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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/42984
Tipo: Dissertação
Título: Dispositivos analíticos colorimétricos baseados em nanofibras poliméricas para sensoriamento de contaminantes ambientais.
Título(s) alternativo(s): Colorimetric analytical devices based on polymeric nanofibers for sensing environmental contaminants.
Autor(es): Santos, José Felipe dos
Primeiro Orientador: Mercante, Luiza Amim
metadata.dc.contributor.referee1: Mercante, Luiza Amim
metadata.dc.contributor.referee2: Ferreira, Guilherme Augusto
metadata.dc.contributor.referee3: Brazaca, Laís Canniatti
Resumo: Sensores colorimétricos portáteis e de baixo custo têm se destacado como ferramentas eficazes para o monitoramento ambiental em campo. Neste estudo, foram desenvolvidos dois dispositivos analíticos colorimétricos baseados em membranas de nanocelulose bacteriana (BNC) e de nanofibras poliméricas eletrofiadas. Os sensores foram empregados para a detecção de íons metálicos em amostras ambientais empregando-se a técnica de colorimetria digital. A BNC foi funcionalizada com o corante 4-(2-tiazolilazo)resorcinol (TAR), amplamente utilizado para a detecção colorimétrica de Ni2+. A matriz de BNC proporcionou incorporação uniforme do corante devido à sua elevada porosidade, área superficial específica e abundância de grupos hidroxila. O sensor demonstrou resposta linear até 10 mg L-1, limite de detecção de 0,18 mg·L-1, boa seletividade frente a íons interferentes e estabilidade analítica por pelo menos 40 dias. Aplicações em amostras reais de água resultaram em recuperações entre 93,1% e 102,9%. Adicionalmente, foi desenvolvido um dispositivo analítico totalmente baseado em membranas de nanofibras eletrofiadas (NAD, do inglês nanofiber-based analytical device) para detecção colorimétrica de Cr(VI). O sistema consiste em uma arquitetura trilaminar obtida por eletrofiação sequencial, composta por: (i) uma camada hidrofóbica de poli(ácido lático) (PLA), (ii) uma camada de reação de PLA/ poli(óxido de etileno) (PEO) contendo 1,5-difenilcarbazida (DPC), reagente vastamente empregado para determinação de Cr(VI), e (iii) uma camada selante de PLA/PEO. A boa adesão entre as camadas, aliada à alta porosidade das membranas e distribuição homogênea do DPC, possibilitou a obtenção de sensores com elevada repetibilidade e reprodutibilidade. O NAD apresentou resposta linear na faixa de 12,5 a 100 µmol·L-1 (0,65 a 5,20 mg·L-1), limite de detecção de 0,02 µmol·L-1 (1,0 µg·L-1) e excelente seletividade. Ensaios com amostras reais indicaram recuperações entre 92,0% e 106%. Os resultados evidenciam o potencial uso de membranas de nanofibras, tanto de origem biológica quanto sintética, na fabricação de sensores colorimétricos descartáveis, sensíveis e portáteis.
Abstract: Portable, low-cost colorimetric sensors are emerging as practical tools for field environmental monitoring. In this study, two colorimetric analytical devices based on bacterial nanocellulose (BNC) and electrospun polymeric nanofiber membranes were developed. The environmental sensors were used to detect metal ions in samples using digital colorimetry. The BNC was functionalized with the dye 4-(2-thiazolylazo)resorcinol (TAR), widely used for colorimetric Ni2+ detection. The BNC matrix provided uniform dye incorporation due to its high porosity, specific surface area, and abundance of hydroxyl groups. The sensor demonstrated a linear response up to 10 mg L-1, a detection limit of 0.18 mg L-1, good selectivity against interfering ions, and analytical stability for at least 40 days. Applications in real water samples resulted in recoveries between 93.1% and 102.9%. Additionally, an analytical device entirely based on electrospun nanofiber (NAD) membranes was developed for the colorimetric detection of Cr(VI). The system consists of a trilaminar architecture obtained by sequential electrospinning, composed of: (i) a hydrophobic poly(lactic acid) (PLA) layer, (ii) a PLA/poly(ethylene oxide) (PEO) evidence layer containing 1,5-diphenylcarbazide (DPC), a reagent widely used for Cr(VI) determination, and (iii) a PLA/PEO sealing layer. The good adhesion between the layers, combined with the high porosity of the membranes and the distributed distribution of DPC, allowed the production of sensors with high repeatability and reproducibility. NAD showed a linear response in the range of 12.5 to 100 µmol·L-1 (0.65 to 5.20 mg·L-1), a detection limit of 0.02 µmol·L-1 (1.0 µg·L-1), and excellent selectivity. Tests with real samples indicated recoveries between 92.0% and 106%. The results highlight the potential use of nanofiber membranes, both of biological and synthetic origin, in the fabrication of complementary, sensitive, and portable colorimetric sensors.
Palavras-chave: Nanofibras
Substratos porosos
Imagem digital
Colorimetria
Sensores colorimétricos
Ions metálicos
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Química
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química 
Citação: SANTOS, José Felipe dos. Dispositivos analíticos colorimétricos baseados em nanofibras poliméricas para sensoriamento de contaminantes ambientais. 2025. 112 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal da Bahia, Salvador (Bahia), 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/42984
Data do documento: 14-Ago- 14
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