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dc.creatorSales, Thais Aparecida-
dc.date.accessioned2022-04-05T18:08:29Z-
dc.date.available2022-04-05T18:08:29Z-
dc.date.issued2022-04-05-
dc.date.submitted2022-02-11-
dc.identifier.citationSALES, T. A. Computational Design of Chemical Sensors: from molecules to molecularly imprinted polymers. 2022. 179 p. Tese (Doutorado em Agroquímica) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/49675-
dc.description.abstractComputational methods can be employed at various stages in the development of different types of chemical sensors. The use of theoretical tools can drastically accelerate the development process of new sensors, as well as helping to obtain a more robust, cheaper, and selective end product. This thesis discusses the employment of different computational chemistry methods in the design of chemical sensors. The first approach deals with the study of electrochemical sensors. Initially, the density functional theory (DFT) method was employed to perform the design of a molecularly imprinted polymer (MIP) for detection of the drug of abuse MDMA. This theoretical method was used to simulate several steps in the synthesis of a MIP in addition to selectivity tests. The set of computational analyses obtained constitutes a very useful protocol to predict the optimal experimental conditions, saving time and financial resources in the process. Still in the electrochemical sensors approach, an electrochemical sensor based on the same MIP technology was developed for detection of progesterone and 17-β Estradiol. The developed material responded to the concentrations of the analytes in the ranges from 10 to 50 μM, and also has a single current range response, which improves the selectivity of the material. The second chemical sensor approach addressed in this thesis was spectroscopic probes. In this part, both computational methods based on classical mechanics such as molecular dynamics (MD) and quantum methods such as DFT were employed to explore the photochemical and spectroscopic properties of the ciprofloxacin molecule. From the calculations performed, it was possible to observe the changes that can occur in the UV-Vis, fluorescence and fluorine19 NMR spectra of the antibacterial agent when it interacts with the human topoisomerase-II beta enzyme. Such results indicate a possibility of using ciprofloxacin as a spectroscopic probe for cancer detection, since this enzyme is related to the disease. From all the tests performed, it can be concluded that computational methods are able to predict many properties and behaviors that can be useful in the design of new chemical sensors. The manipulation of molecules and systems in a theoretical way can assist in obtaining crucial information that often cannot be obtained experimentally. Moreover, it is also possible to conclude that chemical sensors are an extremely useful and versatile technology that can be developed for various purposes.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsrestrictAccesspt_BR
dc.subjectElectrochemical sensorspt_BR
dc.subjectSpectroscopic probept_BR
dc.subjectComputational designpt_BR
dc.subjectCiprofloxacinpt_BR
dc.subjectQuímica computacionalpt_BR
dc.subjectSensor eletroquímicopt_BR
dc.subjectSonda espectroscópicapt_BR
dc.subjectDesign computacionalpt_BR
dc.subjectCiprofloxacinapt_BR
dc.titleComputational Design of Chemical Sensors: from molecules to molecularly imprinted polymerspt_BR
dc.title.alternativeComputational design of chemical sensors: from molecules to molecularly imprinted polymerspt_BR
dc.typetesept_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Agroquímicapt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Ramalho, Teodorico de Castro-
dc.contributor.referee1Pereira, Arnaldo César-
dc.contributor.referee2Aquino, Adélia-
dc.contributor.referee3Mancini, Daiana Teixeira-
dc.contributor.referee4Dotto, Guilherme Luiz-
dc.description.resumoDe maneira ampla, os métodos computacionais podem ser empregados em diversas etapas do desenvolvimento de diferentes tipos sensores químicos. O uso de ferramentas teóricas pode acelerar drasticamente o processo de desenvolvimento de novos sensores, além de auxiliar na obtenção de um produto final mais resistente, barato e seletivo. Esta tese discute o emprego de diferentes métodos de química computacional no design de sensores químicos. A primeira abordagem trata do estudo de sensores eletroquímicos. Inicialmente, o método de teoria do funcional da densidade (DFT) foi empregado para realizar o design de um polímero molecularmente impresso (PIM) para detecção da droga de abuso MDMA. O referido método teórico foi utilizado para simular diversas etapas da síntese de um PIM, além de testes de seletividade. O conjunto de análises computacionais obtidos constitui um protocolo muito útil para predizer as condições experimentais ótimas, economizando tempo e recursos financeiros no processo. Ainda na abordagem dos sensores eletroquímicos, foi desenvolvido um sensor eletroquímico baseado na mesma tecnologia de MIP, para detecção de progesterona e 17-β Estradiol. O material desenvolvido respondeu às concentrações dos analitos nas faixas de 10 a 50 μM, além de possuir resposta em faixa de corrente única, o que melhora a seletividade do material. A segunda abordagem de sensor químico tratada nesta tese foram as sondas espectroscópicas. Nesta parte, foram empregados tanto métodos computacionais baseados na mecânica clássica, como a dinâmica molecular (DM) quanto métodos quânticos como o DFT, para explorar as propriedades fotoquímicas e espectroscópicas da molécula de ciprofloxacina. A partir dos cálculos realizados, foi possível observar as mudanças que podem ocorrer nos espectros de UV-Vis, de fluorescência e de RMN de flúor19 do agente antibacteriano quando este interage com a enzima topoisomerase-II beta humana. Tais resultados indicam uma possibilidade de uso da ciprofloxacina como sonda espectroscópica para detecção de câncer, uma vez que esta enzima está relacionada à doença. A partir de todos os testes realizados, é possível concluir que os métodos computacionais são capazes de predizer muitas propriedades e comportamentos que podem ser úteis no design de sensores químicos. A manipulação de moléculas e sistemas de forma teórica pode auxiliar na obtenção de informações cruciais, que muitas vezes não podem ser obtidas de forma experimental. Além disso, é possível concluir também que os sensores químicos constituem uma tecnologia extremamente útil e versátil, podendo ser desenvolvidos para diversas finalidades.pt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Químicapt_BR
dc.subject.cnpqQuímicapt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1724193079431872pt_BR
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