Este projeto, voltado ao desenvolvimento de métodos de análise espectroscópica inorgânica envolve dois temas principais de pesquisa: preparo de amostras e instrumentação analítica. Em relação ao primeiro tema, pretende-se avaliar o desempenho de um novo sistema comercial de digestão com aquecimento condutivo em frasco fechado no preparo de amostras de ração animal (cães, gatos, peixes, aves, roedores, equinos) e de biomassa lignocelulósica florestal (resíduos de poda, espécies invasoras, eucalipto, bambu) e agrícola (gramíneas: cana-energia, capim elefante, sorgo-biomassa) e derivados de biomassa (biocarvão, biocomposto) para fins energéticos. O digestor denominado Simplify foi lançado no mercado nacional em 2023 pela empresa Vert e é fruto de pesquisa iniciada em 2012 no IQAr/Unesp (Pós-Doutorado, Fapesp, Proc. 2012/02891-7) e de projeto finalizado recentemente (PIPE-FAPESP - Fase II, Proc. 2020/00907-0). Já o tema instrumentação focará novas estratégias de calibração com padrão único para técnicas espectroscópicas de análise elementar inorgânica e no desenvolvimento e aplicação de plataformas descartáveis e impressas em 3D para a técnica espectrometria de absorção atômica com atomização em tubos de grafite. Os métodos a serem desenvolvidos serão avaliados e validados por meio de materiais de referência certificados, técnicas/métodos alternativos e/ou testes de adição/recuperação. Os principais parâmetros de desempenho analítico (seletividade, coeficiente de recuperação, linearidade, precisão, exatidão, limites de detecção e quantificação, faixa de trabalho) serão determinados aplicando-se testes estatísticos já estabelecidos. (AU)

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)

Derivados de grafeno são materiais considerados emergentes em diversos ramos da Química Analítica. O grafeno, variedade alotrópica do carbono, possui em sua estrutura uma rede planar composta de elétrons que participam de ligaçõers À, os quais são os principais responsáveis pelas interações dos sorventes contendo grafeno com compostos de diferentes classes químicas. Isto os torna seletivos, especialmente para moléculas que contêm anéis aromáticos. Essas características estruturais também estão presentes em derivados do grafeno, como o óxido de grafeno (GO) o qual, adicionalmente, apresenta grupos contendo oxigênio em sua superfície, os quais permitem a sorção de outros materiais contendo diferentes grupos funcionais. A adição de grupos alifáticos - como o octadecil (C18), ou grupos hidrofílicos, hidrofóbicos e/ou zwiteriônicos como em líquidos iônicos (ILs) - às folhas de grafeno, tornam esses derivados sorventes ainda mais interessantes para a análise de uma ampla faixa de compostos. Outra modificação realizada em folhas de oxido de grafeno envolve sua fixação em partículas de sílica (formando o SiGO), o que permite seu empacotamento em cartuchos de extração, colunas analíticas e outros dispositivos. Dessa forma, este projeto objetiva expandir o conhecimento sobre materiais derivados de grafeno como fases extratoras em microtécnicas de preparo de amostra, tanto offline quanto automatizadas online, e como fases estacionárias para cromatografia líquida em colunas capilares. Um foco especial será dado às fases contendo SiGO funcionalizadas com C18 e end-capped (formando o SiGO-C18ec) e ILs como grupos modificadores para as nanofolhas de GO. (AU)

