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To increase milk production, antibiotics are administered to animals to provide weight gain and to prevent or treat diseases. The inappropriate use of these substances can lead to antibiotic resistance and allergic reactions and toxic effects to milk consumers. We describe the development of a simple, fast, portable, and low-cost microfluidic paper-based analytical device (μPAD) to quantify sulfonamides in milk using the inhibition of the colorimetric reaction between carbonic anhydrase (CA) and 4-nitrophenyl acetate. The main advantages presented by the μPAD include reproducible batch production, simple application, and precise analysis without previous treatment. The µPAD displayed good linearity (R2 ≥ 0.986) in a wide range of sulfonamides in milk (2.5 to 40.0 µmol L−1), being selective for the drugs even in a highly complex matrix. We expect that this device allows in situ monitoring of milk quality, reducing the prejudicial conditions associated with high concentrations of sulfonamides in milk.

O uso de antibióticos em animais de produção pode ser ministrado de diferentes formas: i) como método de prevenção de doenças, ii) como tratamento e combate de doenças como mastite, infecções respiratórias, genitais e oftálmicas, e iii) aplicados às rações, a fim de aumentar o ganho de peso, promovendo também a eficiência de aproveitamento dos alimentos e tornando menores os índices de morbidez e mortalidade. No entanto, alguns produtores utilizam os antibióticos de forma inadequada, ministrando o mesmo em dosagens superiores às recomendadas ou até mesmo adicionando os antibióticos diretamente no leite, a fim de inibir o crescimento indesejável de bactérias, o que pode causar graves riscos à saúde humana. Uma das maneiras de se detectar resíduos de antibióticos (sulfonamidas) em leite é a partir da reação enzimática entre a anidrase carbônica e um éster (4-nitrofenil acetato), que gera uma coloração amarelo brilhante. As sulfonamidas inibem tal reação, impedindo o surgimento de cor. Dispositivos microfluídicos fabricados em papel (μAD) foram desenvolvidos como um novo método simples, rápido, portátil e de baixo custo, a fim de se detectar a presença ou ausência das três principais sulfonamidas (sulfametazina, sulfadimetoxina e sulfatiazol), como exigido pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). A imobilização de uma fina camada uniforme de pasta de metil celulose, nos spots dos microdispositivos, permitiu maior estabilidade na superfície reacional do papel, de forma a alcançar limites de detecção (LOD) menores, equivalentes à 2,80 μmol L-1 (7,79x10-7 g mL-1) para a sulfametazina, 2,70 μmol L-1(8,37x10-7 g mL-1) para a sulfadimetoxina e 2,50 μmol L-1 (6,38x10-7 g mL-1) para o sulfatiazol. O método apresentou, como principal vantagem, a análise das amostras de leite bovino sem qualquer tratamento prévio. Além disso, o método apresentou boa linearidade e repetitividade nos ensaios realizados intra-dia e inter-dia, além de se mostrar seletivo para compostos da classe das sulfonamidas, mostrou-se também robusto com relação a alterações na temperatura do leite bovino. Dessa forma, o teste pode ser transportado para a área rural, sem a necessidade de um profissional especializado, a fim de se obter um diagnóstico local rápido, simples e de baixo custo, para a qualidade do leite. The use of antibiotics in animal production can be delivered in diferent ways: i) as a method of preventing disease in animals, ii) as treatment and combat diseases such as mastitis, respiratory infections, genital infections and ophthalmic infections, and iii) applied to the feed in order to increase the weight gain of the animals, promoting the efficiency of food utilization, and making lower the morbidity and mortality. However, some producers use antibiotics improperly, administering it in doses higher than those recommended or even directly adding antibiotics to the milk, in order to inhibit the unwanted growth of bacteria. This fact alone can cause serious risks to human health. One way of detecting antibiotic residues (sulfonamides) in milk, is using the enzymatic reaction between an ester (4-nitrophenyl acetate) and carbonic anhydrase, which gives a bright yellow color. The sulfonamides inhibit this reaction, preventing color appearance. Paper-based microfluidic devices (μPAD) have been developed as a new simple, fast, portable and inexpensive, in order to detect the presence or absence of the three most common sulfonamides (sulfamethazine, sulfadimethoxine and sulfathiazole), as required by the National Agency of Sanitary Surveillance (ANVISA). The immobilization of a uniform thin layer of methyl cellulose pulp on the spots of microdevices, allowed greater stability in the reaction surface of the paper, and achieved lower limits of detection (LOD) than without the additive, equivalent to 2.80 5mol L-1 (7.79x10-7 g mL-1)for sulfamethazine, 2.70 5mol L-1 (8.37x10-7 g mL-1) for sulfadimethoxine and 2.50 5mol L-1 (6.38x10-7 g mL-1) for sulfathiazole. The principal advantage of this method is that allows the analysis of bovine milk samples without any prior treatment. Furthermore, the method i) has good linearity and repeatability in tests performed intra-day and inter-day, ii) shows selectivity for compounds of the sulfonamide class, and iii) is robust to changes in bovine milk temperature. Thus, the test can be transported to the rural area, without a specialized professional, providing locally a fast, simple and low cost diagnostic for the presence of sulfonamide antibiotics in milk.