxide (rGO). The starting materials and the obtained nanocomposites were characterized by infrared spectroscopy, scanning and transmission electron microscopy, Raman spectroscopy, x-ray diffractometry, thermogravimetric analysis, and N2 physisorption. For the sensor preparation, the glassy carbon electrode (GCE) was modified with the materials suspension containing dihexadecyl hydrogen phosphate (DHP) by the drop-casting method, which forms a thin film on the surface after evaporation of the solvent. Cyclic voltammetry studies with pre-concentration step showed that 4-MMC is reduced by approximately -1.2 V when using the GCE modified with all materials studied, however, no response was obtained when using the bare GCE. In addition, the GCE modified with the mixture of GO + Poly(IA-TRIM) showed a better response than the other materials studied. The best experimental conditions for 4-MMC determination was achieved by using a 0.5 mg mL-1 suspension constituted by the mixture of GO and poly(IA-TRIM) in the proportions of 1:1 (m/m) in DMSO in the presence of 0.5 mg mL-1 DHP, measured in 0.01 mol L-1 Britton-Robinson buffer at pH 6.0 and applying -0.7 V for 300 s as a pre-concentration step. Using square wave voltammetry, the voltammetric sensor presented an analytical curve with a linear range from 1.0 to 10.0 µmol L-1 and a LOD of 0.75 µmol L-1. The intraday (n=6) and interday (n=3) precision were evaluated in terms of repeatability for concentrations of 1.0, 5.0, and 10.0 µmol L-1, obtaining relative standard deviations lower than 3.8% for intra-day precision and lower than 4.9% for inter-day precision. Possible adulterants such as caffeine, benzocaine, paracetamol, cocaine, and ethylone did not interfere in the determination of 4-MMC. The proposed method was applied to simulated street samples and the accuracy was attested by HPLC-DAD, as well as synthetic urine samples, yielding recoveries ranging from 95.8 to 103.9%.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17222
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.subjectPolimerização radicalar
dc.subjectMistura de soluções
dc.subjectINIFERTER
dc.subjectÓxido de gradeno
dc.subjectDrop-casting
dc.subjectQuímica
dc.subjectFísico-química
dc.subjectNanopartículas
dc.subjectVoltametria
dc.subjectCompósitos poliméricos
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsRadical polymerization
dc.subject.keywordsSolution mixing
dc.subject.keywordsINIFERTER
dc.subject.keywordsGraphene oxide
dc.subject.keywordsDrop-casting
dc.subject.keywordsChemical
dc.subject.keywordsPhysical chemistry
dc.subject.keywordsNanoparticles
dc.subject.keywordsVoltammetry
dc.subject.keywordsPolymeric composites
dc.titlePreparo de nanocompósitos baseados em nanoestruturas de carbono e polímero funcional visando o desenvolvimento de sensor voltamétrico para determinação de mefedrona
dc.title.alternativePreparation of nanocomposites based on carbon nanostructures and functional polymer for the development of a voltammetric sensor for mephedrone determination
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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