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Sensores químicos miniaturizados e integrados: novas plataformas de fabricação para aplicações biológicas, clínicas e ambientais

Processo: 18/08782-1
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de dezembro de 2018 - 30 de novembro de 2023
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Analítica
Pesquisador responsável:Mauro Bertotti
Beneficiário:Mauro Bertotti
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesquisadores principais:Marcelo Nelson Páez Carreño ; Thiago Regis Longo Cesar da Paixão
Pesq. associados:Gustavo Pamplona Rehder ; Ines Pereyra ; Marco Isaías Alayo Chávez ; William Reis de Araujo
Auxílios(s) vinculado(s):19/16491-0 - Detecção rápida e em campo de metais tóxicos combinando sensores eletroquímicos baseados em papel e voltametria cíclica de varredura rápida, AP.R SPRINT
19/10606-0 - EMU concedido no processo 2018/08782-1: sistema para fotolitografia por escrita direta, AP.EMU
19/00811-5 - EMU concedido no processo 2018/08782-1: sistema para deposição de materiais por jato de tinta, AP.EMU
Bolsa(s) vinculada(s):20/01612-3 - Estudo da difusão de Ca2+ por membranas de xantana contendo cafeína empregando microssensor potenciométrico, BP.IC
19/23206-0 - Desenvolvimento de sensor eletroquímico para a detecção de óxido nítrico, BP.IC
19/15065-7 - Desenvolvimento de sistemas eletroquímicos em papel voltados para análises em fluxo de amostras de interesse forense, BP.DD
+ mais bolsas vinculadas 19/14418-3 - Sensores eletroquímicos para o monitoramento da qualidade de águas, BP.DD
19/06293-6 - Investigações em sistemas biológicos empregando sensores eletroquímicos miniaturizados, BP.PD
19/00889-4 - Determinação eletroquímica de iodeto em amostras de urina por "redox cycling" empregando microeletrodos, BP.MS - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Eletroanalítica  Microeletrodos  Microfluídica  Sensores químicos  Análise química  Miniaturização 

Resumo

Diversas técnicas analíticas emergentes têm surgido nos últimos anos, mas quando o problema envolve determinações em diversos locais de amostragem, o custo e a logística para a posterior realização de análise química laboratorial consistem em aspectos desvantajosos. Tais problemas podem ser melhor resolvidos com o uso de dispositivos que funcionem de forma autônoma no local de amostragem ou próximo a ele, reduzindo os riscos de erro e contaminação associados à aquisição manual de amostras, armazenamento e transporte. Um sensor químico de leitura direta opera detectando e respondendo de maneira rápida à presença ou à quantidade de um analito com base em alguma interface existente entre o sensor e a amostra. Esses dispositivos são capazes de lidar com volumes muito pequenos e realizar ensaios em curtos períodos, portanto, a miniaturização oferece uma plataforma adequada para portabilidade e automação. Dependendo dos parâmetros selecionados, os dispositivos podem ser fabricados para coleta de sinal analógico, processamento, registro e apresentação remota de informações. Nesse cenário, o presente projeto de pesquisa visa ao planejamento e desenvolvimento de sistemas integrados para monitoramento em tempo real de alguns compostos-alvo em locais de relevância ambiental, biológica e clínica. Os dispositivos propostos consistirão em vários sensores eletroquímicos e ópticos miniaturizados, alguns deles com abordagem wearable, e ênfase será dada à construção de sistemas que possam ser facilmente empregados e que possuam operação confiável e de longa duração. Alta seletividade em relação aos analitos desejados será alcançada com plataformas projetadas com base em novos materiais. Na ausência de seletividade favorável, diferentes estratégias serão empregadas, tais como abordagens matemáticas (análise quimiométrica) ou a separação do analito da matriz da amostra usando dispositivos microfluídicos. Os sensores desenvolvidos terão que satisfazer requisitos analíticos (por exemplo, redução da resposta à deriva, resistência ao envenenamento da superfície e alta seletividade, exatidão e precisão), bem como demandas tecnológicas (produção em larga escala a baixo custo, baixo consumo de energia e eletrônica robusta). (AU)

