Dispositivos miniaturizados visando à produção em larga escala: fabricação, caracterização e aplicações in-situ

• Processo: 23/00246-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2029
• 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: Thiago Regis Longo Cesar da Paixão
• Pesquisadores associados: Renato Sousa Lima ; William Reis de Araujo
• Auxílio(s) vinculado(s): 24/06789-0 - EMU concedido no processo 23/00246-1: SPELECRAMAN, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/00748-2 - Monitoramento da liberação de NO em cérebros de rato com sensor eletroquímico miniaturizado, BP.DD; 24/06773-6 - Um aptasensor eletroquímico simples sem marcador para a detecção de toxinas biológicas marinhas com base em eletrodo nanoporoso modificado com ouro, BP.PD; 24/18077-4 - Fabricação de nanossensores eletroquímicos para uso em SECM e aplicações em amostras de interesse biológico, BP.PD; + mais bolsas vinculadas 24/10870-7 - Chip eletroquímico ultradenso, microfluídica e machine learning para o monitoramento da viabilidade celular: uma plataforma promissora visando a testagem de fármacos contra o câncer., BP.DD; 24/15626-7 - Quantificação de Levofloxacina (LEV) no eletrodo fabricado utilizando caneta 3D, BP.TT; 24/09761-9 - Novas plataformas para a fabricação de sensores eletroquímicos e detecção de etanol em saliva artificial, BP.IC; 24/07124-1 - Fabricação de nanoeletrodos para o uso na Scanning Electrochemical Microscopy (SECM), BP.TT - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Eletroanalítica Microeletrodos Sensores eletroquímicos Miniaturização
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: microeletrodos | sensores eletroquímicos | Sensores em papel | Sensores wearable | Eletroanalítica

Resumo

O projeto de pesquisa tem como foco a fabricação e implementação de sistemas miniaturizados integrados para o monitoramento on line de espécies químicas de interesse ambiental, biológico, industrial e clínico. Os dispositivos propostos consistirão em sensores eletroquímicos, físicos e ópticos miniaturizados e ênfase será dada à construção de protótipos de elevada robustez e compatibilidade de produção em larga escala de modo que possam ser utilizados em análises de rotina. A seletividade e sensibilidade dos sensores em relação às moléculas alvo depende da natureza das amostras, e desempenho diferenciado poderá será alcançado com plataformas projetadas empregando-se novos materiais e nanomateriais já conhecidos. Sensores que operem em condições reais, por longo prazo e sem perda de resposta são desejados e, em casos especiais, o acoplamento desses dispositivos a sistemas microfluídicos consistirá em uma estratégia relevante para viabilizar a detecção de amostras mais complexas com maiores precisão e frequência analítica. As principais vertentes são as seguintes: i. sensores miniaturizados para a obtenção in situ e em tempo real de informações químicas em sistemas de interesse biológico; ii. combinação dos substratos de papel e outros materiais com estruturas microfluídicas; iii. Sensores construídos em plataformas flexíveis e compatíveis com o monitoramento diretamente no corpo humano e em folhas de plantas (wearable devices) para aplicações nas áreas de saúde e agricultura de precisão, respectivamente; iv. sensores descartáveis fabricados em larga escala para aplicações ambientais, industriais e alimentícia; e v. novas ferramentas de diagnósticos clínicos acessíveis e escalonáveis. No cenário apresentado, o projeto possui pleno alinhamento com alguns dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU. (AU)

Publicações científicas

(17)

(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)

FUKANA, NUTNAREE; PARK, JOOWON; JUNIOR, GILBERTO J. SILVA; MALSICK, LAUREN E.; GALLICHOTTE, EMILY N.; EBEL, GREGORY D.; GEISS, BRIAN J.; DANDY, DAVID S.; BERTOTTI, MAURO; NACAPRICHA, DUANGJAI; et al. Magnetophoretic slider assay for electrochemical detection of SARS-cov-2 nucleocapsid protein in nasal swab samples. BIOSENSORS & BIOELECTRONICS, v. 271, p. 9-pg., 2024-12-12. (22/09861-8, 23/00246-1)

