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Tipo: Dissertação
Título: Pontos quânticos de carbono aplicados ao sensoriamento químico de íons cobalto e metilcobalamina
Título em inglês: Carbon quantum dots applied to the chemical sensing of cobalt ions and methylcobalamin
Autor(es): Oliveira, Carlos Mateus Paiva
Orientador: Fechine, Pierre Basílio Almeida
Coorientador: Carneiro, Samuel Veloso
Palavras-chave em português: Pontos quânticos de carbono;Fluorescência;Sensoriamento;Cobalamina
Palavras-chave em inglês: Carbon quantum dots;Fluorescence;Sensing;Cobalamin
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Data do documento: 2024
Citação: OLIVEIRA, Carlos Mateus Paiva. Pontos quânticos de carbono aplicados ao sensoriamento químico de íons cobalto e metilcobalamina. 2024. 71 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Resumo: Os Pontos Quânticos de Carbono (PQCs) constituem uma classe de nanopartículas fluo- rescentes, com uma dimensão geralmente inferior a 10 nm com propriedades biocompa- tíveis e de baixa toxicidade. Apresentam uma estrutura enriquecida com grupos funcio- nais hidrofílicos na superfície, o que garante sua elevada dispersibilidade em meio aquoso. Devido a essas propriedades, os PQCs se destacam como nanomateriais promis- sores para aplicações em sensoriamento químico, utilizando a emissão de fluorescência como mecanismo de detecção. O objetivo deste trabalho foi utilizar PQCs no sensoria- mento de íons Co2+ e da molécula de metilcobalamina (MC). Os PQCs foram sintetizados pelo método hidrotermal utilizando ácido cítrico, etilenodiamina e ácido mercaptossuccí- nico (MSA) como precursores. Esse método permitiu obter nanopartículas seletivas e maior controle da funcionalização. As amostras de PQCs apresentaram duas bandas de absorção, características das transições eletrônicas π-π* e n-π*, com rendimento quântico de 8%. Os PQCs apresentaram tamanhos médios de 4,3 ± 1,55 nm, e demonstraram ban- das de emissão em 450 nm, independentemente do comprimento de onda de excitação. Após a otimização das condições experimentais, incluindo a influência do pH, o efeito de possíveis interferentes e concentrações otimizadas de PQCs, curvas de titulação para Co2+ e para MC foram construídas. A supressão eficiente da fluorescência dos PQCs relacio- nada ao íon Co²⁺ e MC foram utilizadas para a detecção dos analitos, resultando em uma estratégia de detecção com um limite de detecção (LOD) de 0,86 mmol L–1 e 1,016 μmol L–1 para Co2+ e MC, respectivamente, indicando uma alta sensibilidade da plataforma de detecção, visto que os valores de LOD estão abaixo do limite máximo de Co2+ e MC estabelecido pela OMS amostra de água potável. Logo após, identificou-se os íons Co2+ e MC em amostra real procedente de água da torneira, utilizando-se padrões obtidos por Análise Discriminante Linear (LDA). Considerando um nível de confiança de 95%, o sensor foi capaz de distinguir os analitos entre si na amostra real. Os resultados de recu- peração apresentaram um intervalo de recuperação entre 95% e 105%. Portanto, foi pos- sível desenvolver uma proposta de sensoriamento baseada em PQCs para detecção e quantificação de íons Co2+ e de MC.
Abstract: Carbon Quantum Dots (CQDs) constitute a class of fluorescent nanoparticles, generally less than 10 nm in size, with biocompatible properties and low toxicity. They exhibit a structure enriched with hydrophilic functional groups on the surface, ensuring high dispersibility in aqueous media. Due to these properties, CQDs emerge as promising nanomaterials for applications in chemical sensing, utilizing fluorescence emission as a detection mechanism. The aim of this study was to use CQDs for the sensing of Co²⁺ ions and the methylcobalamin (MC) molecule. The CQDs were synthesized by the hydrother- mal method using citric acid, ethylenediamine, and mercaptosuccinic acid (MSA) as pre- cursors. This method allowed for the production of selective nanoparticles with better control of functionalization. The CQD samples exhibited two absorption bands, charac- teristic of π-π* and n-π* electronic transitions, with a quantum yield of 8%. The CQDs had an average size of 4.3 ± 1.55 nm and displayed emission bands at 450 nm, regardless of the excitation wavelength. After optimizing the experimental conditions, including the influence of pH, the effect of potential interferents, and optimized concentrations of CQDs, titration curves for Co²⁺ and MC were constructed. The efficient fluorescence quenching of CQDs related to Co²⁺ ions and MC was used for analyte detection, resulting in a detection strategy with a limit of detection (LOD) of 0.86 mmol L-1 and 1.016 μmol L-1 for Co²⁺ and MC, respectively, indicating a high sensitivity of the detection platform, as the LOD values are below the maximum limit for Co²⁺ and MC established by the WHO for drinking water samples. Subsequently, Co²⁺ ions and MC were identified in a real sample of tap water, using standards obtained by Linear Discriminant Analysis (LDA). With a 95% confidence level, the sensor was able to distinguish the analytes in the real sample. The recovery results showed a recovery range between 95% and 105%. Therefore, it was possible to develop a CQD-based sensing approach for the detection and quantification of Co²⁺ ions and MC.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81200
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0007-0943-6053
Currículo Lattes do(s) Autor(es): https://lattes.cnpq.br/2716659805716142
ORCID do Orientador: http://orcid.org/0000-0002-7822-2354
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/1184349463710551
ORCID do Coorientador: https://orcid.org/0000-0002-9940-9417
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/1946546131856036
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DQAFQ - Dissertações defendidas na UFC

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