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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/47985| ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-6132-4506 |
| Document type: | Dissertação |
| Access type: | Acesso Aberto |
| Title: | Caneta de plasma de ar atmosférico para modificação de eletrodos serigrafados: análise de paracetamol e codeína em saliva e fármacos |
| Alternate title (s): | Atmospheric air plasma pen for modifying screen-printed electrodes: analysis of paracetamol and codeine in saliva and pharmaceuticals |
| Author: | Di-Oliveira, Marina |
| First Advisor: | Munoz, Rodrigo Alejandro Abarza |
| First member of the Committee: | Souza, Djenaine De |
| Second member of the Committee: | Janegitz, Bruno Campos |
| Summary: | Eletrodos fabricados pela técnica de serigrafia (do inglês, screen-printed electrodes, SPEs) são amplamente utilizados como sensores eletroquímicos. Esses sistemas contém os três eletrodos (eletrodo de trabalho, referência e contra eletrodos) em um mesmo substrato planar a partir da deposição de tintas condutoras formadas por um compósito contendo um ligante orgânico (aglutinante) e um material condutor, tipicamente pó de grafite ou, mais recentemente, filmes de diamante dopado com boro (BDD). Embora os resultados empregando SPEs como sensores sejam promissores, o eletrodo de trabalho dos SPEs frequentemente requer tratamento de sua superfície para melhorar o desempenho eletroquímico. Neste contexto, o tratamento com plasma se destaca como uma abordagem promissora e sem a necessidade do uso de reagentes, compatível com uma ampla variedade de materiais de eletrodo. Neste trabalho, foi proposto o uso de uma caneta portátil de plasma de ar atmosférico para tratar de forma eficiente diferentes superfícies carbonáceas, especificamente eletrodos à base de grafite (G-SPE, sp²) e de BDD (BDD-SPE, sp³), em SPEs. As análises utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM, do inglês atomic force microscopy) revelaram mudanças na superfície do eletrodo após o tratamento com plasma. Análises por espectroscopia Raman e de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS, do inglês X-ray photelectron spectroscopy) demonstraram aumento do teor de carbono sp² nas superfícies de ambas as superfícies de SPEs investigadas. Além disso, caracterizações eletroquímicas obtidas por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS, do inglês electrochemical impedance spectroscopy) mostraram uma redução na resistência de transferência de carga (Rct), e um aumento na constante de troca eletrônica heterogênea (k0) para os SPEs tratados. O desempenho eletroquímico foi avaliado por voltametria cíclica em solução de 0,50 mmol L⁻¹ de diferentes espécies eletroativas. Para determinar a viabilidade do método proposto, o G-SPE tratado com plasma foi utilizado para a determinação simultânea de paracetamol (PAR) e codeína (COD) em formulações farmacêuticas e saliva sintética. Empregando os eletrodos tratados, foram obtidas faixas lineares de resposta de 1,00–9,00 µmol L⁻¹ (LOD = 0,15 µmol L⁻¹) para PAR e 1,00–80,00 µmol L⁻¹ (LOD = 0,71 µmol L⁻¹) para COD. Estudos de adição e recuperação apresentaram valores entre 81–116% para saliva e de 90–107% para amostras farmacêuticas, indicando que não há efeito destas matrizes no método analítico. Além disso, tratamento com caneta de plasma também possibilitou a regeneração de eletrodos antigos (armazenados por anos) de G-SPE e BDD-SPE. |
| Abstract: | Screen-printed electrodes (SPEs) are widely employed as electrochemical sensors. These three-electrode systems (working, reference, and counter electrodes) involve the preparation of a substrate and the deposition of a composite consisting of an organic binder and a conductive material, typically graphite powder or, more recently, boron-doped diamond (BDD) films. Although the use of SPEs as sensors has shown promising results, they often require surface treatment to enhance electrochemical performance. In this context, plasma stands out as a promising, reagent-free approach compatible with a wide range of electrode materials. In this work, we propose the use of a handheld atmospheric air plasma pen to efficiently (2 min) treat different carbonaceous surfaces, specifically graphite-based electrodes (G-SPE, sp²) and BDD-based electrodes (BDD-SPE, sp³). Scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) analyses revealed surface changes after plasma treatment. Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) demonstrated an increase in the sp² carbon content on both types of SPE surfaces. Furthermore, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements showed a decrease in charge transfer resistance (Rct) and an increase in the heterogeneous electron transfer rate constant (k0) for plasma-treated SPEs. Electrochemical performance was evaluated by cyclic voltammetry in 0.50 mmol L⁻¹ solutions of different electroactive species. To assess the feasibility of the proposed method, plasma-treated G-SPE was employed for the simultaneous determination of paracetamol (PAR) and codeine (COD) in pharmaceutical formulations and synthetic saliva. Using treated electrodes, linear response ranges of 1.00–9.00 µmol L⁻¹ (LOD = 0.15 µmol L⁻¹) for PAR and 1.00–80.00 µmol L⁻¹ (LOD = 0.71 µmol L⁻¹) for COD were obtained. Recovery studies yielded values ranging from 81–116% for saliva and 90–107% for pharmaceutical samples, indicating that the method is accurate and suitable for the analysis of these matrices. Additionally, treatment with the plasma pen also enabled the regeneration of aged G-SPE and BDD-SPE electrodes. |
| Keywords: | Sensor eletroquímico Electrochemical sensor Paracetamol Paracetamol Opioides Opioids Fluido oral Oral fluid Formulações farmacêuticas Pharmaceutical formulations Tratamento com plasma de ar atmosférico Atmospheric air plasma treatment |
| Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ELETROANALITICA |
| Subject: | Química Eletroquímica Acetaminofen |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Química |
| Quote: | DI-OLIVEIRA, Marina. Caneta de plasma de ar atmosférico para modificação de eletrodos serigrafados: análise de paracetamol e codeína em saliva e fármacos . 2025. 122 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.11 |
| Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.11 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/47985 |
| Date of defense: | 19-Dec-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. |
| Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Química |
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| File | Description | Size | Format | |
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| CanetaPlasmaAr.pdf | Dissertação | 4.91 MB | Adobe PDF | ![]() View/Open |
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