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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-4607-8930
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Embargo Date: 2023-12-14
Title: Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas
Alternate title (s): Development of an alternative microfluidic device based on textile threads for electroanalytical applications
Author: Oliveira, Ana Clara Maia
First Advisor: Santos, André Luiz dos
First member of the Committee: Faria, Ronaldo Censi
Second member of the Committee: Petruci, João Flávio da Silveira
Summary: 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.
Keywords: miniaturização
miniaturization
dispositivos microfluídicos
microfluidic devices
nitrito
nitrite
fios têxteis
textile threads
eletroquímica
electrochemistry
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Subject: Química
Análise eletroquímica
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: 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 .
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.706
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/33857
Date of defense: 14-Dec-2021
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