Sensores eletroquímicos descartáveis molecularmente impressos contendo óxido de grafeno reduzido e nanopartículas metálicas para determinação de ácidos fenólicos em resíduos oriundos da fruticultura brasileira

Autor(es)

Edervaldo Buffon

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Araraquara. 2023-04-03.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Instituto de Química. Araraquara
• Data de defesa: 2023-03-24
• Orientador: Nelson Ramos Stradiotto

Resumo

A fruticultura é uma atividade importante para a economia brasileira. No entanto, o processamento de frutas gera uma grande quantidade de resíduos que, quando descartados em locais inadequados, causam um grande problema ambiental. A banana e a laranja são as frutas mais produzidas e consumidas no território brasileiro, e o resíduo gerado pelo processamento dessas frutas é majoritariamente composto por cascas, que, por sua vez, são ricas em compostos fenólicos. Dentre os compostos fenólicos encontrados nas cascas de banana e laranja, os ácidos ferúlico (FA), vanílico (VA) e p-cumárico (p-CA) podem ser destacados porque são utilizados pelas indústrias alimentícias, farmacêuticas e cosméticas na composição de uma ampla variedade de produtos. Considerando o reaproveitamento das cascas de banana e laranja, os ácidos fenólicos encontrados nesses resíduos podem ser extraídos e utilizados para a obtenção de produtos de maior valor agregado. Para este fim, o desenvolvimento de métodos analíticos para caracterizar as cascas de banana e laranja para a sua posterior reutilização é essencialmente importante. Dentre os métodos analíticos disponíveis para análises químicas, os métodos eletroanalíticos ganham proeminência porque permitem a análise de amostras complexas com segurança e confiabilidade, mesmo quando as concentrações das espécies de interesse são relativamente baixas. O maior desafio enfrentado pelos pesquisadores no desenvolvimento de sensores eletroquímicos é a regeneração da superfície do eletrodo e a manutenção do sinal analítico por um longo período de tempo. Uma alternativa para contornar esses inconvenientes é a utilização de eletrodos descartáveis. Neste contexto, os eletrodos do tipo screen-printed surgiram como uma plataforma viável para o desenvolvimento de sensores eletroquímicos. Tendo isso em mente, o objetivo deste trabalho foi desenvolver sensores eletroquímicos descartáveis contendo óxido de grafeno reduzido (rGO), nanopartículas metálicas e polímeros molecularmente impressos para a determinação de FA, VA e p-CA em cascas de banana e laranja. O uso do rGO e das nanopartículas metálicas contribuiu para o aumento da sensibilidade dos eletrodos, enquanto que o uso dos polímeros molecularmente impressos garantiu a seletividade dos sensores eletroquímicos propostos. Mais especificamente, um sensor contendo rGO, nanopartículas de ouro e poli(fenol) molecularmente impresso foi desenvolvido para a determinação de FA, um sensor contendo rGO, nanopartículas de ferro e polipirrol molecularmente impresso foi construído para a determinação de VA, e um sensor contendo rGO, nanopartículas de níquel e poli(ácido 3-indoleacético) molecularmente impresso foi confeccionado para a determinação de p-CA. Esses sensores foram caracterizados por voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica, microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva de raios-X, espectroscopia RAMAN e espectroscopia de fotoelétrons de raios-X. A performance analítica desses sensores foi avaliada através de uma abordagem indireta utilizando ferricianeto de potássio como sonda redox. Sob condições otimizadas, os sensores propostos apresentaram amplas faixas lineares, com limites de detecção e quantificação na ordem de 10−9 a 10−11 e 10−8 a 10−10 mol L−1, respectivamente. Esses dispositivos também mostraram uma excelente seletividade para o reconhecimento das moléculas alvo, bem como respostas voltamétricas com boa repetibilidade e estabilidade ao longo do tempo. As metodologias eletroanalíticas desenvolvidas neste trabalho foram aplicadas com sucesso em amostras de casca de banana e laranja utilizando um procedimento de análise simples, ambientalmente amigável e de baixo custo. Os resultados obtidos a partir dos testes de recuperação mostraram que os sensores propostos possuem boa precisão para a determinação de FA, VA e p-CA em cascas de banana e laranja. (AU)

• Processo FAPESP: 19/13818-8 - Desenvolvimento de sensores descartáveis baseados em óxido de grafeno 3D, nanopartículas metálicas e polímeros molecularmente impressos para determinação de ácidos fenólicos em resíduos da fruticultura
• Beneficiário: Edervaldo Buffon
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado