Desenvolvimento de sensores eletroquímicos baseados em nanopartículas de Ag, Au e Pt aplicados ao monitoramento de isoproturon em matrizes complexas

Abstract

Neste trabalho concentra-se o desenvolvimento de sensores eletroquímicos para a detecção do herbicida isoproturon (ISO), um composto persistente com impactos significativos sobre o ambiente e a saúde humana. O conteúdo principal da tese se divide em três capítulos, uma revisão de literatura (inclusa no capítulo 1, junto à contextualização, objetivos e fundamentação teórica) e dois estudos experimentais (capítulos 2 e 3). A pesquisa busca explorar materiais nanoestruturados bimetálicos inovadores, associados a eletrodos de carbono vítreo modificados com Nafion, para garantir sensibilidade, seletividade e robustez nas análises. O primeiro capítulo apresenta uma revisão extensa da literatura, com foco no estado da arte em sensores eletroquímicos modificados para monitoramento de fenilureias, classe de compostos ao qual ISO é pertencente. A revisão contextualiza os avanços em materiais nanoestruturados e estratégias analíticas, destacando as lacunas ainda existentes. O primeiro estudo experimental, abordado no capítulo II, apresenta um sensor baseado em nanotubos de AgPt (AgPt NTs/NF/GCE), com desempenho destacado em amostras de água potável e superficial. Os resultados indicam um limite de detecção de 0,37 µg L?¹ e uma faixa linear de 2,5 a 18 µg L?¹, atendendo aos requisitos das diretrizes da Organização Mundial da Saúde (OMS). O segundo estudo, abordado no capítulo III, foca em sensores utilizando nanocascas de AgAu suportadas em sílica (AgAu NSs/NF/GCE), aplicados a matrizes complexas como água de psicultura, extrato de tomate e plasma humano. Este sensor alcançou um limite de detecção de 0,011 µg L?¹ e uma faixa linear de 0,75 a 20 µg L?¹, com precisão e reprodutibilidade adequadas para aplicações práticas atendendo aos requisitos das diretrizes da OMS e união europeia. Os resultados obtidos apontam para a viabilidade dos sensores desenvolvidos, não apenas como ferramentas analíticas, mas também como soluções viáveis para o monitoramento de ISO em matrizes complexas. Apesar do trabalho significativo ainda à frente, espera-se que esta tese contribua de forma sólida para a área, atendendo tanto aos requisitos acadêmicos quanto as demandas práticas de monitoramento deste contaminante.

Abstract: This work focuses on developing electrochemical sensors to detect the herbicide isoproturon (ISO), a persistent compound with significant environmental and human health impacts. The core content of this thesis is divided into three chapters: a literature review (included in chapter one, covering the context, objectives, and theoretical framework) and two central experimental studies (chapters two and three). This research aims to explore innovative bimetallic nanostructured materials combined with glassy carbon electrodes (GCE) modified with Nafion to ensure sensitivity, selectivity, and robustness in analyses. The first chapter presents an extensive literature review focused on state-of-the-art modified electrochemical sensors for monitoring phenylureas, a compound class that includes ISO. This review contextualizes advances in nanostructured materials and analytical strategies while highlighting the research gaps. The first experimental study, presented in chapter two, introduces a sensor based on AgPt nanotubes (AgPt NTs/NF/GCE), demonstrating outstanding performance in potable and surface water samples. The results indicate a detection limit of 0.37 µg L?¹ and a linear range from 2.5 to 18 µg L?¹, meeting the requirements of World Health Organization (WHO) guidelines. The second study, detailed in chapter three, focuses on sensors employing AgAu nanoshells supported on silica (AgAu NSs/NF/GCE), applied to complex matrices such as aquaculture water, tomato extract, and human plasma. This sensor achieves a detection limit of 0. 011 µg L?¹ and a linear range from 0. 75 to 20 µg L?¹, with precision and reproducibility suitable for practical applications, meeting the requirements of WHO and European Union guidelines. The results obtained demonstrate the feasibility of the developed sensors not only as analytical tools but also as viable solutions for monitoring ISO in complex matrices. Despite the significant work ahead, this thesis is expected to make a substantial contribution to the field, addressing academic requirements and practical monitoring demands for this contaminant.