Técnica avançada de detecção E-Eye guiada por TD-DFT para quantificação no local de Fe, Cr, F e As em amostras ambientais, biológicas e de alimentos

O escopo desta pesquisa é desenvolver um dispositivo portátil de ponto de atenção. É chamado de e-Eye, que é capaz de medir a concentração de toxinas em amostras multimétricas. Os desafios experimentais associados ao dispositivo POCT atual são a seletividade, a seletividade em uma amostra multimatricial.

E outro desafio é a detecção da concentração muito baixa. Neste momento, não consegue detectar concentração muito baixa. E o último ponto é que detectar um analito específico, um alvo específico em uma amostra multimatricial.

Veja, esse sensor e-Eye desenvolvido localmente basicamente imita o espectrofotômetro portátil EV visível. Aqui, e-Eye significa sensor óptico. Este dispositivo é desenvolvido com base em dois princípios de funcionamento.

Primeiramente, o princípio de funcionamento do sensor químico cardiométrico é isso. O segundo é o princípio de funcionamento do sensor óptico com alta precisão. Tentamos entender os fundamentos desse trabalho para o princípio de funcionamento, o conceito da teoria da função densidade dependente do tempo, que aplicamos para sensores ópticos commediados.

Nossas invenções abordam questões fundamentais básicas, desde o domínio computacional até o desenvolvimento de dispositivos sensores. Como podemos nos desenvolver, isso já respondemos. E com base nesse funcionamento basicamente, nosso conceito, podemos entender o mecanismo do sistema.

Podemos prever a seletividade. Podemos prever o alcance da detecção, todas essas coisas. Nosso objetivo futuro é desenvolver sensores precisos de base mais alta, que possam resolver as questões de monitoramento da qualidade da água.

E pode ser aplicável tanto na área agrícola, ambiental quanto na área da saúde. E será capaz de detectar composto elemental até mesmo em alguns bioorganismos a partir da amostra. Para começar, selecione uma reação de fechadura e chave que reconheça especificamente o analito alvo com base em sua química fundamental.

Lançar o programa Gaussian 09 para realizar todos os cálculos usando o método Becke, 3-parâmetro, Lee-Yang-Parr, híbrido B3LYP e o conjunto 2 do Laboratório Nacional de Los Alamos para obter resultados mais precisos em computação eletrônica envolvendo o analito alvo. No Input Gaussiano, adicione SCRF=PCM e escolha água, confirme a configuração e mostre que a entrada contendo a geometria é igual à conectividade e à lista de átomos ligados no bloco de conectividade. Clique em enviar.

Calcule a energia do estado fundamental necessária para calcular a estrutura otimizada da molécula. Obtenha transições eletrônicas de estado excitado usando o método de campo autoconsistente dependente do tempo, solicitando um número de estados igual a 60. Com o mesmo método e modelo de solvente, calcule e exporte o espectro de absorção ultravioleta previsto.

Realize uma otimização geométrica da teoria do funcional da densidade do estado fundamental usando o funcional B3LYP com a base LANL2DZ definida para refinar a estrutura molecular. Exporte as estruturas otimizadas de 110 fenenferrlina e o íon ferroso para estudos subsequentes. Transfira volumes iguais de citrato trisódico diidrato como agente mascarador, ácido ascórbico como agente otimizador de pH e 110 de feanfrolina para um tubo transparente de cultura de vidro.

Adicione dois mililitros de solução de estoque para atingir um volume total de cinco mililitros. Coloque cada amostra e padrão em uma cuveta de quartzo com comprimento de caminho de um centímetro e mantenha todas as medições à temperatura ambiente sob condições laboratoriais padrão. Meça ferro em todos os padrões e amostras usando espectroscopia UV visível, escaneando de 250 a 750 nanômetros.

Configure as configurações do instrumento para corresponder às condições especificadas selecionando a velocidade de varredura como média. Defina o tipo de medição para absorver. Ajuste a largura da fenda para cinco nanômetros e configure os detectores para direcionar.

Realize a correção de linha de base usando um blank que contenha a mesma matriz de água das amostras. Após o registro da absorção UV, observa-se Lambda max em 510 nanômetros, o que confirma a formação do complexo. Para começar, adquira um LDR, um LED e LCD brancos, um microcontrolador ou placa de microprocessador, e resistores de precisão.

Usando a caixa impressa tridimensional, alinhe o LED e o resistor dependente da luz diretamente opostos um ao outro na ranhura da cuvette. Complete o circuito instalando um resistor série de 3,3 kiloohm para o LED, roteando fiação limpa e conectando o LCD modelo 11497. Conecte o sensor com o microcontrolador através de um divisor de tensão que converta as variações de resistência dos resistores dependentes da luz em uma tensão mensurável.

Instale filtros analógicos de supressão de ruído adicionando um resistor série ou polarizador de 10 kiloohm e um capacitor de um microfarad para formar uma rede passa-baixa em cada entrada analógica. Coloque componentes próximos aos pinos do microcontrolador e roteie os cabos curtos e torcidos para melhorar a estabilidade. Imprima a placa de circuito impresso quando o esquema e o layout do protótipo estiverem finalizados e eletricamente verificados.

Forneça energia ligando o interruptor eletrônico e registre a resposta do sensor como resistência ou tensão convertida de cada canal. Observe o caminho da luz enquanto o LED passa a luz pela câmara de reação e o resistor dependente da luz detecta a intensidade transmitida correspondente à informação de farro. Correlacione a resistência medida com a concentração de íons ferrosos para gerar um gráfico de calibração e insira a equação resultante no algoritmo do dispositivo para relatórios em tempo real.

Revise o desenho completo do circuito para confirmar a fiação final e as atribuições dos canais. Depois, imprima e monte a caixa do dispositivo finalizada. Crie quatro espaços dedicados na caixa tridimensional para guardar quatro cuvetas em posições fixas.

Isole cada slot de detecção tanto opticamente com barreiras físicas opacas quanto eletronicamente com pares separados de resistores dependentes de LED e luz e divisores de tensão individuais para evitar sobreposição de sinais. Atribua um slot a um único analito e mantenha a atribuição fixa. Certifique-se de que a cubeta colocada em cada slot contenha apenas o reagente específico daquele analito.

Ligue o interruptor principal para fornecer energia, de modo que os quatro LEDs acendam simultaneamente. Permita que os resistores dependentes da luz detectem cada analito em paralelo e exiba os resultados para todos os canais ao mesmo tempo. O protótipo multiplexado quantificou com precisão as concentrações totais de ferro em amostras de amendoim, com resultados que corresponderam de perto ao espectrofotômetro UV vis e permaneceram acima do limite de detecção em todos os casos.

Os níveis de cromo e flúor medidos em amostras de cabelo usando o protótipo multiplexado foram comparáveis às medições visíveis por UV. Os níveis de arsênico em amostras de água do brahmaputra aumentaram progressivamente entre os números e foram detectados de forma confiável tanto pelo protótipo multiplexado quanto pelo sistema UV vis.