Desenvolvimento e dispositivos microfluídicos baseados em fios de algodão para aplicações eletroanalíticas

Orientador: Prof. Dr. Luiz Humberto Marcolino-JuniorCoorientador: Prof. Dr. Márcio Fernando BergaminiTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 20/04/2018Inclui referências: p.178-216Área de concentração : Química analíicaResumo: Este trabalho consiste na construção e desenvolvimento de cinco dispositivos microfluídicos contendo canais feitos por fios de algodão hidrofílicos e detecção eletroquímica dos analitos (?TED). Os dispositivos foram fabricados por processos simples, empregando materiais de baixo custo e de fácil aquisição, visando a aplicação em análises de microfluxo com o transporte das soluções nos canais microfluídicos sendo feito apenas pela ação capilar e gravitacional. O ?TED-1 foi empregado na determinação simultânea de acetaminofeno e diclofenaco por amperometria de múltiplos pulsos com eletrodos compostos por cilindros de grafite. O ?TED-2 foi utilizado na detecção cronoamperométrica de naproxeno, sendo obtida uma frequência analítica de 208 injeções por hora e uma geração de resíduo de apenas 40,0 ?L por análise. No ?TED-3, um biossensor enzimático seletivo para glicose e composto por um filme de poli (O-Toluidina) e glicose oxidase foi integrado ao dispositivo, o qual foi empregado na determinação dos níveis de glicose contidos em amostras de lágrimas. O ?TED-4 foi utilizado na determinação de misturas contendo ácido ascórbico e dopamina, através de separações cromatográficas realizadas nos próprios fios de algodão (contendo grupos carboxílicos) que compõe o canal microfluídico do dispositivo e detecção por cronoamperometria empregando eletrodos de Au também construídos diretamente nos fios do canal microfluídico. Além disso, o dispositivo foi aplicado na separação e determinação seletiva de ácido ascórbico e dopamina em amostras de lágrimas. Por fim, o?TED-5 foi construído em uma plataforma versátil e totalmente portátil, contendo umsistema de medida cronoamperométrico miniaturizado, o qual possuía alimentação elétrica feita por baterias e transmissão dos dados via USB ou bluetooth. Três tipos diferentes de eletrodos foram empregados neste dispositivo: eletrodos de grafite, eletrodo de carbono impresso e eletrodos de Au. Os dispositivos microfluídicos construídos neste trabalho permitiram a realização de análises eletroquímicas em microfluxo com um baixo custo, pequena geração de resíduos e com um bom desempenho analítico. Palavras chave: dispositivos microfluídicos, fios de algodão, técnicas eletroquímicas, análises em microfluxo.Abstract: This work consists of the construction and development of five microfluidic devices containing channels made by hydrophilic cotton threads and electrochemical detection of analytes (?TED). The devices were manufactured by simple processes, using low cost and easy acquisition materials, aiming to application in microflow analyses with the transport of the solutions in the microfluidic channels made only by capillary and gravitational action. The ?TED-1 was used in the simultaneous determination of acetaminophen and diclofenac by multiple pulse amperometry with electrodes composed of pencil leads. The ?TED-2 was employed in the chronoamperometric detection of naproxen, obtaining an analytical frequency of 208 injections per hour and a waste generation of only 40.0 ?L per analysis. In the ?TED-3, a glucose selective enzyme biosensor composed of poly (O-Toluidine) and glucose oxidase was integrated into the device, which was used to determine the glucose levels contained in tear samples. The ?TED-4 was used in the determination of mixtures containing ascorbic acid and dopamine by means of chromatographic separations made in the cotton threads (containing carboxylic groups) that makes up the microfluidic channel of the device and detection by chronoamperometry using Au electrodes also constructed directly on the threads of the microfluidic channel. In addition, the device was applied in the separation and selective determination of ascorbic acid and dopamine in tear samples. Finally, the ?TED-5 was built on a versatile and fully portable platform, containing a miniaturized chronoamperometric measurement system, which had electric power supplied by batteries and data transmission via USB or bluetooth. Three different types of electrodes were used in this device: graphite electrodes, screen printed electrode and Au electrodes. The microfluidic devices constructed in this work allowed the accomplishment of electrochemical analyses in microflow with a low cost, small waste generation and with a good analytical performance. Keywords: microfluidic devices, cotton threads, electrochemical techniques, microflow analyses