Desenvolvimento de sistemas de baixo custo utilizando impressão 3D para determinação de formaldeído em amostras de leite e cosméticos

Abstract

Formaldeído é uma substância enquadrada no grupo de substâncias carcinogênicas em humanos (Grupo 1) da Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC), sendo utilizado em tintas, colas, vernizes, madeira prensada, cosméticos, alimentos, entre outros produtos. Os métodos oficiais de análise recomendados pelas agências regulatórias nacionais (ANVISA e MAPA) utilizam solventes não-verdes e geram grande quantidade de resíduos. A proposta desta pesquisa inclui a criação de um fotômetro e dispositivos de microextração por difusão gasosa (GDME) impressos em 3D que possuam baixo custo. Foram propostos dois modelos de GDME para serem produzidos por impressoras do tipo FDM e SLA. O fotômetro desenvolvido foi capaz de analisar formaldeído numa faixa linear entre 0,250 mgL-1 e 5,00 mgL-1 por meio de sua reação com acetilacetona, com limites de quantificação e detecção de 0,122 mgL-1 e 0,0403 mgL-1. Quando determinado em amostras de esmalte infantil, foi observado concentração de 0,00122% para a GDME impressa em FDM. Em amostras comerciais de creme alisante foi determinado formaldeído em concentrações de 0,124% quando utilizado a GDME impresso e 0,160% para o método HS-GC-MS. Foram otimizadas variareis, utilizando o planejamento fatorial Box-Behnken na determinação de formaldeido em diferentes amostras de leite (integral, semidesnatado, desnatado). Ao final deste estudo, foi obtido um fotômetro de baixo custo capaz de realizar determinação de formaldeído; Os dispositivos de GDME impressos foram capazes de quantificar formaldeído, gerando menor impacto ambiental.

Formaldehyde is a substance classified as carcinogenic to humans (Group 1 by the IARC), used in products such as paints, adhesives, varnishes, pressed wood, cosmetics, and food. Official analysis methods recommended by national regulatory agencies (ANVISA and MAPA) use non-green solvents and generate a significant amount of waste. The proposal of this research includes creating a photometer and gas diffusion microextraction devices (GDME) printed in 3D, which are low-cost. Two GDME models were proposed to be produced by FDM and SLA printers. The developed photometer was capable of analyzing formaldehyde in a linear range between 0.250 mgL-1 and 5.00 mgL-1 through its reaction with acetylacetone, with quantification and detection limits of 0.122 mg/L and 0.0403 mg/L, respectively. When determined in samples of children's nail polish, a concentration of 0.00122% was observed for the GDME printed in FDM. In commercial samples of hair straightening cream, formaldehyde was determined in concentrations of 0.124% when using the printed GDME and 0.160% for the HS-GC-MS method. Variables were optimized using the Box-Behnken factorial design in the determination of formaldehyde in different milk samples (whole, semi-skimmed, skimmed). At the end of this study, a low-cost photometer capable of determining formaldehyde was obtained; the printed GDME devices were able to quantify formaldehyde, generating less environmental impact.