Esta tese preocupou-se em proporcionar aos leitores tendências científicas decorrentes da química analítica aplicada à solução e desenvolvimento de instrumentação para análises proteômicas. Assim, o Capítulo 1 descreve uma nova estratégia quimiométrica para otimização de técnicas analíticas hifenizadas, a qual permite maior identificação de espécies amostrais (> 80%). Como consequência deste estudo, no Capítulo 2 foi proposto três modelos com informações tridimensionais validadas: i) químicas, ii) físicas e iii) instrumentais; as quais permitem melhoras nas figuras analíticas de mérito e identificação de isoformas para análises proteômicas shotgun e bottom-up. Descobriu-se que dentre todas as propriedades físico-químicas dos peptídeos, a hidrofobicidade da biomolécula em conjunto com parâmetros físicos instrumentais nos processos de partição ^LC e dessolvatação ^MS permitiram a identificação recorde de peptídeos (> 65k). No Capítulo 3 foi abordado o desenvolvimento de colunas cromatográficas capilares monolíticas híbridas de nanofluxo, para separações de biomoléculas (aminoácidos, peptídeos e proteínas intactas). Demonstrou-se a multifuncionalidade deste produto, tais como: aplicações para coluna de armadilha (trap), em elevada percentagem de solvente orgânico (95%) ou utilização em sistemas cromatográficos multidimensionais, evidenciando análises rápidas por meio da separação de 7 peptídeos em menos de 10 minutos. No Capítulo 4 foi experimentado e discutido estratégias para o desenvolvimento de µchip para separações multidimensionais, acoplado ao espectrômetro de massas. Por fim, no Capítulo 5 elaborou-se uma equação que prevê por meio de princípios termodinâmicos, o alargamento de bandas de biomoléculas em separações provenientes de colunas de troca iônica. Esta abordagem matemática acrescenta conhecimento à ciência de separações e justifica as análises proteômicas eficientes de sistemas cromatográficos multidimensionais, com parada de fluxo na primeira dimensão. Esta tese tem caráter multidisciplinar com agregação de conhecimentos nas áreas de química, matemática, engenharia e biologia. Em especial nos Capítulos 3 e 4 propôs-se um viés de mercado, por meio do desenvolvimento de produtos de inovação tecnológica.

This thesis proposes to the readers scientific trends in analytical chemistry applied to the solution and instrumental development to proteomics analysis. Thus, in Chapter 1 we described a new chemometrics strategy to the optimization of hyphenated analytical techniques achieving greater identification of sample compounds (> 80%). Consequently, in Chapter 2, we proposed three models with validated tridimensional information: i) chemistry; ii) physics, and iii) instrumental; which one of them improved some analytical figures of merit and isoforms identification applied to shotgun and bottom-up proteomics analysis. Our findings indicate that among all physical-chemistry properties from peptides, the hydrophobicity of the biomolecules linked to specific instrumental parameters in the step of partition ^LC and desolvation ^MS achieved record identification of peptides (> 65k). Chapter 3 approaches the development of hybrid monolithic capillary columns for nanoflow in liquid chromatography, applied to the separation of biomolecules (amino acids, peptides, and intact proteins). We tested the multifunctionality of this product, such as a trap application using a high percentage of organic solvent (95%) or using it as a multidimensional chromatography system, showing the fast separation of seven peptides in less than 10 minutes. In Chapter 4 we discussed strategies for the development of µchip for multidimensional separation coupled to a mass spectrometer. At last, Chapter 5, we elaborated on a thermodynamic equation to predict peak broadening of biomolecules during analytical separation by ion exchange mode. This mathematical approach adds knowledge in separation science and justifies the efficient proteomics analysis from multidimensional chromatography systems with stop-flow in the first dimension. The purpose of this thesis is to add a multidisciplinary character in the areas of chemistry, mathematics, engineering, and biology. In special, Chapters 3 and 4, we propose a market bias in terms of the development of technology innovation products.