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

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)