A impressão 3D e sua crescente popularização vem revolucionando diversas áreas, incluindo a Química. Empregando esta técnica de fabricação aditiva, dispositivos para diversas aplicações analíticas podem ser construídos em uma única etapa com maior versatilidade e rapidez, quando comparado às técnicas convencionais de fabricação. Neste projeto serão desenvolvidos e aplicados dispositivos para eletroextração em membrana (EME) com membrana porosa e eletrodos integrados, fabricados com impressão 3D multimaterial. Nesta fabricação, será empregada uma impressora 3D com tecnologia DLP (Digital Light Processing), desenvolvida no próprio grupo de pesquisa, capaz de imprimir diferentes materiais em uma única etapa de impressão. Para alcançar estes objetivos será necessário desenvolver formulações de resinas polimerizáveis e otimizar parâmetros de impressão, que possibilitem a impressão de materiais porosos (membrana) e condutores elétricos (eletrodos). A porosidade, espessura e composição química das membranas porosas impressas serão otimizadas de maneira a possibilitar a imobilização adequada de membranas líquida (solventes imiscíveis em água) para EME ou até mesmo eliminar a necessidade de uso destes solventes. Uma vez otimizadas a fabricação e o design dos dispositivos EME, estes serão utilizados para extração e preconcentração de diversos compostos de relevância ambiental e de segurança alimentar, os quais serão quantificados por eletroforese capilar. (AU)

Este projeto vem sendo desenvolvido desde meados de 2011 e seu objetivo é a fabricação de substratos nanoestruturados recobertos com ouro para utilização na intensificação do espalhamento Raman por superfície (SERS, do inglês surface enhanced Raman scattering). Foram obtidos nanopartículas, nanofios e nanobastões dos óxidos metálicos ZnO e ITO, depositados sobre lâminas de vidro por dois métodos: síntese hidrotérmica e sputtering. Os substratos foram recobertos com uma fina (~20 nm) camada de ouro por sputtering e a ocorrência de efeito SERS foi investigada. Para todos os substratos fabricados foram obtidas intensidades do sinal Raman na faixa entre 103e 105. Esses resultados foram comparados aos obtidos com um substrato SERS comercial (Klarite®) e observou-se que eles apresentam intensificações de sinal equivalentes. Ambos os métodos de fabricação são reprodutíveis, porém o método de sputtering possui a vantagem adicional de permitir a obtenção de depósitos mais uniformes. Como próximas etapas do projeto, os substratos nanoestruturados serão avaliados em aplicações analíticas, visando à detecção de compostos de interesse ambiental. Assim, o fator de intensificação (EF, do inglês enhancement factor) será determinado e parâmetros analíticos, tais como linearidade e limites de detecção e quantificação também serão obtidos a partir de curvas analíticas. Também serão investigadas estratégias para introduzir os substratos SERS no interior de microcanais de dispositivos microfluídicos, fabricados em vidro/PDMS, os quais serão avaliados em análises químicas com detecção SERS. Parâmetros analíticos também serão avaliados para esses microdispositivos. Até o momento não foram reportados na literatura a produção de dispositivos microfluídicos contendo substratos nanoestruturados produzidos por sputtering, para uso em detecção SERS. (AU)

Neste projeto serão desenvolvidos sistemas de microextração assistido por campo elétrico, chamado de eletroextração em membrana (EME). O objetivo principal do projeto é empregar a EME para aumentar a velocidade, a eficiência de extração e a detectabilidade de analitos determinados por eletroforese capilar. Uma nova configuração de EME com sistema de eletrólise separada é proposta, bem como estratégias para obtenção de microextrações eficientes de compostos polares. Os sistemas de EME desenvolvidos serão avaliados, otimizados e aplicados na extração e pré-concentração de ácidos fenólicos em azeite de oliva e resíduos de antibióticos da classe das sulfonamidas em leite bovino e ovos de galinha. (AU)

Os compostos de arsênio, principalmente os inorgânicos, são espécies de alta toxicidade. A contaminação de águas naturais por essas espécies ocorre em escala mundial e pode causar graves problemas de saúde, como câncer, por exemplo. Assim, o presente projeto de pesquisa propõe o desenvolvimento de sistemas microfluídicos de baixo custo para determinação de concentração total de As(III) e As(V) inorgânico em águas naturais. Em um único dispositivo microfluídico serão integradas as várias etapas de análise, como pré-tratamento da amostra, reação e detecção visual colorimétrica. Devido à sua portabilidade e facilidade de manipulação os sistemas a serem implementados serão adequados ao monitoramento in situ de águas para consumo humano. Além disso, o baixo consumo de reagentes e de geração de resíduos acarreta em vantagens frente aos testes comerciais convencionais utilizados atualmente.

