1,721,009 research outputs found
Development of analytical methodologies in flow injections systems employing polyphenoloxidase naturally immobilized on plant tissues
No full textEsta tese apresenta o desenvolvimento de metodologias analíticas em sistemas de solução em fluxo com detecção amperométrica e espectrofotométrica explorando a utilização de tecidos vegetais como fonte enzimática para a biocatálise de reações. Desempenhos satisfatórios foram obtidos com a utilização do mesocarpo fibroso do coco (Cocus nucifera, L.) e com a casca e/ou polpa de frutos da palmeira leque (Latania sp), fontes de polifenol oxidase. Uma metodologia, simples e rápida, para a determinação dos parâmetros bioquímicos da polifenol oxidase foi desenvolvida ao longo do presente trabalho com a enzima naturalmente imobilizada no tecido do coco, pela eliminação das etapas de extração e de purificação e associando-se análise em fluxo e espectrofotometria. Parâmetros cinéticos importantes como o efeito do pH, a constante de Michaelis-Menten (Km), a velocidade máxima (Vmax),a energia de ativação (Ea) e os parâmetros térmicos (valores D, z e Q10)foram determinados utilizando como substrato o catecol. A atividade relativa junto a diferentes substratos e o efeito de inibidores foram também avaliados. Aplicações envolvendo estes tecidos vegetais em reatores empacotados (associados com FIA) ou incorporados em eletrodos de pasta de carbono (medidas realizadas em batelada) para a determinação de produtos fenólicos como catecol, fenol e dopamina, inibidores da atividade enzimática como o sulfito, bem como para a quantificação do conteúdo de água, demonstram a sua versatilidade. Os produtos fenólicos foram quantificados com boa sensibilidade (na faixa de µmol L-1) pela redução amperométrica das respectivas quinonas, produzidas pela oxidação enzimática. Aplicações com amostras reais, dentre as quais água de rio e resíduos de uma fábrica de papel puderam ser implementadas. A determinação do conteúdo de água em meio aquo-restrito explorou a estimulação, pela água, da atividade catalitica da polifenoI oxidase naturalmente imobilizada no mesocarpo fibroso do coco na presença de catecol. Esta propriedade foi utilizada para a determinação rápida e reprodutível do conteúdo de água em amostras comerciais de álcool, utilizando acetonitrila como carregador. A quantificação de sulfito baseou-se no seu efeito inibidor sobre a polifenol oxidase naturalmente imobilizada em relação à catálise oxidativa do catecol. Diversos interferentes comumente presentes em amostras de vinho foram também investigados. Durante este trabalho, foi desenvolvida uma simples e interessante maneira de conservar o mesocarpo fibroso do coco como fonte de polifenol oxidase naturalmente imobilizada. O tecido desta fruta foi desidratado e moído. O pó deste tecido, estocado a mais de dois anos à temperatura ambiente, ainda apresenta boa atividade enzimática.The development of analytical methodologies exploring plant tissues as enzymatic source for biocatalysis of many reactions is presented in this thesis. Amperometry and spectrophotometry was associated with flow analysis for analytical purposes and for biochemical characterization of naturally immobilized polyphenol oxidase. Good performance was achieved with tissues from the fruits of two palm trees: the fibrous mesocarp of green coconut fruits, Cocus nucifera, L., and the skin and the pulp of green fruits from Latania sp. Both tissues are very effective in the biotransformation of o-diphenols to the corresponding o-quinones. A simple, fast, and new methodology for the determination of the biochemical parameters of the poyphenol oxidase naturally immobilized on the fibrous tissue was developed (eliminating the extraction and purification of enzymes) by association of flow injection analysis and spectrophotometry. For coconut tissue, cinetic parameters like pH effect, Michaelis-Menten constant (Km) and maximum rate (Vmax), activation energy (Ea) and thermal parameters (D, z and Q10values) on catechol biotransformation were determined. Also the response for several substrates as too for various inhibitors was explored. Amperometric quantification of phenolic compounds was made using the vegetal tissue in form of packed reactors (associated with FIA) or incorporated in carbon paste electrodes (measurements in batch). Very good response for catechol, phenol and dopamine was registered for this compounds, with very high sensitivity (µmol L-1 range). Applicability to real samples as for river water and for a paper plant waste water was verified. The same amperometry-FIA system was employed for enzymology in non-aqueous medium. The activity of the polyphenol oxidase contained in coconut tissues are strongly dependent of water. The strategy involves the stimulation by the content of water on the biocatalytic activity of the enzyme in the presence of catechol substrate. This strategy was used for the determination of water content in alcohol samples, in medium of dry acetonitrile. The inhibition of the enzymatic activity produced by many compounds can be explored for an indirect quantification of the inhibitor. A flow injection amperometric procedure was developed for the determination of sulphite ion based in its inhibitory effect on the activity of polyphenol oxidase on the oxidation of catechol. The effect on the bioreactor performance of potential interferents commonly present in wine samples were also investigated. During this work, it was developed a simple and interesting way to preserve coconut tissue. The mesocarp of this fruit can be dried and grounded. These tissues still with very good activity after more than two years in \"shelf temperature\"
