Fabricação e caracterização de eletrodos flexíveis visando o desenvolvimento de sensores vestíveis e sistemas microfluídicos integrados

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Dias, Anderson Almeida
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Goiás; Instituto de Química - IQ (RG); Brasil; UFG; Programa de Pós-graduação em Química (IQ)
• Palavras-chave em Português: Eletrodos flexíveis; Sensor vestível; Dispositivo microfluídico; Flexible electrodes; Wearable sensor; Microfluidic device; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ELETROANALITICA
• Link de acesso: http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/10757

A fabricação de eletrodos baseados em grafite e polímeros tem atraído a atenção da comunidade científica devido a algumas vantagens, tais como flexibilidade, facilidade de fabricação, baixo custo, possibilidade desenvolvimento de sensores vestíveis e integração com sistemas microfluídicos. No entanto, a maioria dos processos de fabricação não é ecologicamente responsável, devido ao uso de reagentes tóxicos. Este trabalho descreve, de forma inédita, um método alternativo para a fabricação de eletrodos flexíveis por deposição sólido-sólido e compressão a quente utilizando substratos plásticos e pó de grafite, sem o auxílio de reagentes químicos perigosos. Os eletrodos foram produzidos pela aplicação de pressão a quente sobre o pó de grafite e a folha de laminação térmica. O processo de fabricação desses eletrodos apresenta vantagens como: baixo custo (cerca de R$ = 0,03 / unidade), resistência mecânica e versatilidade. Os eletrodos foram caracterizados por voltametria cíclica (VC), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Estes dispositivos exibiram boa repetibilidade de corrente em VC para diferentes eletrodos verificado por análise estatística ANOVA. Como prova de conceito, os eletrodos modificados com bismuto foram integrados a um dispositivo 3D e utilizados para análise de zinco em amostras reais de suor. Os eletrodos modificados apresentaram linearidade para uma ampla faixa de concentração entre 50 e 2000 ppb de Zinco (R² = 0,996) e baixo limite de detecção (4,31 ppb). Os resultados obtidos nas amostras reais apresentaram concordância estatística com o método de referência (espectroscopia de absorção atómica). Além disso, os eletrodos foram integrados a um dispositivo microfluidico (µDPE-microdispositivo plástico com detecção eletroquímica) o qual foi incorporado a uma plataforma 3D. As análises preliminares realizadas com sonda redox apresentaram repetibilidade com desvio padrão entre injeções na faixa de 2 e 11% e repetibilidade entre µDPE verificado por análise estatística ANOVA. Os dispositivos apresentaram baixo custo (R$ 0,05 a unidade), frequência analítica aproximada de 75 injeções por hora e utilização de baixos volumes 10 µL. A plataforma 3D foi fabricada a um custo baixo (R$ 2,50) e demonstrou-se essencial para uma boa repetibilidade entre as injeções.