Desenvolvimento de um sensor eletroquímico para o etinilestradiol

O etinilestradiol é um desregulador endócrino, detetado cada vez com mais frequência no meio aquático, que pode causar efeitos adversos nos ecossistemas, meio ambiente e nos seres vivos. Assim, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um sensor eletroquímico usando papel de fibra de carbono (CP) como transdutor para a deteção deste fármaco. O trabalho iniciou-se com a otimização do pré-tratamento do CP, uma vez que a limpeza e/ou ativação eletroquímica dos elétrodos são fatores críticos para o bom desempenho analítico. Diversos tipos de pré-tratamento foram avaliados por voltametria cíclica (CV), nomeadamente químicos e eletroquímicos com recurso a solventes orgânicos e ácidos, usando uma sonda eletroquímica à base de ferro (hexacianoferrato). Verificou-se que para o hexacianoferrato o pré-tratamento conferido ao CP melhora o seu comportamento eletroquímico em relação ao CP sem pré-tratamento, sendo o melhor prétratamento do CP constituído por imersão em banho de ultrassons numa solução de H2SO4 1 M seguido de tratamento eletroquímico (CV) na mesma solução. De seguida, procedeuse ao estudo do comportamento e mecanismo de reação de oxidação do fármaco etinilestradiol através da CV, verificando-se aqui que o elétrodo sem pré-tratamento apresenta melhor desempenho na deteção do etinilestradiol do que o elétrodo pré-tratado, sendo então aplicado um CP sem pré-tratamento no decorrer do trabalho, tornando os ensaios mais simples e rápidos. Os ensaios voltamétricos indicaram que o etinilestradiol apresenta apenas um pico de oxidação a cerca de + 0,53 V sendo então uma reação irreversível. Através da CV realizada a diferentes velocidades de varrimento, verificouse que o mecanismo de reação de oxidação do etinilestradiol à superfície do sensor CP é controlado por adsorção. Posteriormente, otimizaram-se as condições analíticas, nomeadamente o pH da solução, os parâmetros da técnica de voltametria de pulso diferencial (DPV) e a deposição de analito. Para o eletrólito, obteve-se um pH ótimo de 7 enquanto que para os parâmetros DPV o valor determinado para a amplitude de modulação foi de 0,09 V, para o tempo de modulação de 0,003 s, para o tempo de intervalo de 0,1 s e para o degrau de potencial de 0,01 V. Relativamente à deposição de analito, obteve-se um tempo de deposição ótimo de 180 s e um potencial de deposição de + 0,4 V. A curva de calibração para o etinilestradiol foi realizada nas condições ótimas de 0,000100 a 6,00 μM, verificando-se saturação para concentrações superiores a 4,00 μM. O sensor CP revelou ser altamente sensível para o etinilestradiol refletindo-se em baixos valores de limite de deteção para as diferentes zonas de linearidade (0,00045 a 0,29 µM). Por último, o sensor foi validado por ensaios de recuperação em água de rio (recolhida após uma ETAR) obtendo-se valores entre 88,3 e 109%. Globalmente, os resultados mostram que o sensor de CP pode trazer vantagens analíticas quer laboratorialmente, quer in situ, devido à facilidade de construção e bom desempenho analítico, podendo, assim, constituir uma alternativa viável aos elétrodos convencionais e aos métodos cromatográficos correntemente usados.Ethinylestradiol is an endocrine disruptor, detected with increased frequency in the aquatic environment, that can cause adverse effects on ecosystems, environment and living beings. Thus, the objective of this work was to develop an electrochemical sensor using carbon fiber paper (CP) as a transducer for the detection of this drug. The work started with the optimization of the CP pretreatment since the electrochemical cleaning and/or activation of the electrodes are critical factors for improved analytical performance. Several types of pretreatments were evaluated by cyclic voltammetry (CV), namely chemical and electrochemical ones using organic solvents and acids, in an ironbased electrochemical probe (hexacyanoferrate). It was found that for hexacyanoferrate, the pretreatment given to the CP improves its electrochemical behavior compared to the CP without pretreatment, with the best CP pretreatment being constituted by immersion in an ultrasonic bath in a 1 M H2SO4 solution followed by electrochemical treatment (by CV) in the same solution. Next, the behavior and reaction mechanism of the oxidation of ethinylestradiol were studied through CV, verifying that the electrode without pretreatment performs better in detecting ethinylestradiol than the pre-treated electrode. The voltammetric tests indicated that ethinylestradiol presents only one oxidation peak at about + 0.53 V, being therefore an irreversible reaction. Through the CV performed at different scan rates, it was found that the reaction mechanism of oxidation of ethinylestradiol in the CP sensor surface is controlled by adsorption. Subsequently, the analytical conditions were optimized, namely the solution pH, the parameters of the differential pulse voltammetry (DPV) and the analyte deposition. For the electrolyte, an optimum pH of 7 was obtained while for the DPV parameters the value determined for the modulation amplitude was 0.09 V, for the modulation time 0.003 s, for the interval time 0.1 s, and for the potential step 0,01 V. Regarding the analyte deposition, an optimal deposition time of 180 s and a deposition potential of + 0.4 V were obtained. The calibration curve for ethinylestradiol was performed at optimum conditions from 0.000100 to 6.00 μM, with saturation occurring for concentrations above 4.00 μM. The CP sensor proved to be highly sensitive for ethinylestradiol reflecting in low detection limits for the different linearity zones (0.00045 to 0.29 µM). Finally, the sensor was validated by recovery tests in river water (collected after a wastewater treatment plant) obtaining values between 88.3 and 109%. Overall, the results show that the CP sensor can bring analytical advantages both in the laboratory and on-site, due to its facile construction and good analytical performance, thus being a viable alternative to conventional electrodes and chromatographic methods currently used