16/05/2016
1
Paper Microfluidics
1
2
> R$ 500,00
< R$ 0,10
3
Microfluidic Paper-based
Analytical Devices (μPADs)
(a) (b) (c)
Parafinned
paper
Native
paper
(d)
45 mm
Stamp
Garcia, Cardoso, Garcia, Carrilho and Coltro, RSC Adv. 2014, 4, 37637-37644.
Cardoso, Garcia and Coltro, Anal. Methods 2015, DOI: 10.1039/C5AY00466G
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2
4
Highly sensitive colorimetric detection of glucose
and uric acid in biological fluids using chitosan-
modified paper microfluidic devices
Ellen F. M. Gabriel, Paulo T. Garcia, Thiago M. G. Cardoso,
Flavio M. Lopes, Felipe T. Martins and Wendell K. T. Coltro
Analyst 2016 (under reviewing)
5
Lágrima
Composição:Água
Eletrólitos (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO-)
Proteínas (Lisozima, Lactoferrina, Lipocalina)
Lípideos
Glicose, Lactato, Ureia…
LD= 0.62 µM
Faixa Normal (mmol L-
1)
Diabetes (mmol L-
1)
Lágrima 0,2 0,9
Sangue 3,8 – 5,6 > 7
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3
7
Paper microfluidic devices
Literature LD (Glu)
Martinez, A. W, et al., Anal. Chem. 2008, 80, 3699-3707 0.5 mM
Klasner, S. A, et al., Anal. Bioanal. Chem. 2010, 397,1821-1829. 2.8 mM
Bowei, Li, et al., Electrophoresis 2014, 35, 1152–1159. 0.5 mM
Yetisen, A. K., et al., Sensors and Actuators B: Chem. 2014, 196,
156-160.2.2 mM
Evans, E, et al., Analyst 2014, 139, 5560-5567. 0.5 mM
Garcia, P. T, et al., RSC Adv. 2014, 4, 37637-37644 0.7 mM
8
Paper microfluidic devices
(a) (b) (c)
Parafinned
paper
Native
paper
(d)
45 mm
Stamp
1. Níveis de detectabilidade?
2. Coleta da Amostra?
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Chitosan on Paper
Substrato de papel
Quitosana
Enzima
Agente
cromógeno
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4
10
Chitosan on Paper
Substrato de papel
Quitosana
Enzima
Agente
cromógeno
Substrato de papel
Glicose
oxidase
β-Glicose
Ácido glucônico
H2O2
Peroxidase
Cromógeno
Cromógeno ox
Incolor
ColoridoH2O
11
Sem Com
Chitosan on Paper
12
1 cm
Antes Depois
Chitosan on Paper
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5
13
(A) (B)
Chitosan on Paper
14
(B)
10 µm
(A)
10 µm
Chitosan on Paper
15
45 µL 50 µL
60 µL
70 µL 80 µL
(A)
(B)
Chitosan on Paper
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6
16
Analytical
Performance
0 1 2 3 4 5 6 7
0
30
60
90
120
150
180
210
Inte
ns
ida
de
Mé
dia
(U
.A)
Concentração (mM)
KI
LD = 96 µM
0 1 2 3 4 50
50
100
150
200
250
300
In
te
nsid
ad
e M
éd
ia
(U
.A
)
Concentração (mM)
TMB
LD = 90 µM
4-AAP/DHBS
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0
20
40
60
80
100
In
te
nsid
ad
e M
éd
ia
(U
.A
)
Concentração (mM)
4-AAP/DHBS
LD= 23 µM
TMB: 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine
4-AAP: 4-aminoantipyrine
DHBS: 3,5- dichloro-2-hydroxy-
benzenesulfonic acid
17
Literature LD(Glu)
Martinez et al., Anal. Chem. 2008, 80, 3699. 0.5 mM
Klasner et al., Anal. Bioanal. Chem. 2010,
397,1821.2.8 mM
Bowei et al., Electrophoresis 2014, 35, 1152. 0.5 mM
Yetisen et al., Sensors and Actuators B
2014, 196, 156.2.2 mM
Evans et al., Analyst 2014, 139, 5560. 0.5 mM
Garcia et al., RSC Adv. 2014, 4, 37637. 0.7 mM
Paper devices modified with chitosan 0.023 mM
23 µM
Chitosan on Paper – lowest LD
18
Real Samples
1. Níveis de detectabilidade?
2. Coleta da Amostra?
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7
19
Real Samples
1. Níveis de detectabilidade?
2. Coleta da Amostra?
Revistafrontal.com
20
Real Samples
1. Níveis de detectabilidade?
2. Coleta da Amostra?
Revistafrontal.com
21
Real Samples
1. Níveis de detectabilidade?
2. Coleta da Amostra?
Revistafrontal.com
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8
22
0,20 ± 0,01 mM 0,13 ± 0,01 mM
4-APP/DHBS
✓ Sem diluição
✓ Recuperação = 95 – 102%
0,34 ± 0,01 mM
Real Samples
#1 #2 #3
23
Disposable pencil electrodes
on office paper
Chagas, Duarte, Lobo Júnior, Dossi, Piccin, Coltro, Electrophoresis 2015, in press.
Single pencil: > 10,000 devices
(< $ 0.004)
Disposable Electrodes – office paper
Chagas, Duarte, Lobo Júnior, Dossi, Piccin, Coltro, Electrophoresis 2015, in press.
