Microextração em gota única paralela: uma nova estratégia para sistemas de alta frequência analítica utilizando líquidos iônicos magnéticos

Abstract

Neste trabalho foram desenvolvidas metodologias de fácil operação e alto rendimento baseadas numa nova abordagem para a microextração em gota única (SDME), denominada microextração em gota única paralela (Pa-SDME). Pela primeira vez, foram combinadas as propriedades magnéticas, a estabilidade da gota e a capacidade de extração do liquido iônico magnético (MIL) tetracloromanganato (II) de trihexil(tetradecil)fosfônio, quando acoplado a um sistema de 96-well plate, visando aumentar a frequência analítica através de um aparelho de baixo custo capaz de auxiliar na extração de uma série de amostras simultaneamente. A nova técnica Pa-SDME/MIL compreende um sistema de 96-well plate contendo um conjunto de pinos magnéticos que ajudam na estabilização das gotas de solvente e permitem a extração de até 96 amostras paralelamente. Os MILs vêm sendo propostos como uma nova classe de solventes de extração promissores e oferecem uma série de vantagens frente aos solventes de extração convencionalmente utilizados em SDME. Esses compostos são produzidos incorporando um componente paramagnético na sua estrutura e exibem uma forte resposta ao campo magnético externo. Possuem propriedades físico-químicas únicas que melhoram o desempenho da metodologia analítica com ganhos na seletividade, sensibilidade, precisão e exatidão do método. Em um primeiro estudo, a Pa-SDME/MIL foi utilizada para a determinação dos compostos desreguladores endócrinos metilparabeno, etilparabeno, propilparabeno, bisfenol A, butilparabeno, benzofenona e triclocarban em amostras aquosas ambientais por HPLC-DAD. As condições de extração para o novo método foram otimizadas através de estratégias uni e multivariadas bem como os principais parâmetros analíticos de mérito do método foram validados. As condições ótimas de extração compreenderam 5,38 ± 0,55 mg (n = 10) do MIL [P6,6,6,14+]2[MnCl42-] como solvente extrator, um volume de amostra de 1,5 mL em pH 6 e tempo de extração de 90 min, seguido por diluição do extrato em 20 µL de acetonitrila. Resultados satisfatórios dos principais parâmetros de mérito foram alcançados, com LODs variando de 1,5 a 3 µg L-1 e R2 superiores a 0,994. As precisões intradia e interdia variaram de 0,6 a 21,3 % (n=3) e de 10,4 a 20,2 % (n=9), respectivamente, com recuperações relativas variando entre 63% e 126%. Em um segundo estudo, a aplicação da técnica Pa-SDME/MIL foi eficazmente ampliada para a determinação dos agrotóxicos tebuconazol, pendimetalina, diclorodifenildicloroetileno (DDE) e diclorodifeniltricloroetano (DDT) em uma matriz de grande interesse bioanalítico, a urina humana. Sob condições otimizadas que consistiram em 10 µL do solvente extrator [P6,6,6,14+]2[MnCl42-], 1,5 mL de amostra de urina diluída (1:10), 130 min de tempo de extração e diluição do extrato com 20 µL de acetonitrila, o método exibiu satisfatória performance analítica, com valores de LODs de 7,5 µg L-1 e R2 maiores que 0,9955 para todos os analitos. Precisões intradia e interdia variaram de 3 a 17 % (n = 3) e 15 a 18 % (n = 9), respectivamente, com recuperações relativas variando entre 70 e 122 %. Os resultados obtidos em ambas as metodologias demonstram que a nova abordagem de Pa-SDME/MIL exibe uma série de vantagens sobre a SDME convencional, principalmente com relação à estabilidade da gota facilitada pelo uso dos MILs e aumento da frequência analítica do método devido à utilização do sistema de 96-well plate. Além disso, os aspectos ambientalmente amigáveis da técnica foram evidenciados pela substituição de solventes tóxicos, baixo consumo de amostra e solvente e alta frequência analítica, que possibilitam o uso da Pa-SDME como uma ferramenta valiosa em diversas aplicações.

Abstract: In this work was developed a simple workflow and high-throughput methodologies of based on a new approach to single drop microextraction (SDME), named parallel single drop microextraction (Pa-SDME) which combines, for the first time, the magnetic properties, drop stability, and extraction capacity of the trihexyl(tetradecyl)phosphonium tetrachloromanganate (II) ([P6,6,6,14+]2[MnCl42-]) MIL when coupled with a 96-well plate to facilitate high-throughput analysis by producing a low-cost apparatus capable of analyzing a series of samples simultaneously. This experimental setup comprised of a 96- well plate system containing a set of magnetic pins which aided in stabilizing the MIL drops and enabled the simultaneous extraction of up to 96 samples. MILs have been purposed as a new promising class of extraction solvents and provide a series of advantages over the conventional solvents used in SDME. MILs are produced by incorporating a paramagnetic component in the IL structure and exhibit a strong response to an external magnetic field. They have unique physical-chemical properties, improving the analytical performance of the methodology with gains in selectivity, sensitivity, precision and accuracy of the method. In a first study, Pa-SDME/MIL using the [P6,6,6,14+]2[MnCl42-] magnetic ionic liquid (MIL) as extraction phase is demonstrated in the determination of methylparaben, ethylparaben, propylparaben, bisphenol A, butylparaben, benzophenone and triclocarban from environmental aqueous samples by HPLC-DAD. Experimental conditions were carefully optimized using one-factor-at-a- time and multivariate designs as well as the main analytical figures of merit of the proposed method were assessed. The optimal conditions employed 5.38 ± 0.55 mg (n = 10) of MIL, a sample volume of 1.5 mL at pH 6, and dilution in 20 µL of acetonitrile. The analytical parameters of merit were determined under the optimized conditions and highly satisfactory results were achieved, with LODs ranging from 1.5 to 3 µg L-1 and coefficients of determination higher than 0.994. Intraday and interday precision ranged from 0.6 to 21.3 % (n=3) and 10.4 to 20.2 % (n=9), respectively, with analyte relative recovery in three aqueous samples ranging between 63% to 126%. In a second study, the developed technique was successfully expanded for the determination of the pesticides tebuconazole, pendimethalin, dichlorodiphenyldichloroethylene (DDE) and dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) in a matrix of a great bioanalytical interest, the human urine. The optimal conditions employed 10 µL of extraction solvent, 1.5 mL of diluted urine samples (1:10), extraction time of 130 min and subsequent dilution in 20 µL of acetonitrile. The method exhibited satisfactory analytical performance, with limits of detection of 7.5 µg L-1 for all analytes and coefficients of determination higher than 0.9955. Intraday and interday precisions ranged from 3% to 17% (n = 3) and 15% to 18% (n = 9), respectively, with relative recovery of analytes ranging from 70% to 122%. The results obtained for both methodologies demonstrate that the methodology provided a considerable enhancement of the conventional SDME approach, particularly regarding the droplet stability achieved with MILs and the analysis throughput thanks to the 96- well plate system. In addition, the environmentally friendly aspects of the technique were confirmed by the substitution of toxic organic solvents, small sample/solvent consumption and high-throughput sample preparation allowing the Pa-SDME methodology to be explored as a valuable tool in several applications.