Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Ana Clara Maia
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/33857
http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.706
Resumo: The integration of thread-based microfluidic devices with electrochemical detection shows advantages such as simplicity, ease of miniaturization, low sample consumption, low cost, and numerous possibilities of configurations. However, the fluid evaporation and difficulty in maintaining a constant flow are some limitations of these systems. In addition, many of these systems are completely disposable after studies. Thus, in this work, it is proposed the development of an alternative thread-based microfluidic device manufactured with low-cost materials and coupled to amperometric detection. Syringes were used as inlet and outlet reservoirs, which were fixed on a poly(methyl methacrylate) plate. The textile threads were inserted into polyethylene tubes, resulting in some advantages such as decreased evaporation of the solvent from carrier solution, making the system more robust and less susceptible to contamination. Three platinum wires were coupled to the thread/tube set, and they were used as pseudo-reference, work, and auxiliary electrodes. Cotton was added to the outlet reservoir, favoring the absorbing capacity of the system, increasing capillary strength, in addition to allowing, after the measurements, the device to be reused only by changing cotton at the outlet reservoir. Comparative studies between two types of textile thread (gauze and string) were carried out and the ferrocyanide was employed for the optimization of the main parameters of the system: dimensions of the inlet and outlet reservoirs, the distance between injection and detector, volume, and a maximum number of injections and flow rate. To evaluate the analytical potential of the device, dopamine, hydrogen peroxide, and TBHQ were used as model analytes, being obtained adequate linearities (R2 > 0.99) and values of detection limits compatible with those reported in the literature. In the last stage, the microfluidic system was used for the determination of nitrite in artificial saliva samples. Addition and recovery studies were conducted for a concentration range of 30-100 µmol L-1 , and recovery values close to 100% (87.9-111%) were obtained. Thus, this work describes a promising, low-cost analytical tool that circumvents some limitations indicated in the literature, presenting the potential for analysis in the field, since it precludes the use of external pumps, drastically reducing the generation of waste, and has satisfactory analytical performance.
id UFU_5d9d68b1ba3d368f4f070c710cc89075
oai_identifier_str oai:repositorio.ufu.br:123456789/33857
network_acronym_str UFU
network_name_str Repositório Institucional da UFU
repository_id_str
spelling Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticasDevelopment of an alternative microfluidic device based on textile threads for electroanalytical applicationsminiaturizaçãominiaturizationdispositivos microfluídicosmicrofluidic devicesnitritonitritefios têxteistextile threadseletroquímicaelectrochemistryCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRAQuímicaAnálise eletroquímicaThe integration of thread-based microfluidic devices with electrochemical detection shows advantages such as simplicity, ease of miniaturization, low sample consumption, low cost, and numerous possibilities of configurations. However, the fluid evaporation and difficulty in maintaining a constant flow are some limitations of these systems. In addition, many of these systems are completely disposable after studies. Thus, in this work, it is proposed the development of an alternative thread-based microfluidic device manufactured with low-cost materials and coupled to amperometric detection. Syringes were used as inlet and outlet reservoirs, which were fixed on a poly(methyl methacrylate) plate. The textile threads were inserted into polyethylene tubes, resulting in some advantages such as decreased evaporation of the solvent from carrier solution, making the system more robust and less susceptible to contamination. Three platinum wires were coupled to the thread/tube set, and they were used as pseudo-reference, work, and auxiliary electrodes. Cotton was added to the outlet reservoir, favoring the absorbing capacity of the system, increasing capillary strength, in addition to allowing, after the measurements, the device to be reused only by changing cotton at the outlet reservoir. Comparative studies between two types of textile thread (gauze and string) were carried out and the ferrocyanide was employed for the optimization of the main parameters of the system: dimensions of the inlet and outlet reservoirs, the distance between injection and detector, volume, and a maximum number of injections and flow rate. To evaluate the analytical potential of the device, dopamine, hydrogen peroxide, and TBHQ were used as model analytes, being obtained adequate linearities (R2 > 0.99) and values of detection limits compatible with those reported in the literature. In the last stage, the microfluidic system was used for the determination of nitrite in artificial saliva samples. Addition and recovery studies were conducted for a concentration range of 30-100 µmol L-1 , and recovery values close to 100% (87.9-111%) were obtained. Thus, this work describes a promising, low-cost analytical tool that circumvents some limitations indicated in the literature, presenting the potential for analysis in the field, since it precludes the use of external pumps, drastically reducing the generation of waste, and has satisfactory analytical performance.