Study of the electrochemical oxidation of indapamide for electroanalytical application
No full textOs diuréticos são frequentemente utilizados por atletas para promover a eliminação rápida de água, resultando em uma perda de peso rápida e mascarando a presença de outras substâncias proibidas. Por esse motivo, a Agência Mundial Antidoping (WADA) incluiu os diuréticos na lista de substâncias proibidas, tanto durante as competições quanto fora delas. Neste trabalho, descrevemos procedimentos para determinações da indapamida (IND), um diurético, empregando análise por injeção em fluxo (FIA) com detecção amperométrica, utilizando eletrodos de disco de carbono vítreo (GCE-não tratado) ou disco de grafite tratado a laser (LTGr) como eletrodo de trabalho. Os experimentos voltamétricos e amperométricos demonstraram que o produto da oxidação da indapamida adsorve na superfície do eletrodo. Para a determinação eletroanalítica, foram identificados três processos de oxidação distintos. No entanto, optou-se por adotar uma estratégia que consiste em restringir o potencial ao intervalo em que ocorre somente o primeiro dos processos de oxidação. No sistema de injeção em fluxo com detecção amperométrica utilizando GCE, foi possível quantificar o analito em formulações farmacêuticas em uma região linear de 2 × 10-6 mol L-1 a 25 × 10-6 mol L-1 (R2 = 0,995), com um limite de detecção (LOD) de 3 × 10-7 mol L-1. A aplicabilidade desse método na quantificação em urina sintética também foi demonstrada. Paralelamente, foi desenvolvido um novo dispositivo, que utiliza mina de grafite tratada a laser de CO2 para produzir superfícies, com desempenho eletroquímico diferenciado e que permite a fabricação de sensores de baixo custo e sensíveis. Como prova de conceito, aplicamos esse dispositivo para a detecção de IND em urina sintética, obtendo uma faixa linear de concentração de 2 × 10-5 a 7 × 10-5 mol L-1 (R2 = 0.996), com LOD de 5 × 10-7 mol L-1. Por fim, foi possível formular uma proposta do mecanismo eletroquímico da IND por voltametria cíclica (VC), que envolve processo eletroquímico-químico (EC). Ficou demonstrado que a etapa eletroquímica é dependente do pH (transferência de elétron acoplada à de próton). Em conclusão, nesse trabalho são demonstradas novas formas de detectar a IND, é dada uma contribuição para elucidar os processos que ocorrem na superfície do eletrodo.Diuretics are often used by athletes to promote the rapid elimination of water, resulting in rapid weight loss and masking the presence of other prohibited substances. For this reason, the World Anti-Doping Agency (WADA) has included diuretics in the list of prohibited substances, both during competitions and outside them. In this work, we describe procedures for determinations of indapamide (IND), a diuretic, employing flow injection analysis (FIA) with amperometric detection, using glassy carbon electrodes (GCE-untreated) or laser-treated graphite (LTGr) as working disk electrodes. Voltammetric and amperometric experiments demonstrated that the oxidation product of indapamide adsorbs on the electrode surface. For the electroanalytical determination, the strategy of restricting the potential was adopted, in which only the first process occurs. In the flow injection system by amperometric detection using GCE, it was possible to quantify pharmaceutical formulations in a linear region from 2 × 10-6 mol L-1 to 25 ×10-6 mol L-1 (R2 = 0.995), with a limit of detection (LOD) of 3 × 10-7 mol L-1. To demonstrate the applicability of this method in urine quantification, we also performed quantification in synthetic urine. At the same time, a new device was developed, which uses graphite treated with a CO2 laser capable of producing surfaces with differentiated electrochemical performance and which allows the manufacture of low-cost and sensitive sensors. as proof of concept, we applied this device for the detection of IND in synthetic urine, obtaining a linear concentration range from 2 × 10-5 to 7 × 10-5 mol L-1 (R2=0.996), with LOD of 5 × 10-7 mol L-1. Finally, it was possible to formulate a proposal for the electrochemical mechanism of IND by cyclic voltammetry (VC), which involves an electrochemical-chemical (EC) process. It has been shown that the electrochemical step is pH-dependent (proton-coupled electron transfer). In conclusion, this work demonstrates new ways to detect IND, and makes a contribution to elucidate the processes that occur on the electrode surface
Electrochemical studies aiming to demonstrate the formation of carbonic acid hemiesters in aqueous medium
No full textNesse estudo buscou-se estabelecer o comportamento eletroquímico de monoalquil carbonatos (MACs). Esses compostos se formam partir da reação de algumas moléculas que contém o grupo funcional hidroxila, por exemplo álcoois como o etanol, com CO2, no equilíbrio com HCO3- (CO2/HCO3-). Inicialmente foram testados diferentes eletrodos (carbono vítreo, Au, Pd, Pt, e Cu) em diferentes eletrólitos (NaOH, tampão fosfato) usando as técnicas de voltametria cíclica e voltametria de pulso diferencial. A técnica separação eletroforese capilar foi utilizada para auxiliar na confirmação da formação desses compostos. Os resultados obtidos com os experimentos realizados para detectar algum processo redox associados aos MACs não mostraram evidências da ocorrência de processos eletroquímicos em níveis mensuráveis pelas técnicas eletroanalíticas utilizadas. Devido