Desenvolvimento de sensores inovadores fluorescentes e dispositivos microfluídicos baseados em algodão para a determinação de metais em diversas matrizes

Abstract

A presença de metais potencialmente tóxicos em água e em alimentos causa preocupações ambientais e de saúde pública. Os metais tóxicos, uma vez que podem acarretar consequências negativas para o meio ambiente, como a redução da flora e a contaminação dos recursos hídricos, e para os seres humanos, podem sofrer variadas doenças, incluindo câncer, problemas neurológicos e até morte devido à exposição ou ingestão de água e alimentos contaminados. Assim, esta pesquisa se justifica pela indiscutível importância de desenvolver estratégias confiáveis e rápidas para detectar e quantificar metais potencialmente tóxicos. Para isso, foram elaborados três métodos analíticos distintos para a determinação desses metais. O Capítulo 1 apresenta uma revisão sobre luminescência e a síntese de um sensor fluorimétrico. No Capítulo 2, é proposto um método fluorimétrico para a determinação de chumbo (II) em amostras de água, solo, urina e saliva sintética. O Capítulo 3 oferece uma revisão detalhada sobre métodos analíticos baseados em imagem, abordando a coleta e o tratamento dos dados. O Capítulo 4 descreve o desenvolvimento de um método baseado em fluorescência por imagem digital, utilizando um dispositivo portátil de algodão, para a determinação de cobre (II) em águas e cachaça. Por fim, o Capítulo 5 apresenta um método baseado em imagem digital, a partir de uma reação colorimétrica, para a determinação de cobalto (II) em amostras de água destilada e água de torneira. Palavras-chave: detecção fluorimetrica; fluorescência; bis-iminas tiazóis; bis-iminas; metais potencialmente tóxicos; chumbo (II); cobalto (II); cobre (II); imagem digital; fio de algodão

The presence of potentially toxic metals in water and food raises environmental and public health concerns. These toxic metals can cause negative consequences for the environment, such as reduced flora and contamination of water resources, and for humans, leading to various diseases, including cancer, neurological issues, and even death from exposure or ingestion of contaminated water and food. Thus, this research is justified by the undeniable importance of developing reliable and rapid strategies for detecting and quantifying potentially toxic metals. To achieve this, three distinct analytical methods were developed for determining these metals. Chapter 1 presents a review of luminescence and the synthesis of a fluorimetric sensor. In Chapter 2, a fluorimetric method is proposed for determining lead (II) in water, soil, urine, and synthetic saliva samples. Chapter 3 offers a detailed review of analytical methods based on imaging, addressing data collection and treatment. Chapter 4 describes the development of a method based on digital image fluorescence, using a portable cotton device, for determining copper (II) in water and cachaça. Finally, Chapter 5 presents a method based on digital imaging from a colorimetric reaction for determining cobalt (II) in distilled water and tap water samples. Keywords: fluorimetric detection; fluorescence; thiazole bis-imines; bis-imines; potentially toxic metals; lead (II); cobalt (II); copper (II); digital imaging; cotton thread