Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45077
ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-8086-0582
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Prototipagem de células eletroquímicas impressas em 3D miniaturizadas e práticas aplicadas na análise voltamétrica de drogas em amostras forenses e farmacêucas
Alternate title (s): Prototyping of miniaturized and practical 3D Printed electrochemical cells applied to the voltammetric analysis of drugs in forensic and pharmaceutical samples
Author: Novais, Augusto dos Santos
First Advisor: Silva, Rodrigo Amorim Bezerra da
First coorientator: Brocenschi, Ricardo Francisco
First member of the Committee: Takeuchi, Regina Massako
Second member of the Committee: Santos, André Luiz dos
Third member of the Committee: Silva, Tiago Almeida
Fourth member of the Committee: Rocha, Diego Pessoa
Summary: O desenvolvimento de dispositivos eletroanalíticos portáteis são de suma importância para a detecção rápida e no local de drogas lícitas e ilícitas. Nesta tese foram desenvolvidas novas células eletroquímicas impressas em 3D miniaturizadas e versáteis para a eletroanálise de drogas em amostras farmacêuticas e forenses. No segundo capítulo, é proposta a célula SMART-EC3D (Simples, Miniaturizada, Adaptável, Robusta e Transportável). Composta por tampa, base e parafuso, a célula foi fabricada com diferentes técnicas e materiais de impressão 3D, sendo o Polietileno Tereftalato Glicol (PETG) o de melhor custo-benefício. A SMART-EC3D demonstrou adaptabilidade com eletrodos comerciais e alternativos de baixo custo. A viabilidade analítica foi demonstrada com a detecção e/ou determinação voltamétrica das drogas ilícitas apreendidas 3,4-metilenodioximetilanfetamina (MDMA), 2-[4-Iodo-2,5-dimetoxifenil]-N-(2-hidroxibenzil)etanamina (25I-NBOH), dietilamina do ácido lisérgico (LSD) e medicamentos farmacêuticos com histórico de falsificação (tadalafil, sildenafila e paracetamol). No terceiro capítulo foi desenvolvida uma célula miniaturizada (eSMART-EC3D), sendo utilizada com eletrodo de diamante dopado com boro (BDD) para o desenvolvimento de uma metodologia rápida e simples aplicada a triagem e determinação do esteroide anabolizante oximetolona (OXM) em medicamentos apreendidos e urina sintética. A OXM apresentou um pico anódico irreversível em tampão Britton-Robinson (pH 4), associado a um mecanismo de oxidação envolvendo a transferência de dois elétrons e dois prótons. Posteriormente, a OXM foi detectada por voltametria de onda quadrada, com a qual realizou-se a triagem e determinação de OXM em sete amostras apreendidas, sendo os resultados concordantes com a técnica oficial (cromatografia gasosa). Outros cinco anabolizantes não apresentaram interferência. Além disso, valores de recuperação de OXM em urina sintética (89,4 - 110,3%) confirmaram a exatidão do método e a potencialidade para exames antidoping. As duas células propostas se destacam pela robustez, versatilidade, montagem rápida (~30 s), portabilidade, baixo custo ≈ R$ 5 (eSMART-EC3D) e R$ 10 (SMART-EC3D), baixo volume de amostra (100 - 1000 µL) e potencial uso para eletroanálises em campo de amostras sólidas e em solução.
Abstract: The development of portable electroanalytical devices is of utmost importance for the rapid on-site detection of legal and illegal drugs. In this thesis, novel miniaturized and versatile 3D-printed electrochemical cells were developed for the electroanalysis of drugs in pharmaceutical and forensic samples. In the second chapter, the SMART-EC3D cell (Simple, Miniaturized, Adaptable, Robust, and Transportable) is proposed. Comprising a lid, base, and screw, the cell was fabricated using different 3D printing techniques and materials, with polyethylene terephthalate glycol (PETG) offering the best cost-benefit ratio. The SMART-EC3D demonstrated adaptability with both commercial and low-cost alternative electrodes. Its analytical feasibility was demonstrated through the voltammetric detection and/or determination of seized illicit drugs, including 3,4-methylenedioxy-N-methylamphetamine (MDMA), 2-[4-Iodo-2,5-dimethoxyphenyl]-N-(2-hydroxybenzyl)ethanamine (25I-NBOH), lysergic acid diethylamide (LSD), and pharmaceutical drugs with a history of counterfeiting (tadalafil, sildenafil, and paracetamol). In the third chapter, a miniaturized cell (eSMART-EC3D) was developed and employed with a boron-doped diamond (BDD) electrode to establish a rapid and simple methodology for the screening and determination of the anabolic steroid oxymetholone (OXM) in seized pharmaceutical products and synthetic urine. OXM exhibited an irreversible anodic peak in Britton-Robinson buffer (pH 4), associated with an oxidation mechanism involving the transfer of two electrons and two protons. Subsequently, OXM was detected using square-wave voltammetry, enabling the screening and quantification of OXM in seven seized samples, with results consistent with the official technique (gas chromatography). No interference was observed from five other anabolic steroids. Additionally, OXM recovery values in synthetic urine (89.4 – 110.3%) confirmed the accuracy of the method and its potential for anti-doping testing. The two proposed cells stand out for their robustness, versatility, rapid assembly (~ 30 s), portability, low cost (≈ US$ 1 for eSMART-EC3D and US$ 2 for SMART-EC3D), low sample volume requirement (100 – 1000 µL), and potential application for electroanalysis of solid and liquid samples in the field.
Keywords: Controle de qualidade de medicamentos
Esteroides anabolizantes androgênicos (EAAs)
Impressão 3D
Modelagem por deposição fundida (FDM)
Processamento de luz digital (DLP)
Voltametria forense
Pharmaceutical quality control
Anabolic androgenic steroids
3D printing
Forensic voltammetry
Fused deposition modeling (FDM)
Digital light processing (DLP)
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: NOVAIS, Augusto dos Santos. Prototipagem de células eletroquímicas impressas em 3D miniaturizadas e práticas aplicadas na análise voltamétrica de drogas em amostras forenses e farmacêucas. 2025. 136 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.191
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.191
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45077
Date of defense: 21-Feb-2025
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
ODS::ODS 16. Paz, justiça e instituições eficazes - Promover sociedades pacíficas e inclusivas par ao desenvolvimento sustentável, proporcionar o acesso à justiça para todos e construir instituições eficazes, responsáveis e inclusivas em todos os níveis.
Appears in Collections:TESE - Química

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