| dc.contributor | Bergamini, Márcio Fernando, 1979- | |
| dc.contributor | Gevaerd, Ava, 1990- | |
| dc.contributor | Marcolino Junior, Luiz Humberto, 1978- | |
| dc.contributor | Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química | |
| dc.creator | Valenga, Marcia Gabriela Pianaro | |
| dc.date | 2023-04-12T13:43:19Z | |
| dc.date | 2023-04-12T13:43:19Z | |
| dc.date | 2023 | |
| dc.date.accessioned | 2023-09-28T17:56:33Z | |
| dc.date.available | 2023-09-28T17:56:33Z | |
| dc.identifier | https://hdl.handle.net/1884/81997 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9027977 | |
| dc.description | Orientador: Prof. Dr. Márcio Fernando Bergamini | |
| dc.description | Coorientadores: Dra. Ava Gevaerd e Prof. Dr. Luiz Humberto Marcolino Jr. | |
| dc.description | Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 17/03/2023 | |
| dc.description | Inclui referências: p. 177-192 | |
| dc.description | Resumo: No presente estudo, biocarvões (biochar) foram preparados a partir da pirólise do bagaço de cana-de-açúcar, variando a temperatura final do processo entre 300 e 700 °C, e parte do material produzido foi quimicamente ativada com HNO3. Nas caracterizações dos materiais, observou-se aumento da degradação com o aumento da temperatura final empregada na pirólise, além da presença de maior quantidade de grupos funcionais nos materiais produzidos sob as menores temperaturas. Verificou-se, ainda, que a ativação química resultou na oxidação e na nitração da estrutura carbonácea, aumentando, portanto, a quantidade de grupos funcionais nos materiais. Diferentes abordagens de construção de eletrodo e determinação de espécies de interesse, empregando os materiais produzidos, foram, então, investigadas. Inicialmente, os materiais foram utilizados como modificadores de eletrodos de pasta de carbono, que, por sua vez, foram aplicados na pré-concentração espontânea de íons Cu²+, seguida da determinação voltamétrica. O material BCA400 forneceu a resposta de maior intensidade de corrente de pico, comportamento que pode estar relacionado com a presença de maiores quantidades de grupos superficiais, como grupos oxigenados, conforme previamente caracterizado, favorecendo a interação com o analito. Utilizando este material como modificador e a técnica de voltametria de pulso diferencial, desenvolveu-se um método para determinação de Cu²+ em água de torneira. Estimou-se a região linear entre 1,0 e 15,0 µmol L-¹, com limite de detecção (LOD) de 0,36 µmol L-¹ e limite de quantificação de 1,09 µmol L-¹; esses parâmetros foram considerados adequados para a finalidade proposta, visto que possibilitaram a detecção e quantificação do analito, de acordo com o limite máximo estabelecido pela legislação vigente. O eletrodo contendo Cu²+ imobilizado também foi utilizado para o desenvolvimento de um método para determinação indireta de creatinina, via formação do complexo com o íon metálico e supressão do sinal voltamétrico do cobre. Neste caso, obteve-se faixa linear de trabalho na região entre 0,3 e 0,7 mmol L-¹, com LOD = 0,091 mmol L-¹ e LOQ = 0,30 mmol L-¹, valores que também foram considerados adequados para a finalidade proposta, que era a determinação do analito em amostras de urina sintética. Por fim, dispersões preparadas com os diferentes materiais foram utilizadas para modificar um eletrodo impresso de carbono, empregado como plataforma para a imobilização da proteína RBD do vírus SARS-CoV-2, via reação de ligação cruzada com EDC/NHS, para posterior aplicação na detecção de anticorpos contra o vírus em amostras de soro fortificadas. Para esta abordagem e aplicação, o material BC700 possibilitou a obtenção das respostas mais adequadas. O dispositivo construído utilizando esse carbonáceo foi capaz de diferenciar qualitativamente respostas de amostras positivas e negativas a presença do anticorpo, com base em um valor de corte de 82,3 %, em um nível de confiança de 95 %. Além disso, a plataforma foi seletiva para a detecção do analito mesmo na presença de um interferente e pode ser armazenada por até 7 dias sem perdas de performance. Sendo assim, a partir de materiais ambientalmente amigáveis, diferentes abordagens de detecção e determinação de espécies de interesse foram investigadas e a versatilidade do biochar como modificador na construção de (bio)sensores eletroquímicos foi demonstrada. | |
| dc.description | Abstract: In this study, biochars were prepared from sugarcane bagasse, with pyrolysis temperature varying from 300 to 700 °C, and part of the material was chemically activated with HNO3. Materials’ characterization showed that degradation increased as the pyrolysis final temperature increased; in addition, a higher number of functional groups was observed for the materials produced under the lowest temperatures. Also, chemical activation resulted in oxidation and nitration of carbonaceous structure, increasing, therefore, the number of functional groups on the materials. Next, different approaches for electrode construction and analytes determination were investigated. First, materials were used as carbon paste electrodes modifiers, applied to spontaneous Cu²+ ions pre-concentration, followed by voltammetric determination. BCA400 material provided the most intense response for peak current, a behavior that may be related to the presence of the highest numbers of surface groups, as oxygen groups, as previously characterized, favoring its interaction with the analyte. Using this material and differential pulse voltammetry technique, a method for Cu²+ determination in tap water was developed. Linear range was estimated from 1.0 to 15.0 µmol L-¹, with limit of detection (LOD) of 0.36 µmol L-¹, and limit of quantification (LOQ) of 1.09 µmol L-¹; those parameters were considered suitable for the intended purpose, since they enabled the analyte detection and quantification, according to the maximum limit established by the current legislation. The electrode with immobilized Cu²+ was also used for developing a method for indirect creatinine determination, through complex formation with the metallic ion and suppression of copper voltammetric signal. In this case, linear working range from 0.3 to 0.7 mmol L-¹, LOD = 0.091 mmol L-¹ and LOQ = 0.30 mmol L-¹ were obtained, and also considered suitable for the intended purpose, that was analyte determination in synthetic urine samples. At last, dispersions prepared with the different materials were used to modify a screen-printed carbon electrode, employed as a platform for SARS-CoV-2 virus RBD-protein immobilization, through crosslinking reaction with EDC/NHS, for further application in detection of antibodies against the virus in spiked serum samples. For this approach, BC700 enabled the most suitable responses. The device constructed using this material was able to qualitatively differentiate responses from samples positive and negative to antibodies presence, based on a 82,3 % cutoff value, at 95 % confidence level. Additionally, the platform was selective for analyte detection even in presence of an interferent and could be stored up to 7 days without losses of its performance. Therefore, from environmentally friendly materials, different approaches for detection and determination of analytes were investigated, and biochar versatility as a modifier in electrochemical (bio)sensors construction was demonstrated. | |
| dc.format | 1 recurso online : PDF. | |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.language | Português | |
| dc.subject | Biocarvão | |
| dc.subject | Bagaço de cana | |
| dc.subject | Cobre | |
| dc.subject | Creatinina | |
| dc.subject | SARS-CoV-2 | |
| dc.subject | Biosensores | |
| dc.subject | Detectores eletroquimicos | |
| dc.subject | Química | |
| dc.title | Biochar de bagaço de cana-de-açúcar : produção, caracterização e aplicação na construção de sensores e biossensores eletroquímicos para determinação de cobre, creatinina e anticorpos contra o vírus Sars-CoV-2 | |
| dc.type | Tese Digital | |
