Desenvolvimento de um sensor eletroquímico para detecção de antibióticos em águas naturais

Abstract

No ano de 2020 o mundo parou em consequência de um novo vírus, o SARS-CoV-2, causador da doença conhecida como COVID-19. Este vírus gerou uma pandemia global, e segue como risco até dias atuais, porém em fase de controle. Diante dos danos causados pela pandemia, ressalta-se o expressivo aumento da prescrição e uso de antibióticos. Um destes antibióticos administrados em larga escala foi a amoxicilina, fármaco já muito usado em doenças do trato respiratório. Porém, este aumento ocasiona um maior descarte de seus metabólitos em sistemas de esgoto, devido a excreção pelos organismos e pelo seu processo de fabricação. Estes fármacos atingem os corpos d’agua, causando impactos e danos ambientais. Diante deste cenário atual e preocupante, o foco deste trabalho foi desenvolver um método alternativo e de menor custo para a detecção de antibióticos em águas naturais urbanas, por meio de um sensor eletroquímico a base de core-shell do tipo Fe3O4@Ag recoberto com o polímero polivinilpirrolidona (PVP). O composto core-shell foi criado e sintetizado a partir de nanopartículas de óxido de ferro Fe3O4, após análises de caracterizações a formação do composto foi confirmada e o recobrimento e interação com o polímero proposto eficiente. O sensor apresentou uma ampla faixa linear entre 50 a 3000 mg. L-1 de amoxicilina, com limite de detecção de 9,2 ppm. Quando aplicado na detecção do analito em amostras de águas naturais urbanas e em medicamentos comerciais, apresentou baixo erro relativo de 4,26% e 4,97%, respectivamente. Desta forma, o dispositivo se mostrou uma excelente alternativa para a detecção de antibiótico em amostras reais, além de ser miniaturizado, permitindo análises em campo e de baixo custo.

In 2020, the world came to a standstill due to a new virus, SARS-CoV-2, which causes the disease known as COVID-19. This virus generated a global pandemic and remains a risk to this day, although it is still under control. Given the damage caused by the pandemic, there was a significant increase in the prescription and use of antibiotics. One of these antibiotics administered on a large scale was amoxicillin, a drug already widely used in respiratory tract diseases. However, this increase causes a greater discharge of its metabolites into sewage systems, due to excretion by organisms and its manufacturing process. These drugs reach water bodies, causing environmental impacts and damage. Given this current and worrying scenario, the focus of this work was to develop an alternative and lower-cost method for detecting antibiotics in natural urban waters, using an electrochemical sensor based on a Fe3O4@Ag core-shell coated with the polymer polyvinylpyrrolidone (PVP). The core-shell compound was created and synthesized from iron oxide Fe3O4 nanoparticles. After characterization analyses, the compound formation was confirmed and the coating and interaction with the proposed polymer were efficient. The sensor showed a wide linear range between 50 and 3000 mg. L-1 of amoxicillin, with a detection limit of 9.2 ppm. When applied to detect the analyte in urban natural water samples and in commercial drugs, it showed a low relative error of 4.26% and 4.97%, respectively. Thus, the device proved to be an excellent alternative for antibiotic detection in real samples, in addition to being miniaturized, allowing low-cost field analysis.