Desenvolvimento de um eletrodo de pasta de carbono modificado com nanopartículas de óxido de ferro e o líquido iônico BMI.PF6 para a determinação de estrogênios

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Moreira, Fernanda
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/215490
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, 2019.
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spelling Universidade Federal de Santa CatarinaMoreira, FernandaSpinelli, Almir2020-10-21T21:17:08Z2020-10-21T21:17:08Z2019362724https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/215490Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, 2019.Este trabalho descreve o desenvolvimento de um eletrodo de pasta de carbono (EPC) modificado com nanopartículas de óxido de ferro (II,III) (NPs Fe3O4) e o líquido iônico (LI) hexafluorofosfato de 1-butil-3-metilimidazólio (BMI.PF6) para a determinação eletroanalítica de estrona (E1), 17ß-estradiol (E2), estriol (E3) e estrogênios totais (ET). O EPC/NPs Fe3O4-BMI.PF6 foi preparado a partir de condições otimizadas em um planejamento fatorial 32. O eletrodo modificado foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de impedância eletroquímica e voltametria cíclica, apresentando uma maior área eletroativa e melhor condutividade, em comparação ao eletrodo não modificado, devido a presença das NPs Fe3O4 e do LI BMI.PF6 na superfície do eletrodo. O comportamento eletroquímico dos estrogênios no EPC/NPs Fe3O4-BMI.PF6 foi investigado utilizando a técnica de voltametria cíclica. Observou-se um pico de oxidação irreversível para os estrogênios E1, E2 e E3 em +0,365 V, +0,320 V e +0,400 V, respectivamente. A corrente de pico de oxidação obtida foi aproximadamente três vezes maior que a obtida com o eletrodo não modificado. A utilização de NPs de Fe3O4 e do LI BMI.PF6 pode efetivamente melhorar as propriedades do EPC/NPs Fe3O4-BMI.PF6, aumentando a sensibilidade do eletrodo e a reversibilidade da reação dos estrogênios. Para realizar a determinação dos estrogênios individuais e ET utilizou-se a técnica de voltametria de onda quadrada (SWV). Os parâmetros experimentais da técnica SWV (frequência, amplitude e incremento de potencial) foram otimizados através do planejamento fatorial completo 23 e Box-Behnken. Assumindo as condições experimentais otimizadas para os estrogênios foram obtidas as curvas de calibração. A curva de calibração para a E1 mostrou duas faixas lineares, nos intervalos de concentrações de 4,0 a 9,0 µmol L-1 (r = 0,998) e de 9,0 a 100,0 µmol L-1 (r = 0,998), com limites de detecção (LOD) e quantificação (LOQ) de 0,470 µmol L-1 e 4,000 µmol L-1, respectivamente. O mesmo comportamento foi verificado para E2, E3 e ET. Para E2 a curva de calibração foi linear nos intervalos entre 0,1 e 1,0 µmol L-1 (r = 0,997) e entre 1,0 e 10,0 µmol L-1 (r = 0,996), com LOD e LOQ de 0,045 µmol L-1 e 0,150 µmol L-1, respectivamente. Enquanto a curva de calibração para o E3 os intervalos lineares foram entre 1,0 e 10,0 µmol L-1 (r = 0,998) e entre 10,0 e 110,0 µmol L-1 (r = 0,998), com LOD e LOQ de 0,328 µmol L-1 e 1,090 µmol L-1, respectivamente. Para os ET a curva de calibração foi obtida mediante adições de diferentes alíquotas de solução padrão de E1, E2 e E3 (considerando a proporção 2:2:1). Um pico bem definido foi observado em +0,348 V. A curva de calibração mostrou duas faixas lineares, nos intervalos de concentrações de 0,25 a 5,00 µmol L-1 (r = 0,999) e de 5,00 e 35,00 µmol L-1 (r = 0,996), com LOD e LOQ de 0,086 e 0,286 µmol L-1, respectivamente. O EPC/NPs Fe3O4-BMI.PF6 foi aplicado com sucesso na determinação eletroanalítica de E1 em carne suína, E2 e E3 em formulações farmacêuticas e ET em amostras de leite e ovo. Os resultados foram comparáveis aos obtidos pela técnica de espectroscopia no ultravioleta-visível. Além disso, aplicou-se testes estatísticos para avaliar os resultados, e conclui-se que não houve diferença significativa ao nível de confiança de 95%, quanto a precisão e exatidão dos dados fornecidos pelo eletrodo modificado.