Publicações científicas (18)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
CLARK, KAYLEE M.; SKRAJEWSKI, LAUREN; BENAVIDEZ, TOMAS E.; MENDES, LETICIA F.; BASTOS, ERICK L.; DORR, FELIPE A.; SACHDEVA, RAKESH; OGALE, AMOD A.; PAIXAO, THIAGO R. L. C.; GARCIA, CARLOS D. Fluorescent patterning of paper through laser engraving. SOFT MATTER, v. 16, n. 33, p. 7659-7666, SEP 7 2020. Citações Web of Science: 0.
REGIART, MATIAS; GIMENEZ, ALBA MARINA; LOPES, ALEXANDRE T.; CARRENO, MARCELO N. P.; BERTOTTI, MAURO. Ultrasensitive microfluidic electrochemical immunosensor based on electrodeposited nanoporous gold for SOX-2 determination. Analytica Chimica Acta, v. 1127, p. 122-130, AUG 29 2020. Citações Web of Science: 0.
MENDES, LETICIA FRANCINE; DE SIERVO, ABNER; DE ARAUJO, WILLIAM REIS; LONGO CESAR PAIXAO, THIAGO REGIS. Reagentless fabrication of a porous graphene-like electrochemical device from phenolic paper using laser-scribing. Carbon, v. 159, p. 110-118, APR 15 2020. Citações Web of Science: 0.
FERREIRA E SILVA, RAFAEL; LONGO CESAR PAIXAO, THIAGO REGIS; TOROSSIAN TORRES, MARCELO DER; DE ARAUJO, WILLIAM REIS. Simple and inexpensive electrochemical paper-based analytical device for sensitive detection of Pseudomonas aeruginosa. SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL, v. 308, APR 1 2020. Citações Web of Science: 0.
ATAIDE, VANESSA N.; MENDES, LETICIA F.; GAMA, LILLIA I. L. M.; DE ARAUJO, WILLIAM R.; PAIXAO, THIAGO R. L. C. Electrochemical paper-based analytical devices: ten years of development. ANALYTICAL METHODS, v. 12, n. 8, p. 1030-1054, FEB 28 2020. Citações Web of Science: 0.
REGIART, MATIAS; KUMAR, ABHISHEK; GONCALVES, JOSUE M.; SILVA JUNIOR, GILBERTO J.; MASINI, JORGE CESAR; ANGNES, LUCIO; BERTOTTI, MAURO. An Electrochemically Synthesized Nanoporous Copper Microsensor for Highly Sensitive and Selective Determination of Glyphosate. CHEMELECTROCHEM, v. 7, n. 7 FEB 2020. Citações Web of Science: 1.
KUMAR, ABHISHEK; FURTADO, VINICIUS L.; GONCALVES, JOSUE M.; BANNITZ-FERNANDES, RENATA; NETTO, LUIS EDUARDO S.; ARAKI, KOITI; BERTOTTI, MAURO. Amperometric microsensor based on nanoporous gold for ascorbic acid detection in highly acidic biological extracts. Analytica Chimica Acta, v. 1095, p. 61-70, JAN 25 2020. Citações Web of Science: 0.
TASIC, NIKOLA; PAIXAO, THIAGO R. L. C.; GONCALVES, LUIS MOREIRA. Biosensing of D-dimer, making the transition from the central hospital laboratory to bedside determination. Talanta, v. 207, JAN 15 2020. Citações Web of Science: 0.
ARJUNAN, ANANTHI; SUKERI, ANANDHAKUMAR; SARAIVA, DOUGLAS PHILIP MARTINEZ; MIRANDA, PAULO BARBEITAS; BERTOTTI, MAURO. Electrochemical Studies of Hydrogen Peroxide Oxidation on a Nanoporous Gold Surface: Fundamental and Analytical Applications. Journal of the Electrochemical Society, v. 167, n. 11 JAN 8 2020. Citações Web of Science: 0.