BERASARTE, IRATI; ALBIZU, GORKA; SANTOS, WENDEL FERREIRA; DE LIMA, LUCAS FELIPE; OSTRA, MIREN; VIDAL, MAIDER; DE ARAUJO, WILLIAM REIS. Chemometrics and digital image colorimetry approaches applied to paper-based analytical devices: A review. Analytica Chimica Acta, v. 1339, p. 19-pg., 2025-01-18. (18/08782-1, 23/00246-1, 22/03250-7)

CARVALHO, MAYANE S.; ROCHA, RAQUEL G.; NASCIMENTO, AMANDA BEATRIZ; ARAUJO, DIELE A. G.; PAIXAO, THIAGO R. L. C.; LOPES, OSMANDO F.; RICHTER, EDUARDO M.; MUNOZ, RODRIGO A. A.. Enhanced electrochemical performance of 3D-printed electrodes via blue-laser irradiation and (electro)chemical treatment. Electrochimica Acta, v. 506, p. 12-pg., 2024-09-10. (22/01810-5, 23/00246-1)

CAMARGO, JESSICA ROCHA; ORZARI, LUIZ OTAVIO; RODRIGUES, JESSICA DE SOUZA; DE LIMA, LUCAS FELIPE; PAIXAO, THIAGO REGIS LONGO CESAR; FRACETO, LEONARDO FERNANDES; JANEGITZ, BRUNO CAMPOS. Advancements in disposable electrochemical systems for sustainable agriculture monitoring: Trends, gaps, and applied examples. TRAC-TRENDS IN ANALYTICAL CHEMISTRY, v. 180, p. 14-pg., 2024-09-13. (17/21004-5, 22/03399-0, 21/10639-5, 19/04758-1, 19/23342-0, 23/12589-0, 23/00246-1, 23/06793-4, 19/23177-0, 22/00509-0, 23/00335-4)

BOANE, ANASTACIO A.; ARAUJO, DIELE A. G.; MUNOZ, RODRIGO A. A.; PAIXAO, THIAGO R. L. C.; RICHTER, EDUARDO M.. Sulfamethoxazole Detection in Milk Using a Carbon-Based Printed Electrode: Enhanced Selectivity and Response Stability by Pulse-Amperometry. Journal of the Electrochemical Society, v. 172, n. 2, p. 8-pg., 2025-02-01. (22/01810-5, 23/00246-1, 18/08782-1)

LIMA, CAMILA DIANA; ARANTES, LUCIANO C.; MACHADO, LARA L.; PAIXAO, THIAGO R. L. C.; DOS SANTOS, WALLANS T. P.. Synthetic Cathinones' Comprehensive Screening and Classification by Voltammetric and Chemometric Analyses: A Powerful Method for On-Site Forensic Applications. Analytical Chemistry, v. 96, n. 44, p. 8-pg., 2024-10-25. (23/00246-1)

SEVENE, DANIEL R.; MATIAS, TIAGO A.; ARAUJO, DIELE A. G.; INOQUE, NELIO I. G.; NAKAMURA, MARCELO; PAIXAO, THIAGO R. L. C.; MUNOZ, RODRIGO A. A.. Laser-Induced Graphene for Electrochemical Sensing of Antioxidants in Biodiesel. ACS OMEGA, v. N/A, p. 10-pg., 2024-11-19. (22/01810-5, 23/00246-1)

FERREIRA, BRUNO; ARANTES, IANA V. S.; GONGONI, JULIANA L. M.; PRADELA-FILHO, LAURO A.; PAIXAO, THIAGO R. L. C.. Stencil-printed graphene electrodes for affordable electrochemical sensing of capsaicin. Microchemical Journal, v. 207, p. 7-pg., 2024-12-01. (19/15065-7, 18/08782-1, 23/00246-1, 21/00205-8)

BOTTELLI, ELISA D.; DE LIMA, LUCAS F.; PAIXAO, THIAGO R. L. C.; DE ARAUJO, WILLIAM R.. Laser-scribed graphene toward scalable fabrication of electrochemical paper-based devices for lidocaine detection in forensic and pharmaceutical samples. Electrochimica Acta, v. 507, p. 10-pg., 2024-10-07. (23/12589-0, 18/08782-1, 23/00246-1, 22/03250-7)

