Determinación simultánea de Acetaminofén y Levofloxacina usando un electrodo modificado con carbón vegetal y nanopartículas ecológicas de Óxido de hierro y Lantano

dc.contributor.advisorMorales Morales, Jimmy Alexander (Director)
dc.contributor.authorMontilla Martinez, Sebastian
dc.creator.degreeTrabajo de grado para optar al título de Químico(a)
dc.date.accessioned2025-07-17T13:51:59Z
dc.date.available2025-07-17T13:51:59Z
dc.date.issued2025
dc.descriptionEn 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 eco amigables 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.abstractIn 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.extentapplication/pdf
dc.format.extent25 páginas
dc.identifier.citationMontilla Martinez, S. (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.urihttps://repositorio.usc.edu.co/handle/20.500.12421/7464
dc.language.isoes
dc.publisherUniversidad Santiago de Cali
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias Básicas
dc.publisher.programQuímica
dc.pubplace.cityCali
dc.pubplace.stateValle del Cauca
dc.rights.accesoAcceso privado
dc.rights.ccReconocimiento 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.source.institutionUniversidad Santiago de Cali
dc.source.repositoryRepositorio Institucional USC
dc.subjectSensor electroquímico
dc.subjectFerrita de lantano
dc.subjectCarbón activado vegetal
dc.subjectAcetaminofén
dc.subjectLevofloxacina
dc.subject.keywordElectrochemical sensor
dc.subject.keywordLanthanum ferrite
dc.subject.keywordActivated vegetal carbon
dc.subject.keywordAcetaminophen
dc.subject.keywordLevofloxacin
dc.titleDeterminación simultánea de Acetaminofén y Levofloxacina usando un electrodo modificado con carbón vegetal y nanopartículas ecológicas de Óxido de hierro y Lantano
dc.typeThesis
dc.type.spaArtículo

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