SUKERI, ANANDHAKUMAR; ARJUNAN, ANANTHI; BERTOTTI, MAURO. New strategy to fabricate a polydopamine functionalized self-supported nanoporous gold film electrode for electrochemical sensing applications. Electrochemistry Communications, v. 110, JAN 2020. Citações Web of Science: 0.
KUMAR, ABHISHEK; GONCALVES, JOSUE M.; LIMA, ALAN R.; MATIAS, TIAGO A.; NAKAMURA, MARCELO; BERNARDES, JULIANA S.; ARAKI, KOITI; BERTOTTI, MAURO. Efficient and methanol resistant noble metal free electrocatalyst for tetraelectronic oxygen reduction reaction. Electrochimica Acta, v. 326, DEC 5 2019. Citações Web of Science: 0.
KUMAR, ABHISHEK; SELVA, JESSICA S. G.; GONCALVES, JOSUE M.; ARAKI, KOITI; BERTOTTI, MAURO. Nanoporous gold-based dopamine sensor with sensitivity boosted by interferant ascorbic acid. Electrochimica Acta, v. 322, NOV 1 2019. Citações Web of Science: 2.
DIAS, ANDERSON A.; CHAGAS, CYRO L. S.; SILVA-NETO, HABDIAS DE A.; LOBO-JUNIOR, EULICIO O.; SGOBBI, LIVIA F.; DE ARAUJO, WILLIAM R.; PAIXAO, THIAGO R. L. C.; COLTRO, WENDELL K. T. Environmentally Friendly Manufacturing of Flexible Graphite Electrodes for a Wearable Device Monitoring Zinc in Sweat. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, v. 11, n. 43, p. 39484-39492, OCT 30 2019. Citações Web of Science: 0.
FERREIRA, PATRICK CESAR; ATAIDE, VANESSA NEIVA; SILVA CHAGAS, CYRO LUCAS; ANGNES, LUCIO; TOMAZELLI COLTRO, WENDELL KARLOS; LONGO CESAR PAIXAO, THIAGO REGIS; DE ARAUJO, WILLIAM REIS. Wearable electrochemical sensors for forensic and clinical applications. TRAC-TRENDS IN ANALYTICAL CHEMISTRY, v. 119, OCT 2019. Citações Web of Science: 1.
KUMAR, ABHISHEK; GONCALVES, JOSUE M.; SELVA, JESSICA S. G.; ARAKI, KOITI; BERTOTTIZ, MAURO. Correlating Selective Electrocatalysis of Dopamine and Ascorbic Acid Electrooxidation at Nanoporous Gold Surfaces with Structural-Defects. Journal of the Electrochemical Society, v. 166, n. 14, p. H704-H711, SEP 30 2019. Citações Web of Science: 3.
AMEKU, WILSON A.; DE ARAUJO, WILLIAM R.; RANGEL, CLARA J.; ANDO, ROMULO A.; PAIXAO, THIAGO R. L. C. Gold Nanoparticle Paper-Based Dual-Detection Device for Forensics Applications. ACS APPLIED NANO MATERIALS, v. 2, n. 9, p. 5460-5468, SEP 2019. Citações Web of Science: 0.
HERNANDEZ-SARAVIA, LUCAS PATRICIO; SUKERI, ANANDHAKUMAR; BERTOTTI, MAURO. Fabrication of nanoporous gold-islands via hydrogen bubble template: An efficient electrocatalyst for oxygen reduction and hydrogen evolution reactions. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 44, n. 29, p. 15001-15008, JUN 7 2019. Citações Web of Science: 2.
SUKERI, ANANDHAKUMAR; DE CARVALHO JUNIOR, EDUARDO JOSE; BERTOTTI, MAURO. A novel approach for one-step fabrication of platinum-nanoporous gold film via oxygen bubble template with enhanced electrochemical activity. Electrochemistry Communications, v. 100, p. 96-99, MAR 2019. Citações Web of Science: 0.

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