[en] SPECTROANALYTICAL METHODS USING GRAPHENE QUANTUM DOTS AS PHOTOLUMINESCENT PROBES FOR THE DETERMINATION OF ANALYTES OF BIOLOGICAL AND PHARMACOLOGICAL INTEREST - CARLOS ALBERTO TOLOZA TOLOZA (MAXWELL, 2018)
[pt] O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de métodos espectroanalíticos capazes de determinar indiretamente analitos de interesse biológico e farmacológico que possuem fraca atividade óptica no UV-vis (no caso, captopril, histamina e sulfato de canamicina). Embora muitos métodos para quantificar esses analitos estejam reportados, muitos dependem da derivatização química do analito, procedimento considerado complexo e trabalhoso para fazer tais analitos absorverem e emitirem no UV-vis. Por isso, a proposta de uso de pontos quânticos fotoluminescentes é interessante, pois permitem, em condições ajustadas, respostas analíticas que proporcionam a determinação indireta dos analitos de interesse em concentrações da ordem de até 10-8 mol L-1. A determinação do captopril foi proposta utilizando pontos quânticos de grafeno aminofuncionalizados com uso de glutationa (GQDs-amino). O captopril induziu a supressão e o deslocamento espectral (para o vermelho) da fotoluminescência da dispersão aquosa dos GQDs-amino. Por outro lado, quando Fe3+ foi usado como um mediador que gera uma supressão da fotoluminescência da dispersão de GQDs-amino, a adição de captopril restabelece a fotoluminescência original dos pontos quânticos. Em condições experimentais ajustadas, a magnitude da supressão ou de deslocamento espectral da fotoluminescência dos GQDs-amino pode ser relacionada com a concentração de captopril. Em ambos os casos, a resposta linearizada abrangeu três ordens de grandeza (10-6 a 10-4 mol L-1). Em contrapartida, a abordagem de restauração do sinal da sonda, previamente suprimida com Fe3+, também se mostrou útil do ponto de vista analítico. As abordagens propostas foram testadas com a determinação de captopril em amostras simuladas e em formulações farmacêuticas comerciais. O deslocamento 10 espectral a partir da sonda GQDs-amino e ativação/desativação da fotoluminescência utilizando GQDs-amino-Fe3+ resultou em recuperações satisfatórias, mostrando o potencial de detecção quantitativo do método. No estudo com a histamina, avaliou-se o comportamento fotoluminescente da dispersão aquosa de GQDs-amino na presença de histamina com interação mediada por diferentes íons metálicos. Os resultados revelaram que uma interação mais forte e seletiva existia na presença de Eu3+, Fe3+ e Cu2+. A sensibilidade das curvas de supressão de fotoluminescência normalizada (Ks) indicou uma interação dez vezes mais forte da histamina com a superfície dos GQDs na presença de Fe3+. A resposta linear observada nos GQDs-amino-Fe3+ (luminescência medida a 345/435 nm) abrangeu a concentração de histamina de 4,3 × 10-7 mol L-1 (limite de quantificação) até 3,2 × 10-5 mol L-1. A dispersão de GQDs-amino-Fe3+ foi usada como sonda na análise de amostras de atum após extração do analito em cartucho fase sólida catiônica. Os resultados analíticos foram estatisticamente semelhantes aos obtidos com um método baseado na cromatografia líquida com detecção fluorimétrica (após derivatização química da histamina). A determinação do sulfato de canamicina foi feita medindoo efeito que ela exerce sobre a fotoluminescência dos GQDs-amino associados às nanopartículas de ouro (AuNPs), que foram produzidas pela redução de AuCl4 com NaBH4 em uma dispersão aquosa de GQDs-amino (obtido pela pirólise de ácido cítrico e glutationa) contendo também o agente tensoativo catiônico CTAB. O sistema AuNPs-GQDs-amino-CTAB apresentou fotoluminescência suprimida, que foi amplificada na presença de canamicina. Sob condições experimentais ajustadas, a ampliação da fotoluminescência do nanomaterial em função da concentração de analito se mostrou linear e abrangeu três ordens de grandeza (10-7 a 10-5 mol L-1). O uso de extração em fase sólida com um cartucho empacotado com um polímero molecularmente impresso (seletivo para aminoglicosídeos) assegurou a seletividade nas determinações de sulfato de canamicina feitas em