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorFinep - Financiadora de Estudos e ProjetosDissertação (Mestrado)A integração de sistemas microfluídicos baseados em fios têxteis com a detecção eletroquímica apresenta vantagens como simplicidade, facilidade de miniaturização, baixo consumo de amostra, baixo custo e inúmeras possibilidades de configurações. Entretanto, a evaporação dos fluídos e, consequentemente, a dificuldade em se manter a vazão constante são algumas das limitações destes sistemas. Outro fator importante está relacionado com a necessidade do descarte total destes sistemas após os estudos. Assim, neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis fabricado com materiais de baixo custo e acoplado à detecção amperométrica. Seringas foram empregadas como reservatórios de entrada e saída, os quais foram fixados em uma placa de polimetilmetacrilato. Fios têxteis foram inseridos em tubos de polietileno, trazendo benefícios como a diminuição da evaporação do solvente da solução transportadora e tornando o sistema mais robusto e menos susceptível a contaminações. Ao conjunto fio/tubo foram acoplados, perpendicularmente, três fios de platina, empregados como eletrodos de pseudo-referência, trabalho e auxiliar. Ao reservatório de saída foram adicionados algodões, o que favoreceu a capacidade absorvente do sistema, aumentando a capilaridade, além de permitir que, após as medidas, o dispositivo fosse reutilizado apenas com a troca do algodão. Estudos comparativos entre dois tipos de fios têxteis (gaze e barbante) foram realizados e, em seguida, ferrocianeto foi empregado para a otimização dos principais parâmetros do sistema: dimensões dos reservatórios de saída e entrada, distância entre injetor e detector, volume e número máximo de injeções e vazão. Para a avaliação da potencialidade analítica do dispositivo, dopamina, peróxido de hidrogênio e TBHQ foram empregados como analitos modelo, sendo obtidas linearidades adequadas (R2 > 0,99) e valores de limites de detecção compatíveis com os relatados na literatura. Na última etapa, o sistema microfluídico foi utilizado como uma alternativa para a determinação de nitrito em amostras de salivas artificiais. Estudos de adição e recuperação foram realizados para uma faixa de concentração de 30-100 µmol L-1 , sendo obtidos valores de recuperação próximos à 100% (87,9-111%). Desta forma, este trabalho descreve uma ferramenta analítica promissora de baixo custo, que contorna algumas limitações indicadas na literatura, apresentando potencialidade para análises em campo, uma vez que descarta o uso de bombas externas, gera baixas quantidades de resíduos e apresenta um desempenho analítico satisfatório.2023-12-14Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em QuímicaSantos, André Luiz doshttp://lattes.cnpq.br/3299204309097010Faria, Ronaldo Censihttp://lattes.cnpq.br/8659496864305621Petruci, João Flávio da Silveirahttp://lattes.cnpq.br/4196654089462606Oliveira, Ana Clara Maia2021-12-23T18:18:22Z2021-12-23T18:18:22Z2021-12-14info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfOLIVEIRA, Ana Clara Maia. Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas. 2021. 73 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.706 .https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/33857http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.706porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2024-02-05T14:19:33Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/33857Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2024-02-05T14:19:33Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
dc.title.none.fl_str_mv Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas
Development of an alternative microfluidic device based on textile threads for electroanalytical applications
title Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas
spellingShingle Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas
Oliveira, Ana Clara Maia
miniaturização
miniaturization
dispositivos microfluídicos
microfluidic devices
nitrito
nitrite
fios têxteis
textile threads
eletroquímica
electrochemistry
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Química
Análise eletroquímica
title_short Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas
title_full Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas
