Desenvolvimento de plataformas sensoras baseadas em vanadato de bismuto e polímero molecularmente impresso sintetizado sobre nanotubos de carbono para determinação fotoeletroquímica de dopamina

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dc.contributor.advisorTarley, César Ricardo Teixeira
dc.contributor.authorGorla, Felipe Augusto
dc.contributor.bancaLindino, Cleber Antonio
dc.contributor.bancaRichter, Eduardo Mathias
dc.contributor.bancaFerreira, Odair Pastor
dc.contributor.bancaMatos, Roberto de
dc.coverage.extent178 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-08-21T13:46:57Z
dc.date.available2024-08-21T13:46:57Z
dc.date.issued2023-02-28
dc.description.abstractA dopamina (DA) é um neurotransmissor essencial no corpo humano, com atuação em diversos sistemas fisiológicos. Valores além dos limites de referência desse neurotransmissor em fluidos biológicos, tal como urina, podem indicar diversas desordens neurológicas, e até mesmo tumores cerebrais. Dada a importância de sua determinação, neste trabalho foram desenvolvidas plataformas fotoeletroquímicas baseadas na combinação de vanadato de bismuto (BiVO4), sintetizado em ambiente hidrotérmico em diferentes condições de pH, com polímeros molecularmente impressos (MIP) sintetizados na superfície de MWCNT usando as estratégias grafting to e grafting from, visando a determinação de DA em amostra simulada de urina. As técnicas de difratometria de raios X (DRX), espectroscopia de reflectância difusa (ERD), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia na região do infravermelho (FT-IR), análise termogravimétrica (TGA), e fisiossorção de N2 foram aplicadas para caracterização do BiVO4, do MWCNT e dos nanocompósitos de MIPs e seus respectivos NIPs (polímeros não impressos). Para construção do sensor, um eletrodo de carbono vítreo (ECV) foi modificado com um filme compósito formado pela deposição via drop casting de suspensões dos materiais estudados, contendo 1 mg mL-1 de dihexadecil hidrogenofosfato (DHP), preparada em N,N-dimetilformamida. Por meio de estudos da influência do potencial aplicado nos ensaios fotoamperométricos e do tipo, concentração e pH do eletrólito suporte foi possível obter as melhores condições para a análise fotoeletroquímica da DA, as quais foram potencial de + 0,6 V e eletrólito tampão fosfato 0,1 mol L-1 pH 7. Em relação ao sensor fotoeletroquímico, as melhores respostas de fotocorrente foram obtidas empregando o ECV modificado com filme contendo BiVO4 na fase monoclínica, na concentração 3,5 mg mL-1, em conjunto com os nanocompósitos MIPs sintetizados com o monômero ácido acrílico (AA) por meio da estratégia de síntese controlada em superfície (MIP-AA-INI) ou síntese por polimerização radicalar livre (MIP-AA-PRL), ambos na concentração 0,1 mg mL-1. Os monômeros ácido metacrílico e ácido itacônico também foram avaliados na síntese dos nanocompósitos MIPs e NIPs, porém com desempenho inferior aos sintetizados com AA. As respostas fotoeletroquímicas para a molécula de DA nos sensores modificados com os MIPs foram superiores àquelas obtidas com os respectivos NIPs. O método proposto utilizando o sensor ECV/BiVO4/MIP-AA-PRL apresentou limite de detecção (LD) de 31,1 nmol L-1, faixa linear de 103,6 a 2500 nmol L-1, e a precisão intra-dia (n = 6) e inter-dia (n = 2) variou entre 3,6 e 6,7 % e 3,7 e 5,3 %, respectivamente. Com o sensor ECV/BiVO4/MIP-AA-INI foram obtidos LD de 2,9 nmol L-1, faixa linear de 9,7 a 150 nmol L-1 e a precisão intra-dia e inter dia variou entre 2,2 e 5,1 % e 2,6 e 4,4 %, respectivamente. Por meio da análise competitiva de DA com as moléculas epinefrina, norepinefrina, ácido ascórbico, ácido cítrico, ácido úrico, creatina e ureia foi possível atestar a ausência de interferência e a eficiência da impressão química tanto para o MIP-AA-INI quanto para o MIP-AA-PRL. O método desenvolvido com ambos os sensores foi aplicado em amostra simulada de urina, sem efeito de matriz
dc.description.abstractother1Dopamine (DA) is an essential neurotransmitter in the human body, playing a role in various physiological systems. Values beyond the reference limits of this neurotransmitter in biological fluids, such as urine, can indicate various neurological disorders, and even brain tumors. Given the importance of its determination, photoelectrochemical platforms based on the combination of bismuth vanadate (BiVO4), synthesized in a hydrothermal environment under different pH conditions, with molecularly imprinted polymers (MIP) synthesized onto MWCNT surface using the grafting to and grafting from strategies, aiming at the determination of dopamine (DA) in a simulated urine sample was developed in this study. X-ray diffraction (XRD), diffuse reflectance spectroscopy (DRE), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetric analysis (TGA), and physisorption of N2 were applied to characterize the BiVO4, the MWCNT, the MIPs nanocomposites, and their respective NIPs (non-imprinted polymers). The sensor was built by the modification of a glassy carbon electrode (GCE) with a composite film formed by the deposition, via drop casting, of suspensions containing the studied materials, dihexadecyl hydrogen phosphate (DHP) at 1 mg mL-1, and prepared in N,N-dimethylformamide. Through studies of the influence of the applied potential in photoamperometric analysis, and the type, concentration, and pH of the support electrolyte, it was possible to achieve the best conditions for the photoelectrochemical analysis of DA, which were a potential of 0.6 V and phosphate buffer 0.1 mol L-1 pH 7 as support electrolyte. Regarding the photoelectrochemical sensor, the best photocurrent responses were obtained using the GCE modified with a film containing monoclinic BiVO4, at a concentration of 3.5 mg mL-1, and the nanocomposites MIPs synthesized with the acrylic acid (AA) monomer through the surface-controlled strategy (MIP-AA-INI) or synthesis by free radical polymerization (MIP-AA-PRL), both at a concentration of 0.1 mg mL-1. The methacrylic acid and itaconic acid monomers were also evaluated in the synthesis of MIPs and NIPs nanocomposites, but with lower performance than those synthesized with AA. The photoelectrochemical responses for dopamine in sensors modified with MIPs were higher when compared to those obtained with the respective NIPs. The proposed method using the ECV/BiVO4/MIP-AA-PRL sensor showed a limit of detection (LD) of 31.1 nmol L-1, a linear range of 103.6 to 2500 nmol L-1, and intra-day (n = 6) and inter-day (n = 2) ranges between 3.6 and 6.7% and 3.7 and 5.3%, respectively. Using the ECV/BiVO4/MIP-AA-INI sensor, the LD was 2.9 nmol L-1, the linear range was 9.7 up to 150 nmol L-1, and the intra-day and inter-day precision varied between 2.2 and 5.1% and 2.6 and 4.4%, respectively. Through the competitive analysis of DA with epinephrine, norepinephrine, ascorbic acid, citric acid, uric acid, creatine, and urea, it was possible to attest the absence of interference in analysis and the efficient chemical impression both for the MIP-AA-INI and for the MIP-AA-PRL. The method developed with both sensors was applied to a simulated urine sample, without matrix interference
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17246
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.subjectMIP
dc.subjectGrafting
dc.subjectBiVO4
dc.subjectSensor fotoeletroquímico
dc.subjectUrina sintética
dc.subjectQuímica analítica
dc.subjectPolímeros
dc.subjectNanopartículas
dc.subjectCompostos orgânicos
dc.subjectNanotubos de carbono
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsMIP
dc.subject.keywordsGrafting
dc.subject.keywordsBiVO4
dc.subject.keywordsPhotoelectrochemical sensor
dc.subject.keywordsSynthetic urine
dc.subject.keywordsAnalytical chemistry
dc.subject.keywordsPolymers
dc.subject.keywordsNanoparticles
dc.subject.keywordsOrganic compounds
dc.subject.keywordsCarbon nanotubes
dc.titleDesenvolvimento de plataformas sensoras baseadas em vanadato de bismuto e polímero molecularmente impresso sintetizado sobre nanotubos de carbono para determinação fotoeletroquímica de dopamina
dc.title.alternativeDevelopment of sensing platforms based on bismuth vanadate and molecularly imprinted polymer synthesized onto carbon nanotubes surface for photoelectrochemical determination of dopamine
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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