Publicação
Covalent organic frameworkbased electrochemical sensors for Microcystin-Leucine Arginine detection
| Resumo: | Microcistina-leucina arginina (MC-LR) é uma cianotoxina amplamente prevalente produzida por florescimentos de algas nocivas de cianobactérias (cHABs), notórias por causarem eventos tóxicos com efeitos perigosos tanto nos ecossistemas ambientais quanto na saúde humana. Métodos tradicionais para a detecção específica e sensível de MC-LR não atendem aos requisitos necessários para aplicações de monitoramento de rotina. Sensores eletroquímicos representam uma alternativa promissora para a detecção remota de MC-LR, devido à sua alta sensibilidade, especificidade, facilidade de integração e custo-benefício. Neste estudo, foi desenvolvido um sensor eletroquímico baseado em Estruturas Orgânicas Covalentes (COFs) para a detecção de MC-LR. COFs como TpBD-(CH3)2 e TpBD-(CF3)2 exibem altas taxas de adsorção para MC-LR, tornando-os uma escolha promissora para aplicações de sensoriamento remoto. Diversas abordagens para imobilizar COFs de forma eficiente em elétrodos foram investigadas, incluindo interações não específicas com monocamadas auto-organizadas (SAMs), aprisionamento por sol-gel e ligação covalente via EDC/S-NHS em elétrodos de ouro, assim como o aprisionamento em membrana de PVC e adsorção não específica em elétrodos à base de carbono. Entre essas estratégias, o aprisionamento em membrana de PVC resultou na maior imobilização de TpBD-(CH3)2. Embora tenha sido possível diferenciar concentrações de MC-LR, foi observada uma variabilidade significativa, provavelmente devido à deposição não uniforme dos COFs. O melhor performance para a detecção de MC-LR foi alcançada utilizando a estratégia de adsorção não específica, onde foi observado um padrão de resposta do sensor com o aumento da concentração de MC-LR. Esses eletrodos modificados foram avaliados em uma câmara microfluídica e, embora tenha sido detectada considerável variabilidade, essa estratégia demonstra potencial para otimização e futuros testes com amostras reais de água, bem como integração em uma plataforma de sensoriamento remoto. |
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| Autores principais: | Thomaz, Juliana Demasi de Aguiar |
| Assunto: | Estruturas orgânicas covalentes Espectroscopia de impedância eletroquímica Eletroquímica Microcistina-LR Sensores Covalent organic frameworks Electrochemical impedance spectroscopy Electrochemistry Microcystin-LR Sensors |
| Ano: | 2024 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Microcistina-leucina arginina (MC-LR) é uma cianotoxina amplamente prevalente produzida por florescimentos de algas nocivas de cianobactérias (cHABs), notórias por causarem eventos tóxicos com efeitos perigosos tanto nos ecossistemas ambientais quanto na saúde humana. Métodos tradicionais para a detecção específica e sensível de MC-LR não atendem aos requisitos necessários para aplicações de monitoramento de rotina. Sensores eletroquímicos representam uma alternativa promissora para a detecção remota de MC-LR, devido à sua alta sensibilidade, especificidade, facilidade de integração e custo-benefício. Neste estudo, foi desenvolvido um sensor eletroquímico baseado em Estruturas Orgânicas Covalentes (COFs) para a detecção de MC-LR. COFs como TpBD-(CH3)2 e TpBD-(CF3)2 exibem altas taxas de adsorção para MC-LR, tornando-os uma escolha promissora para aplicações de sensoriamento remoto. Diversas abordagens para imobilizar COFs de forma eficiente em elétrodos foram investigadas, incluindo interações não específicas com monocamadas auto-organizadas (SAMs), aprisionamento por sol-gel e ligação covalente via EDC/S-NHS em elétrodos de ouro, assim como o aprisionamento em membrana de PVC e adsorção não específica em elétrodos à base de carbono. Entre essas estratégias, o aprisionamento em membrana de PVC resultou na maior imobilização de TpBD-(CH3)2. Embora tenha sido possível diferenciar concentrações de MC-LR, foi observada uma variabilidade significativa, provavelmente devido à deposição não uniforme dos COFs. O melhor performance para a detecção de MC-LR foi alcançada utilizando a estratégia de adsorção não específica, onde foi observado um padrão de resposta do sensor com o aumento da concentração de MC-LR. Esses eletrodos modificados foram avaliados em uma câmara microfluídica e, embora tenha sido detectada considerável variabilidade, essa estratégia demonstra potencial para otimização e futuros testes com amostras reais de água, bem como integração em uma plataforma de sensoriamento remoto. |
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