Desenvolvimento de transdutores baseados em paládio-porfirinas para a detecção de O2 através dos tempos de vida de fosforescência

• Main Author: Moraes Filho, Alexandre Francisco de
• Other Authors: Gewehr, Pedro Miguel
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2013
• Subjects: Transdutores; Detectores ópticos; Fotoluminescência; Oxigênio; Instrumentos e aparelhos médicos; Transducers; Optical detectors; Photoluminescencia; Oxygen; Medical instruments and apparatus
• Online Access: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/512

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de membranas sensoras para a detecção de oxigênio gasoso através da fosforescência resolvida no tempo, além de descrever um sistema de medição para avaliação de desempenho destes elementos. Os transdutores são formados a partir da imobilização em matrizes poliméricas, de poli(cloreto de vinila) e poliestireno, das seguintes metaloporfirinas de paládio: Coproporfirina I, Mesoporfirina IX, Deuteroporfirina IX e meso-Tetrapenta(fluorofenil)porfirina. O feixe de excitação das membranas é proveniente de um LED violeta, sendo que a fosforescência emitida pelos luminóforos é detectada por uma miniválvula fotomultiplicadora. Relatam-se a produção das membranas sensoras e seus principais parâmetros, como curvas de calibração, envelhecimento, tempos de resposta e fotoestabilidade. As membranas de PVC apresentaram sensibilidade moderada, com razões τ0/τar próximas a 4, permitindo medições com uma resolução média de 10 μs.%-1 para a faixa de 16% de O2 a ar. No caso das membranas em PS, as razões τ0/τar chegam a atingir 50, com resoluções acima de 900 μs.%-1 para concentrações entre 0% e 1% de O2; no entanto, mostram-se de difícil aplicação para concentrações acima de 16%. De modo geral, os elementos produzidos apresentaram tempos de resposta inferiores a 1 s. Assim, possíveis aplicações para estes dispositivos incluem o monitoramento da respiração humana e a detecção de oxigênio residual (e.g.: embalagens alimentícias). Evidenciou-se ainda, uma elevada fotodegradação das membranas perante a excitação na banda B, sendo que o indicador PdTFPP mostrou-se superior aos demais quanto à fotoestabilidade. === This research presents the development of sensing membranes for detection of gaseous oxygen by time-resolved phosphorescence as well as the description of a measurement system for performance evaluation of those elements. The transducers are formed by the immobilisation of palladium metalloporphyrins probes (coproporphyrin I, mesoporphyrin IX, deuteroporphyrin IX and meso-Tetrapenta(fluorophenyl) porphyrin) in polymers of poly(vinyl chloride) and polystyrene. A light emitting diode is employed for dye excitation and the phosphorescence is detected by a miniature photomultiplier tube. The production of the membranes as well as their practical parameters such as calibration curves, ageing, response times and light stability are reported. PVC membranes exhibited moderate sensitivity, with ratios τ0/τair near 4, enabling measurements with a resolution of 10 μs.%-1 for the range of 16% of O2 up to 20,5%. For PS membranes, the ratios τ0/τair reached up to 50, with resolutions of up to 900 μs.%-1 considering concentrations between 0% and 1% of O2, however they proved to be of difficult application for concentrations above 16%. Some sensor membranes showed response times below 1 s. Thus, possible applications for these devices include monitoring of human respiration and detection of residual oxygen (e.g.: food packaging). Also, it was observed a high signal degradation when the dyes are excited around their B bands. PdTFPP dye presented more light stability than the others.