Desenvolvimento de um sensor electroquímico baseado em papel de carbono para determinação de ketoprofeno

Among contaminants of emerging concern (CECs), pharmaceuticals are of paramount concern. Because these products are widely used, CECs keep being released into the environment where they can accumulate over time. Innumerous studies performed throughout the world have confirmed the detection of CECs in different aquatic matrices such as rivers, seas, lakes and marine animals. However, these analyses are usually performed with chromatographic methods using bulky and expensive equipment, only operated by specialized technicians. Therefore, the development of electrochemical sensors is a potential alternative to these conventional methods, and it can be seen as an opportunity for the development of sustainable analytical practices. Non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are some of the most consumed pharmaceuticals worldwide. A literature review showed that several studies confirmed the presence of NSAIDs in the environment. Until now, electrochemical sensors for NSAIDs such as diclofenac, acetylsalicylic acid and acetaminophen have been the most widely reported. However, they have been developed in a lesser extent for the propionic acid derivatives NSAIDs, such as ketoprofen, which is one of the most prescribed drugs in Portugal. The aim of the present work is the development of a simple and efficient sensor to be applied in the monitoring of ketoprofen. The developed sensor is a paper-based carbon substrate, which is connected in one end to a copper mesh and used directly as working electrode. The electrochemical performance of the sensor was characterized by cyclic voltammetry in a standard solution of the indicator Fe(CN)6 3/4- while quantification of ketoprofen was performed at the optimum conditions (pH 5.0, pulse amplitude of 70 mV, pulse time of 5 ms, step potential of 17.5 mV and interval time of 0.117 s) by differential pulse voltammetry. The developed sensor presented a linear range of 0.125 to 8.60 µM, a sensitivity of 24.02 µA/(µM.cm2 ), and a limit of detection of 0.233 µM. In the reproducibility and repeatability assays, it was possible to obtain relative standard deviation values lower than 8.2% and 6.1%, respectively. The proposed electrochemical sensor was successfully tested for ketoprofen monitoring in WWTP water samples with recoveries ranging from 86% to 99%. The carbon paper-based electrode developed during this work and used in the presented electrochemical sensor can also be integrated into a miniaturized and portable device, that allows in-situ analysis of environmental samples.Os compostos farmacêuticos são um grupo de contaminantes emergentes que causam uma enorme preocupação. Devido à elevada utilização destes compostos, estes são libertados para o meio ambiente, onde se podem acumular ao longo do tempo. Diversos estudos realizados em todo o mundo têm vindo a detetar contaminantes emergentes em diversas matrizes aquáticas, tais como rios, mares, lagos e animais marinhos. No entanto, geralmente, estas análises são realizadas através de métodos cromatográficos utilizando equipamentos volumosos e caros, que só podem ser operados por técnicos especializados. Como tal, o desenvolvimento de sensores eletroquímicos é uma potencial alternativa ao uso destes métodos convencionais e surge como uma oportunidade para o desenvolvimento de práticas analíticas mais sustentáveis. Os medicamentos anti-inflamatórios não esteroides (NSAIDs) são dos mais consumidos mundialmente. Uma revisão da literatura permitiu encontrar vários estudos que confirmam a presença destes contaminantes no ambiente. Atualmente, existem sensores descritos na literatura para alguns NSAIDs, nomeadamente o diclofenac, o acido acetilsalicílico e o acetaminofeno. No entanto, não têm sido desenvolvidos sensores para NSAIDs derivados do ácido propiónico, como é o caso do ketoprofeno, que é um dos medicamentos mais prescritos em Portugal. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sensor simples, eficaz e que possa ser aplicado na monitorização de ketoprofeno. O sensor desenvolvido é um substrato à base de papel de carbono, no qual um dos lados do substrato de papel de carbono foi ligado a uma liga de cobre e foi diretamente usado como elétrodo de trabalho. A resposta eletroquímica do sensor foi caracterizada através de voltametria cíclica com uma solução padrão de Fe(CN)6 3/4- , enquanto a quantificação do ketoprofeno foi realizada às condições ótimas (pH 5, amplitude de pulso de 70 mV, amplitude de tempo de 5 ms, incremento de potencial de etapa de 17.5 mV e intervalo tempo de 0.117 s) utilizando-se voltametria de pulso diferencial. O sensor desenvolvido apresentou uma gama linear de 0.125 a 8.60 µM de ketoprofeno, uma sensibilidade de 24.02 µA/(µM.cm2 ) e um limite de deteção de 0.233 µM. Nos ensaios de reprodutibilidade e repetibilidade obtiveram-se valores de desvio padrão relativos menores do que 8.2% e 6.1%, respetivamente. O sensor eletroquímico proposto é capaz de monitorizar ketoprofeno em matrizes aquosas com recuperações entre 86% a 99%. O elétrodo de papel de carbono desenvolvido durante este trabalho e utilizado neste sensor eletroquímico pode também ser integrado num dispositivo miniaturizado e portátil de forma a permitir análises in-situ amostras ambientais