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Tipo de documento: Tese
Tipo de acceso: Acesso Aberto
Título: Plataformas eletroquímicas de baixo custo produzidas em laboratório para a determinação de antibióticos em matrizes farmacêuticas, alimentares e ambientais
Título (s) alternativo (s): Low-cost electrochemical platforms produced in the laboratory for the determination of antibiotics in pharmaceutical, food, and environmental matrices
Autor: Boane, Anastácio Armando
Primer orientador: Richter, Eduardo Mathias
Primer miembro de la banca: Silva, Rodrigo Amorim Bezerra da
Segundo miembro de la banca: Nossol, Edson
Tercer miembro de la banca: Silva, Tiago Almeida
Cuarto miembro de la banca: Stefano, Jéssica Santos
Resumen: O desenvolvimento e a aplicação de plataformas eletroanalíticas simples, rápidas e de baixo custo são essenciais para a determinação de antibióticos em diferentes matrizes amostrais. Neste trabalho, foram propostas e avaliadas três abordagens distintas para a quantificação de antibióticos em amostras farmacêuticas, alimentares e ambientais, com foco em estratégias que aliam seletividade, sensibilidade e viabilidade operacional. Na análise farmacêutica, empregou-se a técnica de análise por injeção em batelada com detecção amperométrica (BIA-AD) e eletrodo de diamante dopado com boro (BDD) para a determinação sequencial de amoxicilina (AMX) e clavulanato de potássio (CLA). A estratégia analítica consistiu na aplicação de dois pulsos de potencial sequenciais (+1,3 V e +1,8 V), permitindo a quantificação seletiva da AMX em +1,3 V e oxidação de ambos (AMX + CLA) em +1,8 V. O acesso à corrente de oxidação do CLA foi obtido por subtração, com uso de fator de correção. O método apresentou elevada frequência analítica (>200 injeções/hora), excelente precisão (RSD < 1,3%) e limites de detecção de 0,31 μmol·L⁻¹ para AMX e 1,99 μmol·L⁻¹ para CLA. Na análise de alimentos, foi desenvolvido um eletrodo descartável à base de grafite, verniz vitral e acetona, aplicado à detecção de sulfametoxazol (SMX) em leite. A seletividade e estabilidade foram aprimoradas mediante uso de dois pulsos de potencial de detecção (+1,0 V e +1,3 V) e dois pulsos de potencial de limpeza (+1,5 V e −1,5 V). O método apresentou boa linearidade (1,0–50,0 μmol·L⁻¹), limite de detecção de 0,31 μmol·L⁻¹ e recuperações de 68 ± 7%, 103 ± 7% e 115 ± 7% para amostras de leite fortificadas com 5,0; 10,0 e 20,0 μmol·L⁻¹ de SMX, respectivamente. Para o monitoramento ambiental, foi desenvolvida uma abordagem voltamétrica para detecção indireta de AMX em água, utilizando sensores descartáveis fabricados por manufatura aditiva (impressão 3D). A estratégia envolveu três etapas sequenciais: (i) ativação química e eletroquímica do eletrodo 3D em meio alcalino, (ii) pré-concentração da AMX por adsorção na superfície do eletrodo, e (iii) detecção via oxidação da AMX adsorvida, seguida de redução e reoxidação do produto oxidado (quinona). A técnica de voltametria de pulso diferencial (DPV) permitiu alcançar limite de detecção de 0,01 μmol·L⁻¹, com ampla seletividade frente a interferentes avaliados e recuperações entre 82 e 106% em diferentes tipos de água. As três abordagens demonstraram desempenho analítico robusto, simplicidade operacional, baixo custo e grande potencial para portabilidade, evidenciando o potencial das plataformas eletroquímicas como ferramentas eficazes para aplicações rotineiras em controle de qualidade, segurança alimentar e vigilância ambiental.
Abstract: The development and application of simple, rapid, and low-cost electroanalytical platforms are essential for the determination of antibiotics in various sample matrices. In this study, three distinct approaches were proposed and evaluated for the quantification of antibiotics in pharmaceutical, food, and environmental samples, focusing on strategies that combine selectivity, sensitivity, and operational feasibility. In pharmaceutical analysis, the batch injection analysis with amperometric detection (BIA-AD) technique was employed using a boron-doped diamond (BDD) electrode for the sequential determination of amoxicillin (AMX) and potassium clavulanate (CLA). The analytical strategy involved the application of two sequential potential pulses (+1.3 V and +1.8 V), enabling selective quantification of AMX at +1.3 V and oxidation of both (AMX + CLA) at +1.8 V. The oxidation current of CLA was obtained by subtraction, using a correction factor. The method showed high analytical throughput (>200 injections/hour), excellent precision (RSD < 1.3%), and detection limits of 0.31 μmol·L⁻¹ for AMX and 1.99 μmol·L⁻¹ for CLA. In food analysis, a disposable electrode composed of graphite, glass varnish, and acetone was developed for the detection of sulfamethoxazole (SMX) in milk. Selectivity and stability were enhanced by using two detection potential pulses (+1.0 V and +1.3 V) and two cleaning potential pulses (+1.5 V and −1.5 V). The method showed good linearity (1.0–50.0 μmol·L⁻¹), a detection limit of 0.31 μmol·L⁻¹, and recoveries of 68 ± 7%, 103 ± 7%, and 115 ± 7% for milk samples fortified with 5.0, 10.0, and 20.0 μmol·L⁻¹ of SMX, respectively. For environmental monitoring, a voltammetric approach was developed for the indirect detection of AMX in water using disposable sensors fabricated by additive manufacturing (3D printing). The strategy involved three sequential steps: (i) chemical and electrochemical activation of the 3D electrode in alkaline medium, (ii) preconcentration of AMX by adsorption onto the electrode surface, and (iii) detection via oxidation of adsorbed AMX, followed by reduction and reoxidation of the oxidized product (quinone). The differential pulse voltammetry (DPV) technique enabled a detection limit of 0.01 μmol·L⁻¹, with high selectivity against evaluated interferents and recoveries ranging from 82 to 106% in different water types. All three approaches demonstrated robust analytical performance, operational simplicity, low cost, and strong potential for portability, highlighting the effectiveness of electrochemical platforms as tools for routine applications in quality control, food safety, and environmental surveillance.
Palabras clave: Antibióticos
eletroanálise
sensores descartáveis
leite
água
voltametria
Análise por injeção em batelada
Antibiotics
electroanalysis
disposable sensors
milk
water
voltammetry
batch injection analysis
Área (s) del CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Tema: Química
Antibióticos
Análise eletroquímica
Voltametria
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Química
Cita: BOANE, Anastácio Armando. Plataformas eletroquímicas de baixo custo produzidas em laboratório para a determinação de antibióticos em matrizes farmacêuticas, alimentares e ambientais. 2025. 143 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.718
Identificador del documento: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.718
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48138
Fecha de defensa: 9-dic-2025
Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
ODS::ODS 6. Água potável e saneamento - Garantir disponibilidade e manejo sustentável da água e saneamento para todos.
Aparece en las colecciones:TESE - Química

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