Sensor eletroquímico baseado em carbon black para determinação de enrofloxacina em amostras ambientais e alimentícias

Abstract

A descoberta de substâncias de ação antibiótica trouxe um grande avanço para a humanidade e permitiu que a expectativa de vida fosse estendida tanto para humanos quanto para animais. O uso excessivo de medicamentos antimicrobianos, no entanto, acarretou o surgimento de novos problemas, como efeitos adversos, poluição de ecossistemas e resistência microbiana. A presença de resíduos de antibióticos em alimentos e em corpos d’água é uma preocupação a nível global e a busca por métodos que permitam a detecção e determinação desses contaminantes emergentes é essencial. Diante da necessidade de métodos simples, baratos e de fácil manipulação, os métodos eletroquímicos para sensoriamento por voltametria surgem como candidatos ideais. Neste trabalho foi desenvolvido um sensor eletroquímico modificado com carbon black para a detecção de enrofloxacina, um antibiótico de uso veterinário da classe das fluoroquinolonas, através da técnica de Voltametria de varredura linear (LSV). O material empregado foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Raman, infravermelho com transformada de Fourier e fisissorção de nitrogênio. Características do comportamento eletroquímico do eletrodo modificado e da enrofloxacina foram obtidas por voltametria cíclica. A construção da curva analítica por LSV abrangeu uma faixa linear no seguimento entre 2,5 a 57,0 µmol L-1 e uma faixa linear entre 57,0 a 920,0 µmol L-1, com limite de detecção de 2,05 µmol L-1. O método proposto foi testado em amostras de água de rio, leite e mel, das quais foram obtidos níveis de recuperação de 94-105% de enrofloxacina em amostras fortificadas. Com exceção da ciprofloxacina, nenhum composto concomitante interferiu significativamente entre os que foram testados. Os desvios verificados nas replicatas de medidas realizadas no mesmo dia e replicatas de fabricação em dias diferentes mostraram repetibilidade dentro dos limites aceitáveis para o método. Diante do exposto, o método proposto apresentou-se como uma opção inicial simples e efetiva para a determinação de enrofloxacina em amostras ambientais e alimentícias. Palavras-chave: Alimentos; Águas naturais; Determinação eletroquímica; Eletrodo de carbono vítreo; Contaminantes emergentesThe discovery of antibiotic-acting substances brought a great advance to humankind and allowed life expectancy to be extended for both humans and animals. The excessive use of antimicrobial drugs, however, has led to the emergence of new problems, such as adverse effects, ecosystem pollution and microbial resistance. The presence of antibiotic residues in food and water courses is a global concern and the search for methods that allow the detection and determination of these emerging contaminants is essential. In face with the need for simple, cheap and easy-to-handle methods, electrochemical methods for sensing by voltammetry emerge as ideal candidates. In this work, an electrochemical sensor modified with carbon black was developed for the detection of enrofloxacin, an antibiotic for veterinary use belonging to the fluoroquinolone class, using the Linear Sweep Voltammetry (LSV) technique. The material used was characterized by scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, Fourier transform infrared and nitrogen physisorption. Electrochemical behavior of the modified electrode and enrofloxacin were obtained by cyclic voltammetry. The analytical curve construction by LSV covered a linear range between 2.5 to 57.0 µmol L-1 and a linear range between 57.0 to 920.0 µmol L-1, with a detection limit of 2.05 µmol L-1. The proposed method was tested on samples of river water, milk and honey, from which recovery levels of 94-105% of enrofloxacin were obtained in fortified samples. Except for ciprofloxacin, no concomitant compounds significantly interfered among those tested. The deviations verified in the replicates performed on the same day and on different days showed repeatability within the acceptable limits for the method. Given the above, the proposed method presented itself as a simple and effective initial option for determining enrofloxacin in environmental and food samples. Keywords: Food; Natural waters; Electrochemical determination; Glassy carbon electrode; Emerging contaminants