Publicação: Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
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A integração de sistemas microfluídicos baseados em fios têxteis com a detecção eletroquímica
apresenta vantagens como simplicidade, facilidade de miniaturização, baixo consumo de amostra,
baixo custo e inúmeras possibilidades de configurações. Entretanto, a evaporação dos fluídos e,
consequentemente, a dificuldade em se manter a vazão constante são algumas das limitações destes
sistemas. Outro fator importante está relacionado com a necessidade do descarte total destes
sistemas após os estudos. Assim, neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um sistema
microfluídico alternativo à base de fios têxteis fabricado com materiais de baixo custo e acoplado
à detecção amperométrica. Seringas foram empregadas como reservatórios de entrada e saída, os
quais foram fixados em uma placa de polimetilmetacrilato. Fios têxteis foram inseridos em tubos
de polietileno, trazendo benefícios como a diminuição da evaporação do solvente da solução
transportadora e tornando o sistema mais robusto e menos susceptível a contaminações. Ao
conjunto fio/tubo foram acoplados, perpendicularmente, três fios de platina, empregados como
eletrodos de pseudo-referência, trabalho e auxiliar. Ao reservatório de saída foram adicionados
algodões, o que favoreceu a capacidade absorvente do sistema, aumentando a capilaridade, além
de permitir que, após as medidas, o dispositivo fosse reutilizado apenas com a troca do algodão.
Estudos comparativos entre dois tipos de fios têxteis (gaze e barbante) foram realizados e, em
seguida, ferrocianeto foi empregado para a otimização dos principais parâmetros do sistema:
dimensões dos reservatórios de saída e entrada, distância entre injetor e detector, volume e número
máximo de injeções e vazão. Para a avaliação da potencialidade analítica do dispositivo, dopamina,
peróxido de hidrogênio e TBHQ foram empregados como analitos modelo, sendo obtidas
linearidades adequadas (R2 > 0,99) e valores de limites de detecção compatíveis com os relatados
na literatura. Na última etapa, o sistema microfluídico foi utilizado como uma alternativa para a
determinação de nitrito em amostras de salivas artificiais. Estudos de adição e recuperação foram
realizados para uma faixa de concentração de 30-100 µmol L-1
, sendo obtidos valores de
recuperação próximos à 100% (87,9-111%). Desta forma, este trabalho descreve uma ferramenta
analítica promissora de baixo custo, que contorna algumas limitações indicadas na literatura,
apresentando potencialidade para análises em campo, uma vez que descarta o uso de bombas
externas, gera baixas quantidades de resíduos e apresenta um desempenho analítico satisfatório.
Abstract
The integration of thread-based microfluidic devices with electrochemical detection shows
advantages such as simplicity, ease of miniaturization, low sample consumption, low cost, and
numerous possibilities of configurations. However, the fluid evaporation and difficulty in
maintaining a constant flow are some limitations of these systems. In addition, many of these
systems are completely disposable after studies. Thus, in this work, it is proposed the development
of an alternative thread-based microfluidic device manufactured with low-cost materials and
coupled to amperometric detection. Syringes were used as inlet and outlet reservoirs, which were
fixed on a poly(methyl methacrylate) plate. The textile threads were inserted into polyethylene
tubes, resulting in some advantages such as decreased evaporation of the solvent from carrier
solution, making the system more robust and less susceptible to contamination. Three platinum
wires were coupled to the thread/tube set, and they were used as pseudo-reference, work, and
auxiliary electrodes. Cotton was added to the outlet reservoir, favoring the absorbing capacity of
the system, increasing capillary strength, in addition to allowing, after the measurements, the
device to be reused only by changing cotton at the outlet reservoir. Comparative studies between
two types of textile thread (gauze and string) were carried out and the ferrocyanide was employed
for the optimization of the main parameters of the system: dimensions of the inlet and outlet
reservoirs, the distance between injection and detector, volume, and a maximum number of
injections and flow rate. To evaluate the analytical potential of the device, dopamine, hydrogen
peroxide, and TBHQ were used as model analytes, being obtained adequate linearities (R2 > 0.99)
and values of detection limits compatible with those reported in the literature. In the last stage, the
microfluidic system was used for the determination of nitrite in artificial saliva samples. Addition
and recovery studies were conducted for a concentration range of 30-100 µmol L-1
, and recovery
values close to 100% (87.9-111%) were obtained. Thus, this work describes a promising, low-cost
analytical tool that circumvents some limitations indicated in the literature, presenting the potential
for analysis in the field, since it precludes the use of external pumps, drastically reducing the
generation of waste, and has satisfactory analytical performance.
Palavras-chave
miniaturização, miniaturization, dispositivos microfluídicos, microfluidic devices, nitrito, nitrite, fios têxteis, textile threads, eletroquímica, electrochemistry
Citação
OLIVEIRA, Ana Clara Maia. Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas. 2021. 73 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.706 .
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