title_fullStr Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas
title_full_unstemmed Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas
title_sort Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas
author Oliveira, Ana Clara Maia
author_facet Oliveira, Ana Clara Maia
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Santos, André Luiz dos
http://lattes.cnpq.br/3299204309097010
Faria, Ronaldo Censi
http://lattes.cnpq.br/8659496864305621
Petruci, João Flávio da Silveira
http://lattes.cnpq.br/4196654089462606
dc.contributor.author.fl_str_mv Oliveira, Ana Clara Maia
dc.subject.por.fl_str_mv miniaturização
miniaturization
dispositivos microfluídicos
microfluidic devices
nitrito
nitrite
fios têxteis
textile threads
eletroquímica
electrochemistry
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Química
Análise eletroquímica
topic miniaturização
miniaturization
dispositivos microfluídicos
microfluidic devices
nitrito
nitrite
fios têxteis
textile threads
eletroquímica
electrochemistry
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Química
Análise eletroquímica
description The integration of thread-based microfluidic devices with electrochemical detection shows advantages such as simplicity, ease of miniaturization, low sample consumption, low cost, and numerous possibilities of configurations. However, the fluid evaporation and difficulty in maintaining a constant flow are some limitations of these systems. In addition, many of these systems are completely disposable after studies. Thus, in this work, it is proposed the development of an alternative thread-based microfluidic device manufactured with low-cost materials and coupled to amperometric detection. Syringes were used as inlet and outlet reservoirs, which were fixed on a poly(methyl methacrylate) plate. The textile threads were inserted into polyethylene tubes, resulting in some advantages such as decreased evaporation of the solvent from carrier solution, making the system more robust and less susceptible to contamination. Three platinum wires were coupled to the thread/tube set, and they were used as pseudo-reference, work, and auxiliary electrodes. Cotton was added to the outlet reservoir, favoring the absorbing capacity of the system, increasing capillary strength, in addition to allowing, after the measurements, the device to be reused only by changing cotton at the outlet reservoir. Comparative studies between two types of textile thread (gauze and string) were carried out and the ferrocyanide was employed for the optimization of the main parameters of the system: dimensions of the inlet and outlet reservoirs, the distance between injection and detector, volume, and a maximum number of injections and flow rate. To evaluate the analytical potential of the device, dopamine, hydrogen peroxide, and TBHQ were used as model analytes, being obtained adequate linearities (R2 > 0.99) and values of detection limits compatible with those reported in the literature. In the last stage, the microfluidic system was used for the determination of nitrite in artificial saliva samples. Addition and recovery studies were conducted for a concentration range of 30-100 µmol L-1 , and recovery values close to 100% (87.9-111%) were obtained. Thus, this work describes a promising, low-cost analytical tool that circumvents some limitations indicated in the literature, presenting the potential for analysis in the field, since it precludes the use of external pumps, drastically reducing the generation of waste, and has satisfactory analytical performance.
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-12-23T18:18:22Z
2021-12-23T18:18:22Z
2021-12-14
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv OLIVEIRA, Ana Clara Maia. Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas. 2021. 73 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.706 .
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/33857
http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.706
identifier_str_mv OLIVEIRA, Ana Clara Maia. Desenvolvimento de um sistema microfluídico alternativo à base de fios têxteis para aplicações eletroanalíticas. 2021. 73 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.706 .
url https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/33857
http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.706
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
Brasil
Programa de Pós-graduação em Química
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
Brasil
Programa de Pós-graduação em Química
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFU
instname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron:UFU
instname_str Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron_str UFU
institution UFU
reponame_str Repositório Institucional da UFU
collection Repositório Institucional da UFU
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
repository.mail.fl_str_mv diinf@dirbi.ufu.br
_version_ 1805569593394069504