O presente projeto prevê a aquisição de microscópio Dual Beam e Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET) a serem incorporados à infraestrutura do Laboratório de Caracterização Estrutural, LCE, do Departamento de Engenharia de Materiais da UFSCar, complementando e modernizando sua capacitação para análise estrutural micro, nano e sub-nano de todos os tipos de materiais. O LCE é um laboratório multidisciplinar e multiusuário, aberto a usuários de empresas e instituições de pesquisa de todo o país. Ele foi criado em 1976 e tem atualmente mais de 750 usuários treinados a operarem os equipamentos disponíveis para mais de 4000 usuários cadastrados. O MET que está sendo solicitado possui configuração e hardware de última geração, e permite a aquisição de imagens com melhor resolução e qualidade superior aos outros MET disponíveis no LCE (que estão com quase 15 anos de uso). Ele também terá o diferencial de possuir detector quádruplo de EDS SDD (Silicon Drift Detector), que permite mapeamentos de composição química de forma rápida (minutos). Está sendo solicitado em conjunto um microscópio Dual Beam para preparação de amostras in-situ para MET pela técnica de FIB (Focused Ion Beam). Embora esses dois equipamentos possam funcionar de forma independente, para obtenção de imagens sub-nanométricas de alta qualidade e mapeamento composicional de alta resolução no novo MET, é fundamental o uso do microscópio Dual Beam para preparação de amostras. Além disso, diversos materiais que são frequentemente analisados por MET somente podem ser preparados de forma efetiva utilizando a técnica do Dual Beam, desta forma consideramos que em termos práticos, sem esse equipamento, a capacidade de atendimento do laboratório ficará limitada, não estando apto a atingir uma qualidade ótima de preparação de amostras para conseguir o máximo de resolução no novo microscópio. A incorporação desses dois modernos equipamentos multiusuários ao LCE acrescentará mais uma etapa importante na história desde Laboratório Multiusuário Centralizado, que é único no Brasil em diversos aspectos relacionados à agilidade, flexibilidade e qualidade dos serviços de microscopia eletrônica e de varredura de sondas, e microanálise, disponibilizados para pesquisadores e estudantes de graduação e pós-graduação que necessitem de caracterização micro-, nano- e sub-nano-estrutural dos diferentes tipos de materiais. (AU)

Atualmente, estima-se que cerca de 2000 novos produtos químicos são inseridos no mercado anualmente, havendo a preocupação relativa ao consumo e a exposição segura a esses produtos. Com isso, novas estratégias analíticas são fundamentais para auxiliar nos esforços das agências regulatórias em identificar e quantificar a ocorrência desses compostos em amostras ambientais, de alimentos e de fluídos biológicos. É uma preocupação de saúde pública já que muitas dessas substâncias e seus metabólitos podem permanecer nessas amostras por longos períodos, e causar problemas fisiológicos ou mesmo doenças. Com o avanço das ferramentas computacionais, a criação de grandes bancos de dados de espectros e algoritmos de processamento de dados, tem permitido diferentes abordagens de análises como: target (compostos alvos já selecionados para quantificação), suspect screening (conhece-se os possíveis compostos presentes na amostra, contudo não há método para quantificar) e non-target screening (busca de novos compostos ou marcadores). Os métodos target são essenciais para quantificar os compostos químicos emergentes, e requerem etapa de preparo da amostra, sendo importante, o uso de solventes verdes e moduláveis de acordo com as características físico-químicas dos analitos. O MRM-Profiling é uma técnica rápida e simples para suspect screening de compostos químicos requerendo o uso da espectrometria de massas. Dessa forma, o presente projeto irá usar duas abordagens inovadoras: 1) uso da ferramenta MRM-Profiling para realizar a abordagem suspect screening dos principais compostos químicos emergentes presentes nas amostras ambientais, de alimentos e de fluídos biológicos; e 2) aplicação de métodos target para determinação dos compostos químicos nas amostras coletadas usando na etapa de preparo de amostras novas classes de solventes como líquidos iônicos magnéticos (MILs) e solventes eutéticos naturais (NADES). As amostras serão esgoto, lodo, frutos do mar, vinagre, refrigerantes, cachaça, cerveja e urina. O MRM-Profiling usa volumes reduzidos de amostra ou pool de amostra que é submetida a infusão direta. Três fases de experimentos são feitos, a primeira fase chamada de descoberta é feita pela aquisição dos íons precursores (Prec) e perda neutra (NL) em experimentos de MRMs usando diferentes energias de colisão, já fornecendo informações dos grupos funcionais presentes. Os MRMs com sinal superior ao branco, e de artefatos do sistema vão para segunda fase chamada de screening, em que os MRMs selecionados na primeira fase são processados novamente. Por último, vem a fase confirmatória usando experimentos de varredura de íons produto, e se necessário o uso de métodos confirmatórios como cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas sequencial ou de alta resolução. Todas as amostras serão analisadas por MRM-Profiling, em seguida, os compostos químicos serão confirmados usando os métodos target para determinar os fármacos, produtos de cuidado pessoal, pesticidas, plastificantes, retardantes de chama, e compostos elementares (As, Cd, Cr, Hg, Se e V). Ao final desse projeto com o uso das ferramentas analíticas propostas, espera-se obter informações dos principais compostos químicos presentes nas amostras, e quantificar os analitos majoritários, usando análises simples, rápidas e passíveis de serem automatizadas, e gerando reduzido impacto ao meio-ambiente. (AU)