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Sensor eletroquímico baseado em eletrodo nanoporoso para detecção e quantificação de trans-resveratrol

The study on antioxidants has gained prominence due to the beneficial effects on human health. Thus, their quantification in their natural or artificial sources is of great importance. Among the main antioxidants, trans-resveratrol (T-RESV) has been highlighted. It is a natural polyphenolic antioxid...

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Autor principal:	Klein, Rosecler Scacchetti
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:	Detectores Eletrodos Materiais porosos Nanopartículas Antioxidantes Detectors Electrodes Porous materials Nanoparticles Antioxidants CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Materiais
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4971
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spelling	riut-1-49712020-05-27T06:01:02Z Sensor eletroquímico baseado em eletrodo nanoporoso para detecção e quantificação de trans-resveratrol Electrochemical sensor based on nanoporous electrode for detection and quantification of trans-resveratrol Klein, Rosecler Scacchetti Monteiro, Johny Paulo https://orcid.org/0000-0001-7402-2163 http://lattes.cnpq.br/5157402662010182 Bonafe, Elton Guntendorfer https://orcid.org/0000-0001-7121-6368 http://lattes.cnpq.br/4227748069228395 Monteiro, Johny Paulo https://orcid.org/0000-0001-7402-2163 http://lattes.cnpq.br/5157402662010182 Matos, Roberto de https://orcid.org/0000-0001-9529-3288 http://lattes.cnpq.br/7731828737626124 Venter, Sandro Aurelio de Souza http://lattes.cnpq.br/5304188356638028 Detectores Eletrodos Materiais porosos Nanopartículas Antioxidantes Detectors Electrodes Porous materials Nanoparticles Antioxidants CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Materiais The study on antioxidants has gained prominence due to the beneficial effects on human health. Thus, their quantification in their natural or artificial sources is of great importance. Among the main antioxidants, trans-resveratrol (T-RESV) has been highlighted. It is a natural polyphenolic antioxidant generally found in grapes and also in its derivatives such as red wine and grape juices. This bioactive is responsible of in very important activities in the human body such as antiinflammatory, antiplatelet, estrogenic properties, and acts by strengthening muscle fibers. Conventionally, antioxidants are determined by chromatographic techniques or capillary electrophoresis. However, these techniques are complex, require large amounts of reagents, and require a lot of analysis time. Recently, studies show that electrochemical sensors have gained prominence because they overcome the drawbacks of traditional techniques, standing out in the speed of analysis, relatively low cost, potential for miniaturization and high sensitivity. In addition, these devices can be conditioned for the detection of specifc antioxidants to avoid false responses. It has also been shown that the presence of conducting nanomaterials, particularly gold nanoparticles (AuNPs) and graphen,. optimize the device analytical response. In this sense, it was proposed here to build an electrochemical sensor that was applied for detection of T-RESV. This sensor operated with a glass-ITO electrode covered with nanoporous gold films. The electrodes were modified with a composite of gold nanoparticles, nafion, and -cyclodextrin (-CD). Analysis by SEM/EDS and FTIR showed that a homogeneous film of the composite was obtained on the electrode from the dripping of an aqueous mixture of chemical species. In addition, it was possible to verify that nafion effectively acts as a support for AuNPs and -CD, so that they were not leached from the electrode surface. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) tests have shown that AuNPs play an important role in improving electrode conductivity, since the charge transfer resistance decreases with their presence. Detection tests by cyclic voltammetry (CV) showed that the presence of -CD (recognition agent) in the composite is essential because, in its absence, it was not possible to detect T-RESV. Thus, -CD had an important effect of recognition and adsorption of the target analyte for its detection on the electrode. The sensor presented excellent analytical parameters, when compared with other sensors of the same nature reported in the literature. The sensitivity value was 1,69 µA/nmol.L-1 ,and the LD was 0,785 nmol /L. Thus, we show here the production of a sensor with excellent analytical performance that can open new perspectives for selective detection of T-RESV. Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) O estudo sobre antioxidantes tem ganhado destaque em função dos efeitos benéficos para a saúde humana. Por isso a quantificação deles em suas fontes naturais ou artificiais é de grande importância. Dentes os principais antioxidantes, o trans-resveratrol (T-RESV) tem tido destaque. Ele é um antioxidante natural polifenólico geralmente encontrado em uvas e também em seus derivados como o vinho tinto e em sucos de uvas. Esse bioativo é encarregado de atividades importantíssimas no corpo humano tais como antiinflamatórias, antiplaquetária, estrogênica e atua fortalecendo as fibras musculares. Convencionalmente, a determinação dos antioxidantes é feita por técnicas cromatográficas ou eletroforese capilar. Contudo essas técnicas são complexas, necessitam grandes quantidades de reagentes e demandam muito tempo de análise. Nos últimos tempos