Desenvolvimento de sensor óptico sensível para antibióticos da família das sulfonamidas, baseados em materiais inteligentes

Abstract

Este trabalho relata o desenvolvimento e aplicação de três sensores altamente seletivos de polímeros com impressão molecular de quantum dots ou ponto quântico baseado em core@shell (QD@MIP) para a detecção de sulfadiazina (SDZ), sulfatiazol (STZ) e sulfanilamida (SNL) - três antibióticos que pertencem à família das sulfonamidas. A síntese do ponto quântico feito de CdTe foi realizada por método bottom-up em meio coloidal, enquanto o material inteligente ou MIP (polímero molecularmente impresso) foi polimerizado por um método sol-gel diretamente na superfície do ponto quântico, que desempenhou o papel de uma sonda fluorescente no sensor óptico. O polímero sintetizado foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura, microscopia confocal, espalhamento dinâmico de luz e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier. Experimentos de fluorescência foram realizados para avaliar o efeito do pH e tempo de interação dos QD@MIPs com seus analitos e concentração dos SDZ/STZ/SNL em diferentes matrizes. Sob condições otimizadas, foi obtida uma faixa de concentração linear de 10,0 a 60,0 ppm e os limites de detecção de 2,44 ppm (SDZ), 0,59 ppm (STZ) e 1,72 ppm (SNL) respectivamente. A repetibilidade e reprodutibilidade dos QD@MIPs propostos foram avaliadas em termos do RSD, onde foram obtidos valores de RSD inferiores a 9% em ambos os testes. Estudos de seletividade foram realizados na presença de quatro possíveis substâncias interferentes com propriedades de quenching, e os sinais obtidos para estes interferentes confirmaram a excelente seletividade dos sensores propostos; o valor do fator de impressão obtido para as sulfonamidas foram: 1,64 (SDZ), 1,99 (STZ) e 3,01 (SNL). Por fim, os sensores propostos foram aplicados em amostras reais de alimentos de origem animal, com os devidos pré-tratamentos, utilizando uma concentração fortificada de SDZ/STZ/SNL, onde os valores de recuperação obtidos foram superiores a 80% (os experimentos foram realizados em triplicata). Desta forma, este trabalho de doutorado mostra três sondas ópticas com excelente desempenho e promissoras para análise de alimentos de forma seletiva e confiável.

This work reports the development and application of three highly selective polymer sensors with core@shell-based quantum dot molecular imprinting (QD@MIP) for the detection of sulfadiazine (SDZ), sulfathiazole (STZ) and sulfanilamide (SNL) - three antibiotics that belong to the sulfonamide family. The synthesis of the quantum dot made of CdTe was carried out by bottom-up method in colloidal solution, while the smart material or MIP (molecularly imprinted polymer) was polymerized by a sol-gel method directly on the surface of the quantum dot, which played the role of a fluorescent probe on the optical sensor. The synthesized polymer was characterized by scanning electron microscopy, confocal microscopy, dynamic light scattering and Fourier transform infrared spectroscopy. Fluorescence experiments were carried out to evaluate the effects of pH and interaction time of QD@MIPs with their analytes and concentration of SDZ/STZ/SNL in different matrices. Under optimized conditions, a linear concentration range of 10.0 to 60.0 ppm and detection limits of 2.44 ppm (SDZ), 0.59 ppm (STZ), and 1.72 ppm (SNL) were obtained. The repeatability and reproducibility of the proposed QD@MIPs were evaluated in terms of the RSD, where RSD values of less than 9% were obtained in both tests. Selectivity studies were carried out in the presence of four possible interfering substances with quenching properties, and the signals obtained for these interferers confirmed the excellent selectivity of the proposed sensors; the impression factor values obtained for sulfonamides were: 1.64 (SDZ), 1.94 (STZ) and 3.01 (SNL). Finally, the proposed sensors were applied to real food samples of animal origin, with appropriate pre-treatments, using a fortified concentration of SDZ/STZ/SNL, where the recovery values obtained were greater than 80% (the experiments were carried out in triplicate). Thus, this doctoral work shows three optical probes with excellent performance and promising for selective and reliable food analysis.