ausência de sinal eletroquímico para MACs nas condições estudadas, foi necessária uma mudança de abordagem da pesquisa onde os esforços foram direcionados para o estudo da formação dos MACs em eletrodo de ouro modificado com tiol (2-mercaptoetanol). A modificação do eletrodo consistiu em colocar o eletrodo de ouro limpo em contato com a uma solução contendo o tiol por um período de 2 horas, posteriormente em uma célula eletroquímica de três eletrodos usando como eletrólito acetato de sódio. À célula também foi adicionado ferricianeto de potássio como sonda eletroquímica e bicarbonato de sódio como fonte CO2. Em sequência foram registrados voltamogramas de pulso diferencial para verificar variação de sinal da sonda devido à formação do MAC na superfície do eletrodo. Com os resultados obtidos foi possível inferir que a formação do MAC na superfície do eletrodo causa uma diminuição no sinal eletroquímico do ferricianeto devido repulsão eletrostática entre o composto e a sonda eletroquímica. Portanto foi possível realizar um estudo eletroquímico da formação de MACs em superfície de ouro modificado com tiol.This study sought to establish the electrochemical behavior of monoalkyl carbonates (MACs). These compounds are formed from the reaction of some molecules that contain the hydroxyl functional group, for example alcohols such as ethanol, with CO2, in equilibrium with HCO3- (CO2HCO3-). The importance of studying these compounds stems from the possibility that these molecules participate in some biological processes. Initially, different electrodes (GCE, Au, Pd, Pt, and Cu) were tested in different electrolytes (NaOH, Phosphate buffer) using the techniques of cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry. The capillary electrophoresis separation technique was used to help confirm the formation of these compounds. The results obtained from experiments carried out to detect any redox processes associated with MACs did not show evidence of the occurrence of electrochemical processes at measurable levels by the electroanalytical techniques used. Due to the absence of an electrochemical signal for MACs under the conditions studied, a change in research approach was necessary, where efforts were directed towards studying the formation of MACs in gold electrode modified with thiol (2-mercaptoethanol). The electrode modification consisted of placing the clean gold electrode in contact with a thiol-containing solution for a period of 2 hours, subsequently in a three-electrode electrochemical cell using sodium acetate as electrolyte. Potassium ferricyanide was also added to the cell as an electrochemical probe and sodium bicarbonate as a CO2 source. In sequence, differential pulse voltammograms were recorded to verify probe signal variation due to MAC formation on the electrode surface. With the results obtained, it was possible to infer that the formation of MAC on the surface of the electrode causes a decrease in the electrochemical signal of the ferricyanide due to the electrostatic repulsion between the compound and the electrochemical probe. Therefore, it was possible to carry out an electrochemical study of the formation of MACs on the surface of thiol-modified gold
Development of new sensors from compact disc for voltammetric analysis and electrophoresis methods for monitoring of ions in water
No full textNeste trabalho descreve-se o desenvolvimento de metodologias para análise de metais pesados em águas de abastecimento (sistema Guarapiranga) e em água de chuva por métodos voltamétricos, a quantificação de cátions e ânions por eletroforese capilar com detecção condutométrica sem contato (EC-DCC), a construção de eletrodos de prata a partir de CD-Rs e sua aplicação para medidas potenciométricas, amperométricas e voltamétricas, a confecção de microeletrodos de ouro explorando técnicas de micro-fabricação com toner e sua aplicação como detector amperométrico em eletroforese capilar e o uso de máscaras de toner para construção de redes de microeletrodos de ouro, platina e carbono. Para o desenvolvimento de metodologia para monitorar chumbo, cobre e mercúrio em águas de abastecimento e em água de chuva, enfatizou-se a utilização de dispositivos semidescartáveis de ouro construídos a partir de CD-Rs utilizando técnicas eletroanalíticas de redissolução. O limite de detecção para 300 s de pré-concentração foi calculado em 80, 90 e 100 ng L-1 para Pb2+, Cu2+ e Hg2+, respectivamente. O volume mínimo de amostra necessário para esta análise é de 0,5 mL. Para analisar estes metais em amostras de águas coletadas do sistema Guarapiranga, foi implementado um método alternativo simples e de baixo custo para eliminação da matéria orgânica presente nestas amostras. Este método permite o pré-tratamento de um grande número de amostras simultaneamente. Em adição à quantificação de metais pesados, ao longo deste trabalho também foi otimizada uma metodologia para o monitoramento de vários outros íons (Cl-, NO3-, SO42-, CH3COO-, F-, PO43-, NH4+, K+, Na+, Ca2+, Mg2+ e Li+) em águas do sistema Guarapiranga utilizando equipamento de eletroforese capilar com detecção condutométrica sem contato (EC-DCC) construído no laboratório. O limite de detecção para estes íons foi calculado em 0,23, 0,43, 0,50, 4,26, 0,75, 1,00, 0,09, 0,18, 0,19, 0,20, 0,19 e 0,23 mg L-1, respectivamente. Além da utilização de eletrodos de ouro, ao longo desta tese também foi desenvolvida metodologia para a construção de sensores a partir de CD-Rs de prata. São discutidas as diferentes etapas envolvidas na elaboração destes