Resumo: A análise da qualidade de recursos hídricos é de suma importância para assegurar saúde pública e saneamento básico. Atualmente, buscam-se métodos mais rápidos e acessíveis que substituam processos demorados e custosos comumente utilizados nessas análises. Sensores colorimétricos em papel, também conhecidos como PADs, têm ganhado espaço devido à sua simplicidade, portabilidade, baixo custo e fácil uso. Assim, no capítulo 1, descrevemos o uso de uma câmera de smartphone para a determinação semiquantitativa de pH e a detecção de ?-galactosidase (?-gal) utilizando sensores em papel criados por impressão a cera e colorimetria digital. A enzima ?-gal é um reconhecido biomarcador para a detecção de Escherichia coli, sendo, portanto, um analito de interesse na detecção indireta desse patógeno. Ao avaliar indicadores de pH, observou-se correlação linear, com coeficientes de determinação maiores que 0,98, para todos os canais de cor RGB empregando azul de bromotimol (ABT) 0,05% (m/v), como condição ótima, na determinação de pH na faixa de 6,0 a 9,0. Para a detecção enzimática de ?-gal, ensaios de otimização como: concentração do substrato cromogênico vermelho de cromofenol-?-D-galactopiranose (CPRG), tempo reacional e diâmetro do spot foram realizados. O sensor foi capaz de detectar a presença de ?-gal em 20 minutos com limites de detecção (LD) e de quantificação (LQ) iguais a 6,4 x 10-3 e 2,1 x 10-2 U mL-1, respectivamente. A reprodutibilidade do método apresentou um desvio padrão relativo de 4,18% (n=12), empregando valores de cor do canal verde. Adicionalmente, no capítulo 2, uma aplicação de visão computacional (CV) foi desenvolvida e aplicada de forma automatizada aos ensaios de colorimetria digital propostos. O software desenvolvido permite a identificação automatizada dos spots colorimétricos, extração dos parâmetros de cor e tratamento de dados como seleção da região homogênea de cor, permitindo remoção de eventuais defeitos de impressão e presença de reflexos durante a aquisição da imagem digital da solução confinada nos spots. Os dados obtidos pelo sistema VCV desenvolvido apresentou ótima correlação quando comparado ao uso de um software comercial e tradicional empregado em colorimetria digital. Assim, os resultados obtidos até o momento permitem vislumbrar um avanço em automatização e processamento de dados em campo, principalmente para uso por não especialistas Ver menos

Abstract: The analysis of water resources quality is of utmost importance to ensure public health and sanitation. Currently, there is a search for faster and more accessible methods to replace time-consuming and costly processes commonly used in these analyses. Colorimetric paper-based sensors, also known as PADs, have gained prominence due to their simplicity, portability, low cost, and ease of use. Therefore, in Chapter 1, we describe the use of a smartphone camera for the semiquantitative determination of pH and the detection of ?-galactosidase (?-gal) using paper sensors created by wax printing and digital colorimetry. The enzyme ?-gal is a recognized biomarker for the detection of Escherichia coli, and thus, an analyte of interest in the indirect detection of this pathogen. When evaluating pH indicators, a linear correlation was observed, with determination coefficients greater than 0.98 for all RGB color channels employing 0.05% (m/v) bromothymol blue as the optimal condition for pH determination in the range of 6.0 to 9.0. For ?-gal enzymatic detection, optimization assays such as concentration of the chromogenic substrate, time of reaction, and spot diameter were performed. The sensor was able to detect the presence of ?-gal in 20 minutes with detection limits (LD) and quantification limits (LQ) equal to 6.4 x 10-3 and 2.1 x 10-2 U mL-1, respectively. The reproducibility of the method presented a relative standard deviation of 4.18% (n=12), employing green channel color values. Additionally, in Chapter 2, a computer vision (CV) application was developed and applied in an automated manner to the proposed digital colorimetry assays. The developed software allows for the automated identification of colorimetric spots, extraction of color parameters, and data processing such as selection of the homogeneous color region, allowing for the removal of any wax printing defects and presence of light reflections during the acquisition of digital images of the solution confined in the spots. The data obtained by the developed CV system showed excellent correlation when compared to the use of commercial and traditional software employed in digital colorimetry. Thus, the results obtained so far allow us to envision an advancement in field automation and data processing, especially for use by non-specialists Ver menos