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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41753
ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-6132-4506 |
Document type: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Voltametria de onda quadrada cíclica voltada para determinação sequencial de sulfanilamida e ciprofloxacina em amostras de água utilizando dispositivo eletroquímico obtido por impressão 3D |
Alternate title (s): | Sequential cyclic-square-wave voltammetric determination of sulfanilamide and ciprofloxacin in water samples using a 3D-printed electrochemical device |
Author: | Oliveira, Marina Di |
First Advisor: | Muñoz, Rodrigo Alejandro Abarza |
First member of the Committee: | Silva, Sidnei Gonçalves da |
Second member of the Committee: | Stefano, Jéssica Santos |
Summary: | A ciprofloxacina (CIP) e sulfanilamida (SAD) são antibióticos sintéticos de amplo-espectro, pertencentes as classes das fluoroquinolonas e sulfonamidas, respectivamente, e o consumo excessivo e descarte inapropriado desses fármacos, contribuem para o aumento no nível de contaminação de ambientes aquáticos e, consequentemente, geram riscos à saúde humana. Nesse viés, esse trabalho propõe a fabricação de um sensor eletroquímico a base de negro de fumo/ácido polilático (CB/PLA), fabricado em 3D e submetido a um processo de ativação química/eletroquímica, visando a determinação sequencial de CIP e SAD, pela técnica de voltametria de onda quadrada cíclica (CSWV). A priori, utilizou-se a técnica de voltametria de onda quadrada (SWV), varrendo no sentido anódico, para avaliar a viabilidade de quantificação dos analitos ao explorar seus processos de oxidação (Ox1CIP e Ox1SAD em potenciais próximos de +1,3 V e +1,1 V vs. Ag|AgCl|KCl(sat.), respectivamente). Contudo, ao empregar essa abordagem na análise de amostras de água residuais, o método não apresentou seletividade satisfatória, perdendo a capacidade de diferenciação entre os processos eletroquímicos avaliados. Com isso, empregou-se a técnica de CSWV para viabilizar a quantificação seletiva de CIP e SAD, explorando o processo de oxidação Ox1CIP, na varredura anódica e o processo de redução Red1SAD (próximo de +0,5 V vs. Ag|AgCl|KCl(sat.)) na varredura catódica. Utilizando a técnica CSWV, com parâmetros instrumentais otimizados, foram construídas curvas analíticas de calibração, cujas faixas lineares variaram de 4,96 até 40,61 µmol L-1 (r = 0,9977) para Ox1CIP e de 1,99 até 10,78 µmol L-1 (r = 0,9989) para Red1SAD. Os limites de detecção obtidos para CIP e SAD foram de 0,6 e 0,2 µmol L-1, respectivamente e a sensibilidade aumentou em 25% para a CIP e 60% para a SAD em relação a metodologia baseada na SWV (direção anódica). Ademais, o protocolo CSWV assegurou seletividade satisfatória ao método, considerando que a determinação dos analitos é feita em potenciais distintos. Assim, ao empregar a metodologia desenvolvida em amostras de água (sem etapa de diluição), valores de recuperação satisfatórios foram obtidos (85 – 112 %), sugerindo a acurácia do método. Com isso, esse trabalho mostra uma estratégia que une o uso do eletrodo CB/PLA, fabricado por impressão 3D, com a técnica CSWV e garante uma melhoria na seletividade e na sensibilidade na determinação sequencial de dois contaminantes emergentes, CIP e SAD. |
Abstract: | Ciprofloxacin (CIP) and sulfanilamide (SAD) are synthetic broad-spectrum antibiotics, belonging to the class of fluoroquinolones and sulfonamides, respectively, and the excessive consumption and inappropriate disposal of these pharmacological species contritute to the increase in the level of contamination in aquatic environments and, consequently, generate risk to human health. In this sense, this work proposes the additive manufacture (3D printing) of an electrochemical sensor based on carbon black/polylactic acid (CB/PLA), subjected to an chemical/electrochemical activation process, aiming at the sequential determination os CIP and SAD, using the cyclic square wave voltammetry (CSWV) technique. Initially, the square-wave voltammetry (SWV) was employed, sweeping in the anodic direction, to evaluate the feasibility of quantifying the analytes by exploring their oxidation processes (Ox1CIP and Ox1SAD, at around +1,3 V e +1,1 V vs. Ag|AgCl|KCl(sat.), respectively). However, the method did not present satisfactory selectivity, when applied in wastewater samples, losing the differentiation capacity between the electrochemical processes analyzed. Therefore, the CSWV protocol was used to enable the selective quantification of CIP and SAD, exploring the Ox1CIP oxidation process, in the anodic scan and the Red1SAD reduction process (at around +0,5 V vs. Ag|AgCl|KCl(sat.)), in the cathodic scan. Thus, using the CSWV technique, under optimized intrumental conditions, analytical calibration curves were constructed, whose linear ranges varied from 4,96 to 40,61 µmol L-1 (r = 0,9977) for Ox1CIP and from 1,99 até 10,78 µmol L-1 (r = 0,9989) for Red1SAD. The limits of detection obtained for CIP and SAD were 0,6 and 0,2 µmol L-1, respectively, and the sensitivity increased by 25% for CIP and 60% for SAD in comparison to the methodology based on SWV (anodic direction). Furthermore, the CSWV protocol ensured satisfactory selectivity to the developed method, considering that the determination of the analytes is performed at distinct potentials. Thus, when the methodology is employed on water samples (no dilution step), satisfactory recovery values were obtained (85 – 112 %), suggesting the accuracy of the method. Therefore, this work shows a strategy that combines the use of the 3D printed CB/PLA electrode, with the CSWV technique and ensures an improvement in selectivity and sensitivity in the sequential determination of the two emerging pollutants, CIP and SAD |
Keywords: | Impressão 3D 3D-printing Procedimento de ativação química/eletroquímica Chemical/electrochemical activation procedure Análise de antibióticos Antibiotics analysis Voltametria de onda quadrada cíclica Cyclic square-wave voltammetry |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ELETROANALITICA |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Quote: | OLIVEIRA, Marina Di. Voltametria de onda quadrada cíclica voltada para determinação sequencial de sulfanilamida e ciprofloxacina em amostras de água utilizando dispositivo eletroquímico obtido por impressão 3D. 2024. 38 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Química Industrial) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41753 |
Date of defense: | 26-Apr-2024 |
Appears in Collections: | TCC - Química Industrial |
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