dispositivos, é apresentada a sua caracterização e são mostrados os resultados obtidos por voltametria de redissolução para análise de chumbo, por amperometria/FIA para análise de cianeto e por potenciometria/FIA para análise de cloreto. A aplicação de técnicas de micro-fabricação com toner para desenvolver detectores amperométricos de ouro para eletroforese capilar foi outro assunto estudado. Estes sensores foram acoplados a um sistema de eletroforese capilar utilizando uma célula do tipo \"wall-jet\". A potencialidade deste tipo de detecção em eletroforese capilar foi demonstrada com a análise simultânea de iodeto, ácido ascórbico, dipirona e paracetamol. O limite de detecção para estes íons foi calculado em 0,1, 0,5, 3,1 e 1,1 µmol L-1, respectivamente. O uso de máscaras de toner para construir redes de microeletrodos de ouro, platina e carbono é outro tópico apresentado nesta tese. Informações detalhadas sobre as etapas e parâmetros envolvidos na construção deste tipo de sensor são apresentadas. O desempenho, assim como algumas características peculiares destes dispositivos são demonstradas através do uso de sistemas químicos conhecidos e os resultados obtidos comparados com os de um eletrodo convencional.This study describe the development of methodologies for the analysis of heavy metals in drinking water supply (Guarapiranga system) and in rain water by using voltammetric methods, for the quantification of cations and anions by capillary electrophoresis using contactless conductometric detection (CE-CCD), the construction of silver electrodes utilizing recordable CDs and its application for potentiometric, amperometric and voltammetric analysis, the confection of microelectrodes utilizing microfabrication techniques with toner and its application as electrochemical detector in capillary electrophoresis and the utilization of toner masks to construct gold, platinum and carbon microelectrodes arrays. In the development of methodologies for lead, copper and mercury monitoring for natural waters and in rain water, was emphasized the utilization of semi-disposable gold electrodes constructed from recordable CDs, utilizing stripping analysis techniques. The detection limit utilizing 300 s pre-concentration time was calculated as 80, 90 and 100 ng L-1 for Pb2+, Cu2+ e Hg2+, respectively. The minimum sample volume for each analysis is 0.5 mL. For the analysis of these metals in waters samples collected in the Guarapiranga dam, a simple and alternative low cost method to eliminate the organic mater present in these samples was implemented. This method permits the pre-treatment of many samples simultaneously. In addition to the quantification of heavy metals, in the course of this work, the methodology for monitoring many other ions (Cl-, NO3-, SO42-, CH3COO-, F-, PO43-, NH4+, K+, Na+, Ca2+, Mg2+ e Li+) in the waters from Guarapiranga dam utilizing capillary electrophoresis with contactless conductometric detection (CE-CCD), an instrument constructed in the laboratory was also optimized. The detection limit for these ions was calculated as 0.23, 0.43, 0.50, 4.26, 0.75, 1.00, 0.09, 0.18, 0.19, 0.20, 0.19 e 0.23 mg L-1, respectively. Apart from the utilization of gold electrodes, on this work, we also developed a new methodology for the construction of sensors starting from silver CD-Rs. The different steps involved in the manufacture of these devices are discussed, its characterization is presented and the results obtained utilizing voltammetry for lead analysis, FIA/amperometry for the analysis of cyanide and FIA/potentiometry for the analysis of chloride. The utilization of microfabrication techniques with toner to develop amperometric gold detectors for capillary electrophoresis applications was another subject investigated. These sensors were coupled a capillary electrophoresis system using a wall-jet type cell. The potentiality of this type of detection for capillary electrophoresis was demonstrated for the simultaneous analysis of iodide, ascorbic acid, dipyrone and paracetamol. The detection limit for these ions was calculated as 0.1, 0.5, 3.1 and 1.1 µmol L-1, respectively. The utilization of masks made with toner to construct arrays of gold, platinum and carbon microelectrodes is another topic presented in this thesis. Detailed information about the steps and factors involved in the construction of this kind of sensor are presented. The performance as well as some peculiar characteristics of these devices are demonstrated utilizing well know chemical systems and the results obtained compared to the ones of a conventional electrode
Development of modified electrodes and analytical methods
No full textNeste trabalho foram desenvolvidos eletrodos modificados e procedimentos para a sua utilização na determinação de diversas espécies químicas de interesse analítico, dentre as quais sulfito, ácido ascórbico, nitrito, dopamina, NADH e peróxido de hidrogênio. Foram realizados estudos envolvendo eletrodos de carbono vítreo modificados com filmes contendo uma única metaloporfirina tetrarrutenada (catiônica) e aplicações analíticas destes sensores associando-os à análise por injeção em fluxo (FIA). Estes eletrodos apresentaram efeitos catalíticos sobre a oxidação de vários analitos, intensificando o sinal de corrente e deslocando seus picos de oxidação para a região de oxidação dos átomos de Ru(II) à Ru(III), sítios ativos das porfirinas. Contudo, para a obtenção de sensores estáveis, foi necessária a utilização de uma elevada concentração do contra-íon trifluorometanossulfonato em solução, prevenindo