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Microemulsificação em química analítica para o desenvolvimento de plataformas point-of-care: estudo de fatores intervenientes e automação em microfluídica

Processo: 14/24126-6
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de março de 2015 - 28 de fevereiro de 2017
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Analítica
Pesquisador responsável:Renato Sousa Lima
Beneficiário:Renato Sousa Lima
Instituição-sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (Brasil). Campinas, SP, Brasil
Pesq. associados: Angelo Luiz Gobbi ; Diego Stéfani Teodoro Martinez ; Fernando Galembeck ; Lauro Tatsuo Kubota
Bolsa(s) vinculada(s):15/12623-8 - Microemulsificação em química analítica para o desenvolvimento de plataformas point-of-care: estudo de fatores intervenientes e automação em microfluídica, BP.TT
Assunto(s):Microfluídica  Microemulsão  Smartphone 

Resumo

Este projeto aborda um método concebido no Laboratório de Microfabricação (LMF) em 2014. Designado como MEC (microemulsification-based method), ele consiste no uso inédito do fenômeno da estabilização termodinâmica de dispersões (microemulsificação) para determinações analíticas precisas ou preliminares. Com esse fenômeno, a geração de nanogotas em microemulsões (MEs; transparentes) permite a realização de experimentos quantitativos mediante o monitoramento da turbidez do sistema, que consiste inicialmente de emulsões ou sistemas de Winsor (turvos). Mais especificamente, o MEC baseia-se no efeito do analito sobre a entropia dessas dispersões, o que afeta a microemulsificação modificando a fração volumétrica mínima do anfifílico necessária para gerar ME; esse parâmetro expressa a resposta analítica do método. Diferentemente do que ocorre em colorimetria onde a resposta varia com a intensidade de cor, a medida da resposta analítica do MEC baseia-se em uma informação química binária, a conversão turvo-transparente. Esse fato permite determinações precisas através simplesmente da detecção visual, prescindindo quaisquer técnicas instrumentais de detecção. O MEC combina simplicidade, rapidez, consumo de reagentes reduzido (até 20 µL) e portabilidade (fatores cruciais na indústria) com um desempenho analítico satisfatório considerando-se figuras de mérito como precisão, linearidade, robustez e exatidão (aspectos decisivos na pesquisa científica). Assim, o MEC é uma alternativa promissora para a construção de plataformas point-of-care (POC), capazes de conduzir análises in situ sem a necessidade por operadores qualificados. Até o momento, o MEC foi aplicado na determinação de água em etanol combustível e monoetilenoglicol em amostras complexas de gás natural liquefeitofornecidas pela Petrobras. As análises a etanol, as quais objetivaram avaliar a sua adulteração por água, mostraram que o desempenho analítico do método varia com a região das dispersões no diagrama de fases. Os testes a gás natural, por sua vez, demonstraram o potencial do MEC para análises a matrizes complexas. Não obstante a complexidade dessas amostras, determinações exatas foram conseguidas sem a realização de etapas tais como extração e separação. Adicionalmente, o método mostrou-se robusto; esse parâmetro foi avaliado considerando-se desvios na preparação volumétrica das misturas água-óleo e variações na temperatura e na força iônica do meio. Os objetivos deste projeto são: (i) investigar o efeito de fatores intervenientes diversos (natureza do anfifílico e da fase aquosa, temperatura e força iônica) sobre o desempenho analítico e (ii) desenvolver um dispositivo microfluídico integrando smartphone para a realização do método. Com isso, buscamos uma melhor compreensão do MEC e o desenvolvimento de uma ferramenta analítica potencial para experimentos point-of-care de rotina. O advento do smartphone em química analítica quantitativa é uma área do conhecimento atual e de fronteira. Suas características intrínsecas tais como portabilidade, uso difundido, comunicação e computação irão contribuir notoriamente nos próximos anos para o desenvolvimento de plataformas lab-on-a-chip capazes de realizar determinações in situ precisas, rápidas e automáticas eliminando a necessidade por operadores qualificados (testes POC). Em especial, acreditamos que o emprego da microfluídica acoplada com detecção turbidimétrica por smartphone para realização do MEC é uma alternativa promissora no tocante à construção dessas plataformas. Em adição às suas características ideais como ferramenta de teste rápido, o MEC possui alta compatibilidade de automação em microssistemas incorporando smartphone conforme discutido no projeto atual. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Soluções para o pré-sal 
Matéria(s) publicada(s) na Revista Pesquisa FAPESP sobre o auxílio:
Soluções para o pré-sal 