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9
25
Chagas, Duarte, Lobo Júnior, Dossi, Piccin, Coltro, Electrophoresis 2015, in press.
26
-50 0 50 100 150 200 250
1
2
3
4
5
6
7
Áre
a N
orm
alizad
a
Concentração (µM)
-50 0 50 100 150 200 250
1
2
3
4
5
6
Áre
a N
orm
alizad
a
Concentração (µM)
MSE-C4D: tearsK+
Na+
Amostra [K+] (mM) [Na+] (mM)
Referência 6—26 120—170
#1 20,8 ± 0,1 101,2 ± 0,1
#2 20,4 ± 0,1 111,4 ± 0,1
Chagas, Duarte, Lobo Júnior, Dossi, Piccin, Coltro, Electrophoresis 2015, in press.
27
Microfab-less:
Hybrid MCE-C4D system
Segato et al, Anal. Methods 2013, 5, 1652-1657
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10
28
Microfab-less:
Hybrid MCE-C4D system
Lobo Jr et al, Journal of Chromatography B 2016, in prep.
1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500
Doador #3
Doador #2
6
3
2
1
64
3
21
21
65432
Inte
ns
ida
de (
V)
Tempo (s)
1
36
Padrão
Doador #1
1 V
Lágrimas
29
Acid base titrations versus paper-zones versus
Smartphone-based detection
Sandro Nogueira, Lucas Silva, Nathália Karoline and Wendell Coltro
Analytical Methods 2016 – in preparation
FIGURA 1. ESQUEMA DE APLICAÇÃO DOS REAGENTES
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Aplicativo
Step 1 Step 2
Step 3 Step 4
Step 5 Step 6
Step 7 Step 8
Step 8 Step 10
Step 11 Step 12
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12
Figura 2. Determinação de pH. (A) µPads com as devidas marcações (B) Curva de pH
R2 = 0,986
0 2 4 6 8 10 12
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
pH
Inte
nsid
ad
e d
e C
or
(UA
)
Figura 4. Correlação entre a fita universal de pH e o papel com indicador natural com desvio
R=0,993
0 2 4 6 8 10 12
0
2
4
6
8
10
12
14
pH
in
dic
ad
or
natu
ral
pH fita universal
Figura 5. Titulação ácido (papel) base (titulante)
0 2 4 6 8
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
In
ten
sid
ad
e d
e C
or
(UA
)
V (L)
Ácido-Base
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Figura 6. Titulação base (papel) ácido (titulante)
0 2 4 6 8
120
140
160
180
Base-Ácido
V (L)
Inte
ns
ida
de
de
Co
r (U
A)
INFORMAÇÕES SOBRE O APP
Pontos positivos
Resposta imediata
Portabilidade
Sensibilidade
Pontos negativos
Dificuldade de leitura em dispositivos muito escuro
Precisão dos pontos da curva
Dificuldade de leitura em ambientes muito luminosos
Escolha dos canais (nem sempre é a mesma)
Poucos pontos na titulação
COLORIMETRIC ANALYSIS OF THE
DECOMPOSITION OF S-NITROSOTHIOLS ON
PAPER MICROFLUIDIC DEVICES
39
Marillya Oliveira
Cyro Chagas
Wendell Coltro
José A. Fracassi
Dosil P. Jesus
Marcelo Santos
Abdulghani Ismail
Sophie Griveau
Fanny d’Orlyé
Anne Varenne
Fethi Bedioui2-5
UFG-UNICAMP Chimie ParisTech
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14
40
COLORIMETRIC ANALYSIS OF THE
DECOMPOSITION OF S-NITROSOTHIOLS ON
PAPER MICROFLUIDIC DEVICES
Nitrosothiols (RSNOs)
Important biomolecules to storage nitric oxide (NO) a
Physiological Functions: vasodilatation, antiplatelet
aggregation, antimicrobial and signaling of protein
functions etc.)
Physio-pathological functions (neurodegenerative
diseases such as Parkinson and Alzheimer, apoptosis,
chronic obstructive pulmonary disease, preeclampsia,
diabetes).
41
a3D holder for lamps
UV
Vis
IR
Hg2+
Hg2+
UV Vis
bc
1
2
34
5
6
78
CZ
COLORIMETRIC ANALYSIS OF THE
DECOMPOSITION OF S-NITROSOTHIOLS ON
PAPER MICROFLUIDIC DEVICES
42
COLORIMETRIC ANALYSIS OF THE
DECOMPOSITION OF S-NITROSOTHIOLS ON
PAPER MICROFLUIDIC DEVICES
0 20 40 60 80 100
0
10
20
30
40
Co
lor
Inte
ns
ity
(A
.U)
Nitrite (µmol/L)
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15
43
0 30 60 90 120 150
0
15
30
45
60
fe
cb
Co
lor
Inte
nsit
y (
A.U
)
GSNO (µmol/L)
a
d
0 40 80 120 160 200
0
10
20
30
40
50
GSNO (µmol/L)
0 30 60 90 120 150
0
5
10
15
20
GSNO (µmol/L)
0 40 80 120 160
0
15
30
45
60
Co
lor
Inte
nsit
y (
A.U
)
CySNO (µmol/L)
0 40 80 120 160
0
15
30
45
60
CySNO (µmol/L)
0 40 80 120 160
0
10
20
30
40
CySNO (µmol/L)
COLORIMETRIC ANALYSIS OF THE
DECOMPOSITION OF S-NITROSOTHIOLS ON
PAPER MICROFLUIDIC DEVICES