a gradual solubilização do filme modificador. Tal dificuldade foi contornada recobrindo-se os eletrodos com filmes laminares contendo simultaneamente pares de porfirinas catiônicas e aniônicas. Estes sensores apresentaram ação catalítica igual aos eletrodos recobertos por uma única porfirina, uma vez que os sítios ativos continuaram sendo os átomos de rutênio. Esta nova geração de eletrodos modificados exibiu excelente desempenho tanto em análises de amostras sintéticas, quanto de amostras reais (sulfitos em vinhos e ácido ascórbico em sucos e medicamentos). Os sensores modificados com metaloporfirinas apresentaram excelente sensibilidade (limites de detecção entre 10-8 e 10-6 mol L-1) e minimizaram os efeitos de envenenamento da superfície, além de serem de fácil preparo. No presente trabalho também foram realizados estudos preliminares envolvendo eletrodos de pasta de carbono dopados com o óxido misto de NdNiO3. Estes destacaram-se, principalmente, por antecipar a oxidação de peróxido de hidrogênio para 0,00 V em meio alcalino. Análises utilizando o sistema BIA (Batch Injection Analysis) possibilitaram a detecção de H2O2 em concentrações da ordem de 10-6 mol L-1.In this work modified electrodes were developed and proceedings for their utilization in the detection of a variety of species with analytical importance, such as sulfite, ascorbic acid, nitrite, dopamine, NADH and hydrogen peroxide were investigated. During the studies, modified electrodes with films containing one porphyrin were developed and analytical applications with these sensors were done in association with flow injection analysis (FIA). These electrodes presented interesting catalytic properties for the oxidation of many species, increasing the current signal and changing the oxidation peaks of the analytes to the Ru(II)/(III) oxidation region. In these studies, it was necessary high concentrations of trifluormethanesulfonate in solution to avoid the gradual solubilization of the film from the electrode surface. This difficulty was surpassed by developing of modified electrodes with laminar films containing simultaneously two porphyrins, one cationic and other anionic. This new geration of modified electrodes exhibited excellent performance for analysis of the synthetic samples as much as real samples (sulfites in wines and ascorbic acid in juices and medicaments). The metalloporphyrins modified electrodes presented very high sensitivity (detection limit between 10-8 and 10-6 mol L-1), were able to minimize the poisoning effects of the sensor and are very easy to prepare. In this work were also performed some preliminary studies involving carbon paste electrodes doped with NdNiO3 oxide, which stand out specially due to anticipate the oxidation of hydrogen peroxide to 0.00 V in alkaline media. Analysis using batch injection analysis (BIA) makes possible the detection of H2O2 in the 10-6 mol L-1 level
Development of electrochemical sensors associated with batch injection analysis (BIA) for analytical applications
No full textSensores eletroquímicos, constituídos de substratos metálicos modificados por metaloporfirinas e de superfícies livres de agentes modificadores, foram desenvolvidos com vistas a aplicações analíticas. Eletrodos de cobre apresentaram ação eletrocatalítica para a oxidação de ácido acetilsalícílico, com possível participação de Cu(III) como mediador na reação de transferência de elétrons. A oxidação de salbutamol sobre eletrodos de carbono vítreo foi conduzida em solução fortemente alcalina, condição na qual a determinação do analito foi viabilizada devido à eliminação de problemas associados à presença de interferentes e ao envenenamento do eletrodo. Superfícies de carbono vítreo, modificadas por adsorção e por eletropolimerização de porfirinas tetrarrutenadas de cobalto (CoTRP) e de níquel (NiTRP), respectivamente, demonstraram a versatilidade que tais compostos oferecem quanto ao modo de recobrimento do sensor, levando à obtenção de efeitos atrativos, tais como eletrocatálise e prevenção de envenenamento. Filmes de CoTRP, cujos sítios ativos são atribuídos ao par redox Ru(III)/Ru(II), mostraram-se úteis na determinação de acetaminofen, facilitando a reação de transferência de elétrons e protegendo o eletrodo contra o envenenamento. A atividade eletrocatalítica de eletrodos modificados por NiTRP, baseados em filmes com centros redox Ni(III)/Ni(II), foi evidente para a oxidação de glicose e de outros compostos orgânicos em meio alcalino. Os sensores desenvolvidos foram adaptados ao sistema BIA (batch injection analysis) para a determinação amperométrica dos analitos em amostras de produtos farmacêuticos. O método BIA mostrou-se adequado para as análises, sendo possível obter sinais transientes de corrente, boa estabilidade e alta dispersão. Os resultados bastante satisfatórios demonstram a aplicabilidade dessa técnica em análises em que alta velocidade e boa precisão são freqüentemente requisitadas.Electrochemical sensors based on bare and modified electrodes were developed for analytical purposes. Copper electrodes exhibited electrocatalytical action for the acetylsalicylic acid oxidation, with the participation of Cu(III) species as electron-transfer mediators. The salbutamol oxidation at glassy carbon electrodes was carried out in strongly alkaline solution. In such a condition, interferences and electrode fouling were eliminated and the analyte quantification was enabled. Glassy carbon surfaces modified via adsorption and electropolymerization of tetraruthenated cobalt (CoTRP) and nickel (NiTRP) porphyrins, respectively, displayed the usefulness of these compounds for the obtainment of electrocatalysis and fouling prevention. Films based on CoTRP, from what Ru(III) are the active sites, were applicable to acetaminophen analysis by facilitating the electron transfer process and protecting the electrode against fouling. The electrocatalytical activity of modified NiTRP electrodes, based on films with Ni(III)/Ni(II) redox centers, was evident for glucose oxidation and other organic compounds. The sensors were coupled to the BIA (batch injection analysis) system for the amperometric determination of the analytes in pharmaceutical products. BIA was suitable because it presented sharp current response peaks, excellent stability and rapid washing out. The satisfactory results demonstrate the feasibility of such technique for fast analyses with good precision
Development of carbon and polystyrene composite electrodes for electroanalytical applications
No full textUm novo eletrodo compósito (G-PS) foi preparado a partir de grafite e poliestireno (isopor). As partículas de grafite foram suspensas em clorofórmio e o poliestireno foi adicionado à mistura para sua completa dissolução. O clorofórmio foi volatilizado a 80°C, e acetona foi adicionada para o amolecimento do material resultante, conferindo alto grau de plasticidade ao mesmo, favorecendo assim a construção dos eletrodos compósitos. A proporção de grafite foi otimizada com base nos sinais voltamétricos obtidos com o par reversível Fe(CN)63−/Fe(CN)64−. O compósito contendo 75% de grafite (m/m) mostrou o melhor desempenho, considerando sinal, estabilidade mecânica e alta reprodutibilidade de resposta eletroquímica. Estudos de homogeneidade do compósito indicaram boa uniformidade ao longo de um mesmo eletrodo e também entre eletrodos produzidos em diferentes ensaios. A caracterização eletroquímica destes eletrodos demonstrou que os processos são governados por transporte difusional de massa para ferricianeto de potássio. A resistência de transferência de carga e a resposta eletroquímica do eletrodo compósito foi diretamente comparada com eletrodo de carbono vítreo (GCE) e eletrodo de pasta de carbono (CPE). Aplicações do eletrodo G-PS como sensor eletroquímico foram feitas para paracetamol e dipirona. Análises destes fármacos foram realizadas associando o eletrodo G-PS e um sistema de análise por injeção em fluxo. Os resultados obtidos foram validados frente aos métodos padrões descritos nas farmacopeias americana e brasileira e também comparados com método por UV-Vis. Os limites de detecção calculados foram 0,084 e 0,67 µmol L-1 para paracetamol e dipirona, respectivamente. A faixa linear de trabalho para o paracetamol foi 0,28 204 µmol L-1, enquanto para dipirona foi 2,7 86 µmol L-1.A new composite electrode (G-PS) was prepared from graphite and polystyrene (Styrofoam). The graphite particles were suspended in chloroform and the polystyrene was added to the mixture for complete dissolution. Chloroform was volatilized at 80ºC and acetone was added to soften the resulting material, giving it a high degree of plasticity, thus favoring the construction of the composite electrodes. The graphite ratio was optimized based on the voltammetric signals obtained with the reversible pair Fe(CN)63−/Fe(CN64−. The composite containing 75% graphite (w/w) showed the best performance considering signal, mechanical stability and high reproducibility of electrochemical response. Composite homogeneity studies indicated good uniformity across the same electrode and also between electrodes produced in different assays. The electrochemical characterization of these electrodes demonstrated that the processes are governed by diffusional mass transport for potassium ferricyanide. The resistance of charge transfer and the electrochemical response of the composite electrode were directly compared with glassy carbon electrode (GCE) and carbon paste electrode (CPE). Applications of the G-PS electrode as electrolytic sensor were made for acetaminophen and dipyrone quantification. Analyses of these drugs were performed by associating the G-PS electrode and a flow injection system. The results obtained were validated against the standard methods described in the American and Brazilian pharmacopoeias and also compared with the UV-Vis method. The detection limits calculated were 0.084 and 0.67 µmol L-1 for acetaminophen and dipyrone respectively. The linear working range for acetaminophen was 0.28 - 204 µmol L-1, while for dipyrone it was 2.7 - 86 µmol L-1
Development and applications of gold electrodes confectioned from recordable compact disc (CD-RS)
No full textO presente trabalho descreve uma forma inédita e simples de construção de eletrodos de ouro (CDtrodos) a partir de discos compactos graváveis (CD-Rs). Os CD-Rs possuem em sua constituição uma película de ouro com uma espessura entre 50 e 100 nm e com área aproximada de 100 cm2. Esta superfície de ouro pode ser facilmente utilizada para construção de eletrodos convencionais usados em células estacionárias ou em células em fluxo. Além disso, a espessura nanométrica do filme de ouro também pode ser utilizada para construção de microeletrodos de banda com áreas inferiores a 10-6 cm2. Devido ao fato do CD-R ser produzido em escala comercial, o custo do mesmo é muito baixo, tornando possível sua utilização na forma de eletrodos descartáveis. Para comprovar a viabilidade da utilização destes filmes na confecção de eletrodos, seu desempenho foi comparado com o de eletrodo de ouro comercial, sendo observado um