Publicações científicas (10)
(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)
MARTUCCI, DIEGO H.; TODAO, FAGNER R.; SHIMIZU, FLAVIO M.; FUKUDOME, TIAGO M.; SCHWARZ, STEPHANE DE F.; CARRILHO, EMANUEL; GOBBI, ANGELO L.; OLIVEIRA, JR., OSVALDO N.; LIMA, RENATO S. Auxiliary electrode oxidation for naked-eye electrochemical determinations in microfluidics: Towards on-the-spot applications. Electrochimica Acta, v. 292, p. 125-135, DEC 1 2018. Citações Web of Science: 0.
SHIMIZU, FLAVIO M.; PASQUALETI, ANIELLI M.; TODAO, FAGNER R.; DE OLIVEIRA, JESSICA F. A.; VIEIRA, LUIS C. S.; GONCALVES, SUELY P. C.; DA SILVA, GABRIELA H.; CARDOSO, MATEUS B.; GOBBI, ANGELO L.; MARTINEZ, DIEGO S. T.; OLIVEIRA JR, OSVALDO N.; LIMA, RENATO S. Monitoring the Surface Chemistry of Functionalized Nanomaterials with a Microfluidic Electronic Tongue. ACS SENSORS, v. 3, n. 3, p. 716-726, MAR 2018. Citações Web of Science: 4.
SHIMIZU, FLAVIO M.; TODAO, FAGNER R.; GOBBI, ANGELO L.; OLIVEIRA, JR., OSVALDO N.; GARCIA, CARLOS D.; LIMA, RENATO S. Functionalization-Free Microfluidic Electronic Tongue Based on a Single Response. ACS SENSORS, v. 2, n. 7, p. 1027-1034, JUL 2017. Citações Web of Science: 10.
HIGA, KAREN M.; DE CAMARGO, CAMILA L.; GIORDANO, GABRIELA F.; SILVA, IVO P. O.; GOBBI, ANGELO L.; KUBOTA, LAURO T.; LIMA, RENATO S. Intervening factors in the performance of a naked-eye microemulsification-based method and improvements in analytical frequency. ANALYTICAL METHODS, v. 9, n. 22, p. 3347-3355, JUN 14 2017. Citações Web of Science: 0.
SHIROMA, LETICIA S.; OLIVEIRA, ALINE F.; LOBO-JUNIOR, EULICIO O.; COLTRO, WENDELL K. T.; GOBBI, ANGELO L.; DE LA TORRE, LUCIMARA G.; LIMA, RENATO S. High adhesion strength and hybrid irreversible/reversible full-PDMS microfluidic chips. Analytica Chimica Acta, v. 951, p. 116-123, JAN 25 2017. Citações Web of Science: 6.
GIORDANO, GABRIELA F.; VICENTINI, MARCIA B. R.; MURER, RUI C.; AUGUSTO, FABIO; FERRAO, MARCO F.; HELFER, GILSON A.; DA COSTA, ADILSON B.; GOBBI, ANGELO L.; HANTAO, LEANDRO W.; LIMA, RENATO S. Point-of-use electroanalytical platform based on homemade potentiostat and smartphone for multivariate data processing. Electrochimica Acta, v. 219, p. 170-177, NOV 20 2016. Citações Web of Science: 12.
TEIXEIRA, CARLOS A.; GIORDANO, GABRIELA F.; BELTRAME, MAISA B.; VIEIRA, LUIS C. S.; GOBBI, ANGELO L.; LIMA, RENATO S. Renewable Solid Electrodes in Microfluidics: Recovering the Electrochemical Activity without Treating the Surface. Analytical Chemistry, v. 88, n. 22, p. 11199-11206, NOV 15 2016. Citações Web of Science: 7.
SHIROMA, LETCIA S.; PIAZZETTA, MARIA H. O.; DUARTE-JUNIOR, GERSON F.; COLTRO, WENDELL K. T.; CARRILHO, EMANUEL; GOBBI, ANGELO L.; LIMA, RENATO S. Self-regenerating and hybrid irreversible/reversible PDMS microfluidic devices. SCIENTIFIC REPORTS, v. 6, MAY 16 2016. Citações Web of Science: 16.
DA CUNHA, JAQUELINE G.; SHIROMA, LEANDRO Y.; GIORDANO, GABRIELA F.; COUTO, BRUNO C.; CARVALHO, ROGERIO M.; GOBBI, ANGELO L.; KUBOTA, LAURO T.; LIMA, RENATO S. Microemulsification-Based Method: Analysis of Monoethylene Glycol in Samples Related to Natural Gas Processing. ENERGY & FUELS, v. 29, n. 9, p. 5649-5654, SEP 2015. Citações Web of Science: 2.
GIORDANO, GABRIELA F.; SHIROMA, LEANDRO Y.; GOBBI, ANGELO L.; KUBOTA, LAURO T.; LIMA, RENATO S. Microemulsification-based method: analysis of ethanol in fermentation broth of sugar cane. ANALYTICAL METHODS, v. 7, n. 23, p. 10061-10066, 2015. Citações Web of Science: 2.

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