<br>Abstract : This work describes the development of a carbon paste electrode (EPC) modified with nanoparticles of iron oxide (II,III) (NPs Fe3O4) and the ionic liquid (LI) 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (BMI.PF6) for the electroanalytical determination of estrone (E1), 17ß-estradiol (E2), estriol (E3) and total estrogens (ET). The EPC/NPs Fe3O4-BMI.PF6 was prepared from optimized conditions by a 32 factorial design. The modified electrode was characterized by scanning electron microscopy, electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry, presenting higher electroactive area and higher conductivity, compared to the unmodified EPC, due to the presence of the NPs Fe3O4 and LI BMI.PF6 on the electrode surface. The estrogens electrochemical behavior on the EPC/NPs Fe3O4-BMI.PF6 electrode surface were investigated using the cyclic voltammetry technique. An irreversible oxidation peak was observed to the estrogens E1, E2 and E3 at +0.365 V, +0.320 V and +0.400 V, respectively. The oxidation peak current obtained was approximately three times greater than that to of the unmodified electrode. The use of NPs Fe3O4 and LI BMI.PF6 can effectively improve the properties of EPC/NPs Fe3O4-BMI.PF6, increasing the electrode sensitivity and the reversibility of the estrogen reaction. To perform the determination of the individual estrogens and ET were used the square-wave voltammetry (SWV). The experimental parameters of the SWV (frequency, amplitude and potential increase) were optimized by the 23 full factorial design and Box-Behnken. Assuming the optimized experimental conditions for the estrogens, the calibration curves were obtained. The calibration curve for the E1 showed two linear ranges, in the concentration ranges from 4.0 to 9.0 µmol L-1 (r = 0.998) and from 9.0 to 100.0 µmol L-1 (r = 0.998), with detection and quantification limits of (LOQ) of 0.470 µmol L-1 and (LOD) 4.000 µmol L-1, respectively. The similar behavior were noted to E2, E3 and ET. To E2, the calibration curve was linear in the intervals between 0.1 and 1.0 µmol L-1 (r = 0.997) and between 1.0 and 10.0 µmol L-1 (r = 0.996), with LOD and LOQ of 0.045 µmol L-1 and 0.150 µmol L-1, respectively. While, the calibration curve to E3 the linear intervals were between 1.0 and 10.0 µmol L-1 (r = 0.998) and between 10.0 and 110.0 µmol L-1 (r = 0.998), the LOD and LOQ were 0.328 µmol L-1 and 1.090 µmol L-1, respectively.The ET calibration curve was obtained by adding different aliquots of standard solution of E1, E2 and E3 (considering the ratio 2:2:1). A well-defined peak was observed at +0,348 V. The calibration curve showed two linear ranges, in the concentration ranges from 0.25 to 5.00 µmol L-1 (r = 0.999) and 5.00 and 35.00 µmol L-1 (r = 0.996), with LOD and LOQ of 0.086 and 0.286 µmol L-1, respectively. The EPC/NPs Fe3O4-BMI.PF6 was successfully applied in the electroanalytical determination of E1 in pork meat, E2 and E3 in pharmaceutical formulations and ET in milk and egg samples. The results were comparable to those obtained by ultraviolet-visible spectroscopy. In addition, statistical tests were applied to evaluate the results, and it was concluded that there was no significant difference at the 95% confidence level regarding the precision and accuracy of the data provided by the modified electrode.133 p.| il., gráfs., tabs.porQuímicaEletrodo de carbonoNanopartículasÓxidos de ferroLiquídos iônicosEstrógenosDesenvolvimento de um eletrodo de pasta de carbono modificado com nanopartículas de óxido de ferro e o líquido iônico BMI.PF6 para a determinação de estrogêniosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPQMC0914-T.pdfPQMC0914-T.pdfapplication/pdf4193449https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/215490/-1/PQMC0914-T.pdfd3228b2e0d80d401b464dd80bb75aef8MD5-1123456789/2154902020-10-21 18:17:08.244oai:repositorio.ufsc.br:123456789/215490Repositório de PublicaçõesPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-10-21T21:17:08Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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