comportamento análogo. Diferentes maneiras de utilização do disco compacto gravável foram testadas, tanto em amostras sintéticas, como também, em amostras reais. Utilizando o método de redissolução potenciométrica à corrente constante (CCPSA), foram analisadas amostras de mercúrio em água potável e em água do mar, adaptando o CD-R a uma célula de injeção em fluxo. Nestes estudos, o limite de detecção de mercúrio situou-se em 250 ng L-1, utilizando-se tempo de deposição de 300 segundos. Estudos preliminares em células estacionárias levaram a limites de detecção inferiores. Em célula estacionária, foram realizadas análises de cobre em aguardente e em água potável. Em alguns casos, os resultados obtidos com as amostras reais foram comparados com outra técnica (E.A.A.), onde os resultados obtidos foram muito próximos a àqueles obtidos com os eletrodos de ouro. Análises em água de abastecimento, mostraram que em células estacionárias o limite de detecção para cobre situa-se em 30 ng L-1, para tempos de deposição de 600 segundos.This work describes an original and novel form of construction of gold electrodes (CDtrodes) from recordable CDs (CD-Rs). The CD-Rs contain in its constitution a fine gold layer with a thickness from 50 to 100 nm and an approx. 100 cm2 of area. This surface can be easily used for construction of conventional electrodes for stationary or flow electrochemical cells. Moreover, the nanometer thickness of the gold film can be employed for the construction of microelectrodes with areas smaller than 10-6 cm2. Due to the fact that CD-Rs are produced on commercial scale, the cost of each unit is very low, a feature that enables the use of these electrodes in disposable form. To prove the suitability of these films to make gold electrodes, their performance was compared with the response of a commercial electrode, and a similar behavior was observed. Different applications of recordable compact disk were tested either with synthetic or real samples. Using the Constant-Current Potentiometric Stripping Analysis (CCPSA) method, mercury was analyzed in seawater and drinking water samples, fitting the CD-R to flow injection analysis cell. In these studies, the detection limit for mercury was found to be 250 ng L-1, with a deposition time of 300 seconds. Preliminary studies involving stationary cells allowed lower detection limits for mercury to be attained. With a stationary cell, the analyses of copper in sugar cane spirits and drinking water were carried out. In some instances, comparisons were made between this and another analytical technique (namely A.A.S.) where the results were very close with the ones obtained with the gold electrodes. Analysis of drinking water showed that for stationary cells the detection limit for copper is 30 ng L-1, with a deposition time of 600 s
Amperometric system using array of microelectrode and simultaneous determinations
No full textNo presente trabalho são descritos métodos versáteis para determinações simultâneas multicomponentes. Estes são baseados num sistema de detecção multicanal acoplado a célula em fluxo contendo um conjunto de microeletrodos modificados. O primeiro método mostra a quantificação amperométrica em fluxo de ácido ascórbico (AA), dopamina (DA), epinefrina (EP) e dipirona (DI) em misturas (na faixa de µg g-1). Neste trabalho foi utilizado um conjunto de microeletrodos de ouro limpos e modificados, independentemente, com diferentes metais nobres (Pt, Pd e uma mistura equimolar de Pd e Pt), associados com métodos de calibração multivariada. As análises de amostras sintéticas e formulações farmacêuticas contendo AA e DI apresentaram valores muito similares aos encontrados com a iodometria clássica. O método apresentou um erro médio absoluto (em µg g-1) de 0,3, 0,1, 0,4 e 0,3 para AA, DA, EP e DI, respectivamente, para a regressão linear múltipla e 0,3, 0,4, 0,4 e 0,2 para AA, DA, EP e DI, respectivamente, para a regressão por mínimos quadrados parciais. O segundo trabalho apresenta um método para determinação amperométrica diferencial de peróxido de hidrogênio em águas de chuvas em associação com análise por injeção em fluxo e imobilização de catalase em reator tubular usando glutaraldeído e resina amberlite IRA - 743 como suporte. A curva de calibração para o peróxido de hidrogênio foi linear na faixa de concentração de 1 a 10 x 10-6 mol L-1 com um desvio relativo padrão (RSD) < 1%. O limite de detecção do método foi calculado em 2,9 x 10-7 mol L-1. As análises de águas de chuvas foram comparadas com amperometria usando microeletrodo de mercúrio e espectrofotometria, sendo que os resultados mostraram uma boa correlação. O terceiro método descreve a determinação amperométrica simultânea em fluxo de glicose e ácido úrico, usando dois microeletrodos com diferentes composições (Pt e Pt+glicose oxidase+acetato de celulose) e detecção multicanal. A curva de calibração para a glicose foi linear na faixa de concentração de 1 a 10 x 10-4 mol L-1 com um desvio relativo padrão (RSD) < 1%. O limite de detecção do método foi calculado em 5 x 10-5 mol L-1. As análises de amostras sintéticas foram comparadas com o método espectrofotométrico, mostrando uma boa concordância entre os resultados obtidos.In the present work, versatile methods for simultaneous amperometric multicomponent analysis are described. They are based on a multi-channel detection system, coupled to a flow cell containing an array of modified microelectrodes. The first method shows the flow injection amperometric quantification of ascorbic acid (AA), dopamine (DA), epinephrine (EP) and dipyrone (DI) in mixtures (in the µg g-1 range). This work was successfully performed by using an array of microelectrodes bare and with units modified by the electrodeposition of different noble metals (platinum, palladium or a mixture of platinum+palladium), together with multivariate calibration analysis. The analysis of synthetic samples and pharmaceutical compounds containing AA and DI led to very similar values to those obtained by the classical iodometric analysis. The average absolute errors (in µg g-1) calculated for each analyte were 0.3, 0.1, 0.4 and 0.3 for AA, DA, EP and DI, respectively, for multiple linear regression and 0.3, 0.4, 0.4 e 0.2 for AA, DA, EP and DI , respectively, for partial least square regression. The second study presents a method for differential amperometric determination of hydrogen peroxide in rainwater in association with flow injection analysis and immobilized catalase enzymes in a tubular reactor using glutaraldeyde and amberlite IRA - 743 which support. The calibration curves for hydrogen peroxide standards was linear in the concentration range from 1 to 10 x 10-6 mol L-1 with a relative standard deviation (RSD) < 1 %. The detection limit was calculated as 2.9 x 10-7 mol L-1. The rainwater samples analyses where compared with the amperometric using mercury microelectrode and spectrophotometric methods, showing very good correlation between all the methods. The third method describes the flow injection amperometric determination of glucose and uric acid simultaneously, using two microelectrodes with different composition (platinum and platinum+glucose oxidase+cellulose acetate) and a multi-channel detection system. The calibration curves for glucose standards was linear in the concentration range from 1 to 10 x 10-4 mol L-1 with a relative standard deviation (RSD) < 1 %. The detection limit was calculated as 5 x 10-5 mol L-1. The analyses of synthetic samples were compared with the spectrophotometric method, showing very good correlation between the methods
Development of electrochemical sensors associated with batch injection analysis (BIA) for analytical applications
No full textSensores eletroquímicos, constituídos de substratos metálicos modificados por metaloporfirinas e de superfícies livres de agentes modificadores, foram desenvolvidos com vistas a aplicações analíticas. Eletrodos de cobre apresentaram ação eletrocatalítica para a oxidação de ácido acetilsalícílico, com possível participação de Cu(III) como mediador na reação de transferência de elétrons. A oxidação de salbutamol sobre eletrodos de carbono vítreo foi conduzida em solução fortemente alcalina, condição na qual a determinação do analito foi viabilizada devido à eliminação de problemas associados à presença de interferentes e ao envenenamento do eletrodo. Superfícies de carbono vítreo, modificadas por adsorção e por eletropolimerização de porfirinas tetrarrutenadas de cobalto (CoTRP) e de níquel (NiTRP), respectivamente, demonstraram a versatilidade que tais compostos oferecem quanto ao modo de recobrimento do sensor, levando à obtenção de efeitos atrativos, tais como eletrocatálise e prevenção de envenenamento. Filmes de CoTRP, cujos sítios ativos são atribuídos ao par redox Ru(III)/Ru(II), mostraram-se úteis na determinação de acetaminofen, facilitando a reação de transferência de elétrons e protegendo o eletrodo contra o envenenamento. A atividade eletrocatalítica de eletrodos modificados por NiTRP, baseados em filmes com centros redox Ni(III)/Ni(II), foi evidente para a oxidação de glicose e de outros compostos orgânicos em meio alcalino. Os sensores desenvolvidos foram adaptados ao sistema BIA (batch injection analysis) para a determinação amperométrica dos analitos em amostras de produtos farmacêuticos. O método BIA mostrou-se adequado para as análises, sendo possível obter sinais transientes de corrente, boa estabilidade e alta dispersão. Os resultados bastante satisfatórios demonstram a aplicabilidade dessa técnica em análises em que alta velocidade e boa precisão são freqüentemente requisitadas.Electrochemical sensors based on bare and modified electrodes were developed for analytical purposes. Copper electrodes exhibited electrocatalytical action for the acetylsalicylic acid oxidation, with the participation of Cu(III) species as electron-transfer mediators. The salbutamol oxidation at glassy carbon electrodes was carried out in strongly alkaline solution. In such a condition, interferences and electrode fouling were eliminated and the analyte quantification was enabled. Glassy carbon surfaces modified via adsorption and electropolymerization of tetraruthenated cobalt (CoTRP) and nickel (NiTRP) porphyrins, respectively, displayed the usefulness of these compounds for the obtainment of electrocatalysis and fouling prevention. Films based on CoTRP, from what Ru(III) are the active sites, were applicable to acetaminophen analysis by facilitating the electron transfer process and protecting the electrode against fouling. The electrocatalytical activity of modified NiTRP electrodes, based on films with Ni(III)/Ni(II) redox centers, was evident for glucose oxidation and other organic compounds. The sensors were coupled to the BIA (batch injection analysis) system for the amperometric determination of the analytes in pharmaceutical products. BIA was suitable because it presented sharp current response peaks, excellent stability and rapid washing out. The satisfactory results demonstrate the feasibility of such technique for fast analyses with good precision
- …