DORETTO, DANIEL S.; CORSATO, PAULA C. R.; SILVA, CHRISTIAN O.; PESSOA, JAMES C.; VIEIRA, LUIS C. S.; DE ARAUJO, WILLIAM R.; SHIMIZU, FLAVIO M.; PIAZZETTA, MARIA H. O.; GOBBI, ANGELO L.; RIBEIRO, IRIS R. S.; et al. Ultradense Electrochemical Chip and Machine Learning for High-Throughput, Accurate Anticancer Drug Screening. ACS SENSORS, v. N/A, p. 12-pg., 2024-11-29. (23/00246-1, 24/10870-7)

VELOSO, WILLIAM B.; PAIXAO, THIAGO R. L. C.; MELONI, GABRIEL N.. The Current Shortcomings and Future Possibilities of 3D Printed Electrodes. Analytical Chemistry, v. 96, n. 36, p. 5-pg., 2024-08-28. (22/03382-0, 18/08782-1, 23/00246-1, 21/00800-3)

DE LIMA, LUCAS FELIPE; FERREIRA, ANDRE LOPES; DO NASCIMENTO, GUIDA HELLEN MOTA; CARDOSO, LUANA PEREIRA; DE JESUS, MARCELO BISPO; DE ARAUJO, WILLIAM REIS. Tongue depressor (bio)sensors: A fast decentralized self-testing of salivary biomarkers for personalized medicine. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 494, p. 13-pg., 2024-06-18. (22/09892-0, 23/03483-4, 23/05204-5, 23/12589-0, 23/06143-0, 23/00246-1, 18/08782-1, 22/03250-7)

VELOSO, WILLIAM B.; MELONI, GABRIEL N.; ARANTES, IANA V. S.; PRADELA-FILHO, LAURO A.; MUNOZ, RODRIGO A. A.; PAIXAO, THIAGO R. L. C.. Gold film deposition by infrared laser photothermal treatment on 3D-printed electrodes: electrochemical performance enhancement and application. ANALYST, v. 149, n. 15, p. 11-pg., 2024-06-17. (21/00205-8, 22/03382-0, 21/00800-3, 19/15065-7, 23/00246-1, 22/11346-4)

OLIVEIRA, ANA CLARA M.; RICHTER, EDUARDO M.; PAIXAO, THIAGO R. L. C.; ARAUJO, DIELE A. G.; MUNOZ, RODRIGO A. A.. Electrochemical determination of nitazoxanide in environmental and pharmaceutical samples using a boron-doped diamond electrode. Microchemical Journal, v. 207, p. 8-pg., 2024-11-15. (23/00246-1)

SARAIVA, DOUGLAS P. M.; FERREIRA, BRUNO; RIBEIRO, LEONARDO M. A.; PAIXAO, THIAGO R. L. C.; BERTOTTI, MAURO. Cost-effective quantification of uric acid using niobium oxide and graphene oxide-modified pencil-drawn electrodes on PVC substrates. ANALYTICAL METHODS, v. 16, n. 43, p. 6-pg., 2024-09-30. (23/00246-1, 23/02572-3)

AYRES, LUCAS B.; PIMENTEL, GABRIEL J. C.; COSTA, JULIANA N. Y.; PIAZZETTA, MARIA H. O.; GOBBI, ANGELO L.; SHIMIZU, FLAVIO M.; GARCIA, CARLOS D.; LIMA, RENATO S.. Ultradense Array of On-Chip Sensors for High-Throughput Electrochemical Analyses. ACS SENSORS, v. 9, n. 8, p. 9-pg., 2024-07-12. (22/04397-1, 23/02080-3, 23/00246-1)

FERREIRA, BRUNO; ARANTES, IANA V. S.; CRAPNELL, ROBERT D.; BERNALTE, ELENA; BANKS, CRAIG E.; PAIXAO, THIAGO R. L. C.. 3D printing pen for patterning electrochemical sensors on a paper platform for capsaicin detection. ANALYST, v. N/A, p. 8-pg., 2025-01-16. (19/15065-7, 23/00246-1)