Desenvolvimento de sensores eletroquímicos à base de biochar de bambu para detecção de espécies de interesse ambiental e biológico - Silva, Martin Kássio Leme da (2023)
Neste trabalho investigou-se o uso do biochar derivado de bambu como base para o desenvolvimento de sensores eletroquímicos para detecção de espécies de interesse ambiental e biológico. A tese está dividida em seis capítulos que abordam diferentes aspectos dessa pesquisa. No Capítulo 1, apresentamos uma revisão da literatura e a motivação para nosso trabalho. O Capítulo 2 descreve em detalhes o processo de funcionalização ácida do biochar (BC) usando uma solução sulfonítrica (HNO3/H2SO4), resultando no BC funcionalizado (BCF). Os resultados revelaram a adição significativa de grupos funcionais e mudanças estruturais no BCF, enquanto o sensor GC/BCF demonstrou uma melhoria notável na resposta voltamétrica para analitos como o Escitalopram (EST) e o Ferricianeto/Ferrocianeto de Potássio ([Fe(CN)6]3−/4−).No Capítulo 3, desenvolvemos um biossensor enzimático, o GC/BCF/AChE, para a detecção indireta do pesticida Carbaril (CBR). O biossensor apresentou uma resposta linear para o CBR na faixa de 5,0 a 30,0 nmol L-1, com um baixo limite de detecção (LOD) de 4,5 nmol L-1. Além disso, conseguimos quantificar o CBR em amostras reais de maçã, obtendo recuperações entre 102,5% e 118,6% usando o método de adição de padrão. O Capítulo 4 envolveu a síntese, caracterização e aplicação de nanocompósitos de BC modificados com nanopartículas de Cobre (CuNPs) e Antimônio (SbNPs). Os sensores GC/BC-CuNPs foram aplicados na detecção de Dopamina (DOP) (0,05 – 5 µmol L-1, com LOD de 0,04 µmol L-1) e o Escitalopram (EST) (0,2 – 5 µmol L-1, com LOD de 0,15 µmol L-1). O sensor também foi aplicado na determinação de DOP em amostras de urina sintética e EST em amostras de água. Já o sensor GC/BC-SbNPs foi aplicado na determinação de Metilparabeno (MePa), (0,2 a 9,0 µmol L-1, com um LOD de 0,05 µmol L-1). O sensor também foi aplicado na determinação de MePa em amostras produtos de higiene pessoal, e o método desenvolvido foi comparado com espectroscopia UV-Vis. No Capítulo 5, desenvolveu-se Dispositivos Eletroanalíticos em Papel (ePADs) usando um estêncil Ácido Polilático (PLA) impresso em 3D e uma tinta condutiva de grafite/verniz vitral. O sensor ePAD modificado com BCF demonstrou eficácia na detecção de Paracetamol (PARA), na faixa linear de detecção entre 5 e 60 µmol L-1, com um LOD de 3,5 µmol L-1. O sensor também se demonstrou a aplicabilidade prática desse sensor na detecção PARA em amostras de comprimido revestido e capsula de analgésico comerciais. Finalmente, o Capítulo 6 apresenta uma conclusão para o uso promissor do biochar em sensores eletroanalíticos e discute perspectivas futuras. Este trabalho contribui para o avanço na área de sensoriamento eletroquímico, oferecendo métodos simples e de baixo custo para aplicações ambientais e biomédicas.