Este projeto tem a finalidade de apresentar as justificativas, os objetivos, a metodologia e as atividades a serem desenvolvidas pelo pesquisador em um estágio de pós-doutoramento no exterior. Este estágio terá a duração de 12 meses e será realizado no grupo de pesquisa liderado pelo Prof. George McClelland Whitesides - Department of Chemistry and Chemical Biology - Harvard University (Estados Unidos). Os principais objetivos deste pós-doutoramento são a aquisição de experiência internacional e o aprimoramento do pesquisador na área de microssistemas de análise. O projeto contempla o desenvolvimento de dispositivos microfluídicos, empregando papel de celulose como substrato. A inédita implementação de detecção condutométrica sem contato (DCSC) nestes dispositivos também é almejada. Uma vez que os processos de microfabricação e a implementação da DCSC estiverem otimizados estes microdispositivos serão aplicados na detecção de compostos, em amostras biológicas, para fins de diagnósticos clínicos. Estes dispositivos serão adequados a testes laboratoriais remotos, ou seja, para sondagens e diagnósticos clínicos em lugares desprovidos de laboratórios e de pessoas especializadas. (AU)

Neste projeto serão confeccionados dispositivos microfluídicos para eletroforese sobre substratos de vidro e materiais poliméricos. Os processos de microfabricação a serem empregados envolvem desde técnicas alternativas, como a deposição de toner de impressora laser (como material estrutural), a processos convencionais, como a fotolitografia. Detecção eletroquímica (condutométrica sem contato e amperométrica) será implementada e avaliada nos microdispositivos construídos. Serão desenvolvidos sistemas de injeção eletrocinética e hidrodinâmica de amostra, que permitam realizar análises quantitativas com boa precisão e exatidão. Finalmente, serão desenvolvidas metodologias de separação eletroforética que permitirão a aplicação dos microdispositivos na determinação de compostos diversos em amostras alimentícias, biológicas, dentre outras. (AU)

Neste projeto pretende-se construir microestruturas, para aplicação em eletroforese de fluxo contínuo. Inicialmente serão feitos estudos, envolvendo simulações computacionais, com o intuito de definir o melhor layout das microestruturas. Será dada prioridade para a técnica de micro-fabricação do tipo toner-poliéster, que é uma maneira rápida e fácil de produzir microestruturas e foi desenvolvida no grupo onde o projeto será desenvolvido. No entanto, caso haja limitações técnicas dessas microestruturas, poderão ser empregadas outras técnicas de micro-fabricação, tais como vidro-vidro, silicone-silicone ou silicone-vidro. As micro-estruturas construídas serão avaliadas quanto à robustez (mecânica e química) e à eficiência de separação de determinadas espécies iônicas. A potencialidade do uso dessas micro-estruturas na preparação de amostra para micro-sistemas de análise total e como alternativa à eletroforese em micro-canal será avaliada. (AU)

No mestrado do candidato, trabalhamos com cristais piezelétricos de quartzo com eletrodos separados (ESPC) e desenvolvemos um método de modificação química da superfície do cristal, com o qual foi possível imobilizar agrupamentos aminos. Entretanto, muitas outras modificações podem ser obtidas Assim, estamos propondo para o projeto avanços nesse campo, através do desenvolvimento de superfícies quimicamente modificadas, assim como, sua caracterização e aplicação no desenvolvimento de detectores piezelétricos com configuração ESPC para meios líquidos. Para tanto, será preciso desenvolver dispositivos que permitam tais modificações, celas de detecção, além de estudos de caracterização das superfícies modificadas e dos detectores como um todo. (AU)

Cristais piezelétricos de quartzo vêm sendo utilizados há mais de três décadas como sensores para espécies em fase gasosa e líquida. O princípio utilizado é a queda na freqüência de oscilação proporcional a massa depositada sobre a superfície do cristal. Esta deposição pode ocorrer por adsorção física ou química. No presente projeto pretende-se estudar os cristais piezelétricos com eletrodos separados como sensor. Esta modalidade consiste basicamente na utilização de cristais piezelétricos sem os eletrodos metálicos, que normalmente são depositados para servir de contato elétrico. Desta forma, a superfície do quartzo está diretamente disponível para modificações para fins de aumento de sensibilidade ou seletividade à espécie de interesse. Pretende-se desenvolver sensores para utilização em sistemas de análise por injeção em fluxo e cromatografia líquida, com ênfase na detecção de espécies iônicas inorgânicas. (AU)