Colorimetric detection of anthocyanins in microfluidic paper-based devices

Orientador: Adriana Vitorino RossiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaResumo: Dispositivos analíticos microfluidicos em papel (µPAD) combinados com métodos colorimétricos baseados em sistemas para aquisição de imagens digitais fornecem informações que podem ser correlacionadas às concentrações de espécies químicas. Para captura da imagem, utilizam-se dispositivos de uso comum e com programas computacionais são obtidos dados no sistema de cores RGB (Red, Blue and Green). A proposta foi desenvolvida para analisar soluções de antocianinas (ACYS) que têm quantificação oficial por espectrofotometria. Os µPAD foram impressos com cera em papel cromatográfico em um design composto de 96 zonas reacionais circulares com diâmetro de 7 mm. Imagens digitais foram obtidas com scanner de mesa e câmeras de tablet e smartphone em diferentes condições de armazenamento. Dados do sistema RGB foram obtidos pelo programa GIMP 2.8 e utilizados para avaliar a resolução adequada das imagens e estabelecer propostas qualitativas, constituídas por testes de identificação e reversibilidade de cor em diferentes pHs, e quantitativas, com avaliação de linearidade, precisão, exatidão, limite de detecção e limite de quantificação. Para identificação, foi obtido perfil de variação de cor coerente para ACYS em diferentes pHs e o teste de reversibilidade mostrou-se adequado para confirmar a presença de ACYS pela mudança reversível de rosa para verde. Imagens mais adequadas para avaliar as intensidades de cor em relação à concentração de ACYS foram obtidas com scanner, em comparação com aquelas obtidas com câmeras de tablet e de smartphone, sendo que imagens em 400 dpi permitem avaliação visual dos µPAD em abordagem qualitativa, sem comprometer qualidade de resultados quantitativos nem o tempo de aquisição de dados. As componentes do sistema RGB das imagens dos µPAD com soluções de ACYS em pH 1 variaram proporcionalmente com a concentração; sendo que a componente G apresentou variação linear mais sensível e, por isso, foi escolhida para cálculos de concentração de ACYS. Na avaliação da linearidade, os valores de G tiveram correlação superior a 0,989; em termos de precisão foram obtidos desvios padrão relativos < 4 % com exatidão atingindo padrões de órgãos oficiais. O limite de detecção determinado foi 30 mg L-1 e os limites de quantificação definidos foram 46 e 154 mg L-1 para extratos de uva e jabuticaba respectivamenteAbstract: Microfluidic Paper-based Analytical Devices (µPAD) combined with colorimetric methods based on systems for digital image acquisition provide information that can be correlated to the concentration of colored chemical species. For image capture, some common use office devices are used and, computer programs that convert in the color system RGB (Red, Green and Blue convert the data. The proposal was to use µPAD to analyze solutions of anthocyanins (ACYS) that has official quantification by spectrophotometry. The ?PAD were printed with wax in paper chromatography in a design composed by 96 circular reaction zones of 7 mm diameter. Digital images were obtained with a flatbed scanner, and the cameras of a tablet and a smartphone at different storage conditions. The RGB system data were obtained using the GIMP 2.8 free ware program and used to evaluate the proper image resolution, to establish qualitative proposals, constituted by color identification and reversibility tests at different pHs, and to quantitative proposals, with the evaluation of linearity, precision, accuracy, detection limit and quantitation limit. For identification, a coherent color variation profile was obtained for ACYS at different pHs and the reversibility test was suitable to confirm the presence of ACYS by reversible change from red to green. The images most adequate to evaluate the color intensities in relation the concentration of ACYS were obtained with the scanner, as compared to ones obtained with the tablet and the smartphone, wherein images at 400 dpi permit visual evaluation of ?PAD with a qualitative approach without affecting the quality of the quantitative results or the data acquisition time. The RGB system components of the images of ?PAD with ACYS solutions at pH 1 varied proportionally to the concentration of ACYS; wherein the G component showed more sensitive linear variation and, therefore, it was chosen to ACYS concentration calculations. In the evaluation of linearity, the G values had higher correlation to 0,989; in terms of precision, standard deviations < 4% were obtained, with accuracy reaching standards of official Brazilian agencies. The determined detection limit was 30 mg L-1 and the quantification limits for ACYS were 46 and 154 mg L-1 for grape and jaboticaba extracts respectivelyMestradoQuimica AnaliticaMestra em QuímicaCAPE