vacina da febre amarela e em formula === [en] The objective of the present work was the development of spectroanalytical methods capable of indirectly determining analytes of biological and pharmacological interest that present inherent weak optical activity in UV-vis (in this case, captopril, histamine and kanamycin sulfate). Although many methods to quantify these analytes are reported, many of these depend on chemical derivatization, a procedure considered complex and laborious to promote UV-vis absorption and luminescence. Therefore, the proposed use of photoluminescent quantum dots is interesting since they allow, under adjusted conditions, analytical responses that allow the indirect determination of the analytes of interest in concentrations of the order of down to 10-8 mol L-1. The determination of captopril was proposed using graphene quantum dots aminofunctionalized using glutathione as a precursor (GQDs-amino). Captopril induced photoluminescence suppression and spectral red-shift from the aqueous dispersion of GQDs-amino. In contrast, when Fe3+ is used as a mediator, it generates a suppression of the photoluminescence of the GQD-amino dispersion and the addition of captopril restored the original photoluminescence of the quantum dots. In adjusted experimental conditions, photoluminescence suppression of the GQDs-amino, as a function of the captopril concentration, can be related both to the magnitude of the suppression and to the spectral shift. In both cases, the linearized response covered three orders of magnitude (10-6 to 10-4 mol L-1). In contrast, the probe signal restoration of the previously Fe3+ suppressed photoluminescent GQDs, also proved to be analytically useful. The proposed approaches were tested by the determination of captopril in simulated samples and in commercial pharmaceutical formulations. Spectral shift from the GQDs-amino probe and the photoluminescence on/off approach (using GQDs-amino-Fe3+ probe) resulted in satisfactory recoveries, showing the quantitative capability of the method. In the work concerning histamine, the photoluminescent behavior of the aqueous dispersion of GQDs-amino in the presence of this amino acid was studied in function of different interaction mediators (metal ions). The results revealed that strong and selective interaction existed in the presence of Eu3+, Fe3+ and Cu2+. The sensitivity of normalized photoluminescence (Ks) suppression curves indicated a ten-fold stronger interaction of histamine with the surface of GQDs in the presence of Fe3+. The linear response observed in the GQDs-amino-Fe3+ (luminescence measured at 345/435 nm) covered the histamine concentration of 4.3 × 10-7 mol L-1 (quantification limit) to 3.2 × 10-5 mol L-1. The GQDs-amino-Fe3+ was applied as a probe in the analysis of tuna fish samples after solid phase extraction (SPE) of the analyte using a cationic solid phase. The analytical results were statistically similar to those obtained with a method based on liquid chromatography with fluorimetric detection (after chemical derivatization of histamine). The determination of kanamycin sulfate was made by measuring the effect it exerts on the photoluminescence of gold nanoparticles (AuNPs) associated GQDs, that were produced by the reduction of AuCl4 with NaBH4 in an aqueous dispersion of GQDs-amino (obtained by pyrolysis of citric acid and glutathione) also containing the cationic surfactant CTAB. The AuNPs-GQDs-amino-CTAB system showed a suppressed photoluminescence, which was amplified in the presence of kanamycin. Under adjusted experimental conditions, the magnification of the photoluminescence of the nanomaterial as a function of the analyte concentration was linear and covered three orders of magnitude (10-7 to 10-5 mol L-1). The use of solid phase extraction with a cartridge packed with a molecularly imprinted polymer (selective for aminoglycosides) ensured selectivity in the determinations made in yellow fever vaccine and in veterinary pharmaceutical formulations. The analytical results were statistically similar to those obtained with an HPLC based method with fluorimetri