Determinación simultánea de acetaminofén y levofloxacina usando un electrodo modificado con carbón vegetal y nanopartículas ecológicas de óxido de hierro y lantano

Montilla Martinez, Sebastian

Determinación simultánea de acetaminofén y levofloxacina usando un electrodo modificado con carbón vegetal y nanopartículas ecológicas de óxido de hierro y lantano

dc.contributor.advisor	Morales Morales, Jimmy Alexander (Director)
dc.contributor.author	Montilla Martinez, Sebastian
dc.date.accessioned	2025-07-17T13:51:59Z
dc.date.available	2025-07-17T13:51:59Z
dc.date.issued	2025
dc.description	En la presente investigación se diseñó y evaluó un sensor electroquímico modificado con materiales de bajo impacto ambiental, orientado a la detección simultánea de dos contaminantes farmacéuticos de alta relevancia: acetaminofén (AC) y levofloxacina (LE). Para ello, se modificó un electrodo de carbono vítreo (GCE) mediante dopaje con una suspensión combinada de nanopartículas de ferrita de lantano (LaFeO₃) y carbón vegetal activado, sintetizados a través de un proceso asistido con melaza como combustible orgánico, promoviendo una vía de producción ecológica y costo-efectiva. La modificación se llevó a cabo mediante la técnica de drop-casting, aplicando 8 µL de suspensión activada (relación 1:1), previamente dispersada por ultrasonido. Las propiedades electroanalíticas del sistema se caracterizaron utilizando voltametría cíclica (CV), voltametría de pulso diferencial (DPV) y espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS). El electrodo modificado exhibió una respuesta voltamétrica definida, con dos picos anódicos no solapados, lo que confirmó la factibilidad de una detección simultánea y específica de ambos analitos en condiciones óptimas de pH 5. Se obtuvo una respuesta lineal en el rango de 20–60 µM (R² = 0.966), con límites de detección y cuantificación de 9.20 µM y 27.88 µM, respectivamente. El análisis de la relación entre la corriente pico (Ip) y la raíz cuadrada de la velocidad de escaneo (√v) evidenció un mecanismo de transporte de masa controlado por difusión. Adicionalmente, el sistema presentó una reducción significativa de la resistencia de transferencia de carga (Rct ≈ 27.7 kΩ) y una mejora en la capacitancia interfacial, atribuibles a la sinergia electrocatalítica entre el óxido metálico y el soporte carbonoso. El sensor demostró una buena repetibilidad (RSD < 10%) y estabilidad operativa hasta por 12 horas, con una pérdida de señal inferior al 14%, posicionándose como una alternativa técnicamente robusta, reproducible y ambientalmente sostenible. Estos hallazgos demuestran la viabilidad del uso de materiales ecoamigables y técnicas accesibles en el desarrollo de plataformas de monitoreo electroquímico, con aplicaciones potenciales en control ambiental, industria farmacéutica y análisis de efluentes contaminados
dc.description.abstract	In this study, an electrochemical sensor was designed and evaluated, modified with environmentally low-impact materials and aimed at the simultaneous detection of two highly relevant pharmaceutical contaminants: acetaminophen (AC) and levofloxacin (LE). For this purpose, a glassy carbon electrode (GCE) was doped with a combined suspension of lanthanum ferrite (LaFeO₃) nanoparticles and activated vegetal carbon, both synthesized through a green synthesis process using molasses as an organic fuel, promoting an eco-friendly and cost-effective production pathway. The modification was performed using the drop-casting technique, applying 8 µL of the activated suspension (1:1 ratio), previously dispersed via ultrasonication. The electroanalytical performance of the system was characterized using cyclic voltammetry (CV), differential pulse voltammetry (DPV), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The modified electrode exhibited a well-defined voltammetric response, with two distinct, non-overlapping anodic peaks, confirming the feasibility of simultaneous and selective detection of both analytes under optimal conditions at pH 5. A linear response was achieved in the 20–60 µM range (R² = 0.966), with limits of detection and quantification of 9.20 µM and 27.88 µM, respectively. The analysis of peak current (Ip) versus the square root of the scan rate (√v) revealed a diffusion-controlled mass transport mechanism. Furthermore, the system showed a significant reduction in charge transfer resistance (Rct ≈ 27.7 kΩ) and an improvement in interfacial capacitance, attributed to the electrocatalytic synergy between the metal oxide and the carbonaceous support. The sensor demonstrated good repeatability (RSD < 10%) and operational stability up to 12 hours, with a signal loss of less than 14%, establishing it as a technically robust, reproducible, and environmentally sustainable alternative. These findings highlight the feasibility of employing eco-friendly materials and accessible fabrication techniques for the development of electrochemical sensing platforms, with promising applications in environmental monitoring, pharmaceutical analysis, and contaminated effluent assessment.
dc.format.extent	application/pdf
dc.format.extent	25 páginas
dc.identifier.citation	Martinez, S. M. (2025). Determinación simultánea de acetaminofén y levofloxacina usando un electrodo modificado con carbón vegetal y nanopartículas ecológicas de óxido de hierro y lantano. Universidad Santiago de Cali.
dc.identifier.uri	https://repositorio.usc.edu.co/handle/20.500.12421/7464
dc.language.iso	es
dc.publisher	Universidad Santiago de Cali
dc.publisher.faculty	Facultad de Ciencias Básicas
dc.publisher.program	Química
dc.pubplace.city	Cali
dc.pubplace.state	Valle del Cauca
dc.rights.acceso	Acceso cerrado
dc.rights.cc	Reconocimiento 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
dc.source.institution	Universidad Santiago de Cali
dc.source.repository	Repositorio Institucional USC
dc.subject	Sensor electroquímico
dc.subject	Ferrita de lantano
dc.subject	Carbón activado vegetal
dc.subject	Acetaminofén
dc.subject	Levofloxacina
dc.subject.keyword	Electrochemical sensor
dc.subject.keyword	Lanthanum ferrite
dc.subject.keyword	Activated vegetal carbon
dc.subject.keyword	Acetaminophen
dc.subject.keyword	Levofloxacin
dc.title	Determinación simultánea de acetaminofén y levofloxacina usando un electrodo modificado con carbón vegetal y nanopartículas ecológicas de óxido de hierro y lantano
dc.type	Thesis
dc.type	Articulo