Paper-based molecularly imprinted polymer devices for the analysis of pharmaceuticals <br>

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Desenvolvimento de uma célula de combustível enzimática de glicose/O2 baseada em papel

Publication . Pinto, Ricardo Jorge Fraga; Morais, Simone Barreira

A crescente preocupação com as mudanças climáticas e a necessidade de reduzir as emissões de gases com efeito de estufa têm aumentado a procura por soluções energéticas mais limpas e sustentáveis, assim como a utilização de materiais mais amigos do ambiente e reutilizáveis. Neste contexto, a presente dissertação propõe o desenvolvimento de uma célula de biocombustível enzimática de glicose/O₂ (EBFC), utilizando papel como substrato para os elétrodos, minimizando e reduzindo o uso de material, com o intuito de aumentar a sustentabilidade ambiental no fabrico de dispositivos analíticos. A EBFC é composta por dois bioelétrodos, com imobilização das enzimas glicose desidrogenase (bioânodo) e bilirrubina oxidase (biocátodo). A seleção do nanomaterial adequado para a construção dos elétrodos foi realizada utilizando voltametria cíclica (CV), uma técnica eletroquímica que permite comparar a eficiência de diferentes nanomateriais em termos de transferência eletrónica e atividade de oxidaçãoredução. Foram testados dois nanomateriais de carbono (carbono mesoporoso e negro de fumo), bem como dois solventes diferentes na sua dispersão, nomeadamente N,Ndimetilformamida (DMF) e dodecil sulfato de sódio (SDS) tendo-se verificado que o carbono mesoporoso, dispersado em DMF, apresentou o melhor desempenho, sendo então selecionado para a construção dos biossensores. Este material demonstrou uma capacidade superior de imobilização de enzimas, facilitando a transferência direta de eletrões e aumentando a eficiência dos processos redox. Os bioelétrodos desenvolvidos com base neste nanomaterial foram inicialmente caracterizados como biossensores para os seus substratos (glicose e O2) usando as técnicas CV e amperometria. No caso do biossensor de glicose, foram alcançados resultado com uma sensibilidade de 3,33 μA/mM e um limite de deteção (LOD) de 0,049 mM. Já no biossensor de oxigénio, obteve-se uma sensibilidade de 32,54 μA/mM, com um LOD de 0,002 mM. A célula de combustível enzimática glicose/O2 foi então construída usando o bioelétrodo papel(MC)/GDH, como ânodo, e bioelétrodo papel(MC)/BOx, como cátodo. As curvas de polarização da célula de combustível permitiram analisar o seu desempenho energético. A potência máxima gerada pela célula foi de 0,13 μW na presença de glicose, um valor baixo, mas suficiente para aplicações em biossensores de baixo consumo energético. Apesar da potência gerada ser relativamente baixa, a EBFC desenvolvida demonstra um elevado potencial para ser utilizada como um biossensor autossuficiente na determinação de glicose, especialmente em dispositivos biomédicos portáteis. Esta tecnologia inovadora representa um passo importante na criação de soluções sustentáveis e ecológicas para a monitorização de saúde, alinhando-se com as exigências atuais de energias renováveis e dispositivos autossustentáveis.

2024-10-16Master thesis

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Desenvolvimento de um biossensor eletroquímico para o contaminante emergente trimetoprim em amostras ambientais e alimentares

Publication . SILVA, AIRES FILIPE SOUSA E; Morais, Simone Barreira; Freitas, Maria Cristina Castro; Torrinha, Álvaro Miguel Carneiro

crescente presença de contaminantes emergentes (CEs) em ambientes aquáticos, em particular fármacos como o trimetoprim, tem suscitado preocupações significativas devido à sua persistência, bioacumulação e potencial impacto na saúde humana e nos ecossistemas. Estes compostos, frequentemente detetados em concentrações da ordem de nanogramas por litro, não são eficientemente removidos pelas estações de tratamento de águas residuais convencionais, o que favorece a sua disseminação no ambiente. Neste contexto, o presente trabalho teve como principal objetivo o desenvolvimento de um imunossensor eletroquímico do tipo label-free para a deteção seletiva do fármaco trimetoprim, em amostras ambientais, nomeadamente peixe (carapau) e água de rio. O imunossensor é baseado num transdutor de ouro impresso em papel, sendo imobilizado o elemento biorrecetor (anticorpo anti-trimetoprim). O desenvolvimento do imunoensaio foi efetuado em 1h 15min e consistiu na imobilização do agente bloqueador (BSA, com uma duração de 15 minutos) seguida do analito alvo (trimetoprim, por 60 minutos). Após estas etapas seguiu-se a medição eletroquímica, usando como técnica a voltametria de pulso diferencial. Diversas condições experimentais foram otimizadas, promovendo uma melhor resposta do imunossensor ao analito, obtendo-se uma gama de linearidade de 0,03 a 2,43 μg/L, com um limite de detecção de 0,0021 μg/L. Subsequentemente foi realizada a validação do imunossensor nas duas amostras, fortificadas e não fortificadas, sendo a selectividade previamente estudado com três diferentes fármacos . Os resultados obtidos, permitiram validar o funcionamento do imunossensor nas condições otimizadas para análise de trimetoprim. O dispositivo proposto baseia-se na utilização de eletrodos de papel impresso com ouro, uma plataforma inovadora e sustentável que alia simplicidade, baixo custo, portabilidade e excelente sensibilidade e seletividade.

2025-09-12Master thesis

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