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Title in Portuguese: Sensores e Biossensores Eletroquímicos: Ferramentas Versáteis para a Determinação de Contaminantes Ambientais.
Title: Electrochemical sensors and biosensors: versatile tools for the environmental contaminants determination
Author: Ribeiro, Francisco Wirley Paulino
Advisor(s): Correia, Adriana Nunes
Keywords: Pesticidas
Monitoramento ambiental
Química analítica
Issue Date: 2014
Citation: RIBEIRO, F. W. P.; CORREIA, A. N. (2014)
Abstract in Portuguese: No presente trabalho apresentou-se o emprego de sensores e de biossensores eletroquímicos para a determinação dos pesticidas endossulfam (EDS), tiabendazol (TBZ) e cloridrato de formetanato (FMT) em amostras de cana-de-açúcar, tomate, manga, uva e águas naturais. Além disso, informações acerca do mecanismo redox dos pesticidas EDS, TBZ e FMT também foram apresentadas. Os sensores consistiram em eletrodos de gota pendente de mercúrio (HMDE, do inglês Hanging Mercury Drop Electrode), de diamante dopado com boro (EDDB) e de carbono vítreo modificado com nanotubos de carbono de paredes múltiplas funcionalizados e ftalocianina de cobalto (CV/NTCPMF-FcCo-Naf.0,5%). Para os biossensores, a enzima Lacase (Lac) foi imobilizada pelo método de ligações cruzadas sobre ouro previamente modificado com nanopartículas de ouro (Au/NpAu/Lac-Glu.2%) e sobre eletrodo modificado com NTCPMF-FcCo (CV/NTCPMF-FcCo-Naf.0,5%/Lac-Glu.2%). A redução do EDS foi regida por processo quase-reversível. TBZ sofreu oxidação irreversível sobre EDDB e CV/NTCPMF-FcCo-Naf.0,5%. FMT sobre EDDB apresentou oxidação irreversível do tipo químico-eletroquímico. No entanto, mecanismo eletroquímico-químico-eletroquímico foi observado para FMT sobre CV/NTCPMF-FcCo-Naf.0,5%, totalizando quatro processos de oxidação (um irreversível, dois quase-reversíveis e um reversível). Os valores dos limites de detecção (LD) e de quantificação (LQ) calculados foram: LD = 0,121 mg kg–1 e LQ = 0,406 mg kg–1 (EDS sobre HMDE), LD = 0,074 mg kg–1 e LQ = 0,247 mg kg–1 (EDS sobre CV/NTCPMF-FcCo-Naf.0,5%/Lac-Glu.2%), LD = 0,052 mg kg–1 e LQ = 0,177 mg kg–1 (TBZ sobre EDDB), LD = 0,019 mg kg–1 e LQ = 0,064 mg kg–1 (TBZ sobre CV/NTCPMF-FcCo-Naf.0,5%), LD = 0,094 mg kg–1 e LQ = 0,311 mg kg–1 (TBZ sobre CV/NTCPMF-FcCo-Naf.0,5%/Lac-Glu.2%), LD = 0,094 mg kg–1 e LQ = 0,314 mg kg–1 (FMT sobre EDDB), LD = 0,025 mg kg–1 e LQ = 0,083 mg kg–1 (FMT sobre CV/NTCPMF-FcCo-Naf.0,5%), LD = 0,088 mg kg–1 e LQ = 0,299 mg kg–1 (FMT sobre Au/NpAu/Lac-Glu.2%). Estes valores estão de acordo com os limites máximos de resíduos estabelecidos pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária para os pesticidas EDS, TBZ e FMT (0,01 a 10,0 mg kg–1).Os valores dos percentuais de recuperação calculados variaram de 70,89 a 117,32%, com desvio padrão relativo entre 0,18 e 7,58%. Portanto, os resultados obtidos comprovaram que as metodologias eletroanalíticas desenvolvidas podem ser consideradas alternativas promissoras para a determinação de pesticidas em matrizes alimentares e ambientais.
Abstract: The present work emphasized the use of electrochemical sensors and biosensors for the determination of endosulfan (EDS, organochlorine), thiabendazole (TBZ, benzimidazole) and formetanate hydrochloride (FMT, carbamate) pesticides in sugar cane, tomato, mango, grape and natural waters samples. Furthermore, insights of redox mechanistic of EDS, TBZ and FMT pesticide were also presented. The hanging mercury drop electrode (HMDE), boron-doped diamond electrode (BDDE) and cobalt phthalocyanine with functionalyzed multi-walled carbon nanotube modified glassy carbon electrode (Naf.0.5%-PcCo-fMWCNT/GCE) sensors were used. For biossensors, Laccase enzyme (Lac) was imobilized via cross-linking onto a gold electrode previously modified with gold nanoparticles (Glu.2%-Lac-AuNp/Au) and onto a PcCo-fMWCNT modified electrode (Glu.2%-Lac/Naf.0.5%-PcCo-fMWCNT/GCE). EDS was reduced by quase-reversible process. TBC was oxidized by an irreversible process on a BDDE and Naf.0.5%-PcCo-fMWCNT/GCE. The electrochemical response of FMT on a BDDE showed the irreversible oxidation mechanism of the type chemical-electrochemical. However, the electrochemical-chemical-electrochemical mechanism was observed for FMT at Naf.0.5%-PcCo-fMWCNT/GCE with four oxidation process (one irreversible, two quase-reversible and one reversible processes). The detection limits (DL) and quantification limits (QL) calculated values were: DL = 0.121 mg kg–1 and QL = 0.406 mg kg–1 (EDS at HMDE), DL= 0.074 mg kg–1 and QL = 0.247 mg kg–1 (EDS at Glu.2%-Lac/Naf.0.5%-PcCo-fMWCNT/GCE), DL = 0.052 mg kg–1 and QL = 0.177 mg kg–1 (TBZ at BDDE), DL = 0.019 mg kg–1 and QL = 0.064 mg kg–1 (TBZ at Naf.0.5%-PcCo-fMWCNT/GCE), DL = 0.094 mg kg–1 and QL = 0.311 mg kg–1 (TBZ at Glu.2%-Lac/Naf.0.5%-PcCo-fMWCNT/GCE), DL = 0.094 mg kg–1 and QL = 0.314 mg kg–1 (FMT at BDDE), DL = 0.025 mg kg–1 and QL = 0.083 mg kg–1 (FMT at Naf.0.5%-PcCo-fMWCNT/GCE), DL = 0.088 mg kg–1 and QL = 0.299 mg kg–1 (FMT at Glu.2%-Lac-AuNp/Au). These values are according to maximum residue limits established by National Health Surveillance Agency for EDS, TBZ and FMT pesticides (0.01 a 10.0 mg kg–1). The calculated recovery percentages varied from 70.89 to 117.32% with relative standard desviation from 0.18 to 7.58%. Thus, electrochemical sensors and biosensors can be considered as an alternative tool for pesticides determination in foods and environmental matrices.
Description: RIBEIRO, F. W. P. Sensores e Biossensores Eletroquímicos: Ferramentas Versáteis para a Determinação de Contaminantes Ambientais. 2014. 210 f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/11589
metadata.dc.type: Tese
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