estudos apontam que os sensores eletroquímicos têm ganhado destaque pois contornam os inconvenientes das técnicas tradicionais, se destacando na rapidez de análises, relativo baixo custo, potencial para miniaturização e elevada sensibilidade. Além disso, esses dispositivos podem ser condicionados para a detecção de antioxidante específico e evitar falsas respostas. Tem sido mostrado também que a presença de nanomateriais condutores, particularmente nanopartículas de ouro (AuNPs) e grafeno, otimizam a resposta analítica do dispositivo. Nesse sentido, foi proposto aqui a construção de um sensor eletroquímico que foi aplicado para detecção de T-RESV. Este sensor operou com um eletrodo de vidro-ITO recoberto com filmes nanoporoso de ouro. Os eletrodos foram modificados com um compósito de nanopartículas de ouro, nafion e -ciclodextrina (-CD). Análises por MEV/EDS e FTIR mostraram que um filme homogêneo do compósito foi obtido sobre o eletrodo a partir do gotejamento de uma mistura aquosa das espécies químicas. Além disso foi possível verificar que o nafion atuou efetivamente como suporte para as AuNPs e -CD, de forma que eles não foram lixiviados da superfície do eletrodo modificado. Testes por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) mostraram que as AuNPs têm um importante papel na melhora da condutividade do eletrodo modificado, já que a resistência de transferência de carga diminui com a sua presença. Testes de detecção por voltametria cíclica (CV) mostraram que a presença da -CD (agente de reconhecimento) no compósito é essencial pois, na sua ausência, não foi possível detectar o T-RESV. Assim, a -CD teve efeito importante de reconhecimento e adsorção do analito alvo para que ele fosse determinado no eletrodo modificado. O sensor apresentou excelentes parâmetros analíticos, se comparado com outros sensores de mesma natureza reportados na literatura. O valor de sensibilidade foi de 1,69 µA/nmol.L-1 ,e o LD foi de 0,785 nmol/L. Dessa forma, mostramos aqui a produção de um sensor com excelente desempenho analítico que pode abrir novas perspectivas para detecção seletiva de T-RESV. 2020-05-26T14:14:19Z 2020-05-26T14:14:19Z 2020-03-05 masterThesis KLEIN, Rosecler Scacchetti. Sensor eletroquímico baseado em eletrodo nanoporoso para detecção e quantificação de trans-resveratrol. 2020. 84 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2020. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4971 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0 application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Londrina Brasil Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais UTFPR
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description	The study on antioxidants has gained prominence due to the beneficial effects on human health. Thus, their quantification in their natural or artificial sources is of great importance. Among the main antioxidants, trans-resveratrol (T-RESV) has been highlighted. It is a natural polyphenolic antioxidant generally found in grapes and also in its derivatives such as red wine and grape juices. This bioactive is responsible of in very important activities in the human body such as antiinflammatory, antiplatelet, estrogenic properties, and acts by strengthening muscle fibers. Conventionally, antioxidants are determined by chromatographic techniques or capillary electrophoresis. However, these techniques are complex, require large amounts of reagents, and require a lot of analysis time. Recently, studies show that electrochemical sensors have gained prominence because they overcome the drawbacks of traditional techniques, standing out in the speed of analysis, relatively low cost, potential for miniaturization and high sensitivity. In addition, these devices can be conditioned for the detection of specifc antioxidants to avoid false responses. It has also been shown that the presence of conducting nanomaterials, particularly gold nanoparticles (AuNPs) and graphen,. optimize the device analytical response. In this sense, it was proposed here to build an electrochemical sensor that was applied for detection of T-RESV. This sensor operated with a glass-ITO electrode covered with nanoporous gold films. The electrodes were modified with a composite of gold nanoparticles, nafion, and -cyclodextrin (-CD). Analysis by SEM/EDS and FTIR showed that a homogeneous film of the composite was obtained on the electrode from the dripping of an aqueous mixture of chemical species. In addition, it was possible to verify that nafion effectively acts as a support for AuNPs and -CD, so that they were not leached from the electrode surface. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) tests have shown that AuNPs play an important role in improving electrode conductivity, since the charge transfer resistance decreases with their presence. Detection tests by cyclic voltammetry (CV) showed that the presence of -CD (recognition agent) in the composite is essential because, in its absence, it was not possible to detect T-RESV. Thus, -CD had an important effect of recognition and adsorption of the target analyte for its detection on the electrode. The sensor presented excellent analytical parameters, when compared with other sensors of the same nature reported in the literature. The sensitivity value was 1,69 µA/nmol.L-1 ,and the LD was 0,785 nmol /L. Thus, we show here the production of a sensor with excellent analytical performance that can open new perspectives for selective detection of T-RESV.
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