Extração em ponteiras descartáveis: desenvolvimento de estratégias de mecanização, avaliação de suas potencialidades e limitações

Abstract

Neste trabalho foi proposta a avaliação da aplicabilidade de novas estratégias para mecanização da técnica de extração em ponteiras descartáveis (DPX), através de metodologias de baixo custo. A DPX é uma técnica recente, que tem se apresentado uma ferramenta interessante nas metodologias de preparo de amostra. Ela consiste no uso de um dispositivo patenteado pelo Dr. Willian Brewer em 2003, desenvolvido como uma modificação da SPE convencional. O dispositivo de DPX pode ser entendido como uma ponteira de micropipeta que contém em seu interior certa quantidade de sorvente aprisionado entre dois filtros: um fixo (inferior) e outro que pode ser removido (superior). Seu princípio de funcionamento é baseado em uma mistura dinâmica entre a amostra (matriz) e a fase extratora (sorvente), que permite uma rápida e eficaz extração dos analitos, e assim também permitindo limpeza das amostras. A técnica de DPX tem ampla aplicação, podendo ser utilizada em diferentes matrizes, para determinação de ampla gama de analitos em variadas faixas de concentração, sendo uma técnica em ascenção. O primeiro estudo desta tese apresenta desenvolvimento de aparato para semi-mecanização da técnica de DPX, onde se permite a realização de extrações simultâneas. O aparato chamado de Pa-DPX (DPX paralela) foi construído unindo linearmente cinco seringas tipo Luer Lock. Aplicou-se o novo aparato na determinação da migração de ésteres de ftalato (PAE) de materiais plásticos comuns (brinquedos infantis, material escolar, brinquedos para cães e itens de contato oral) para simulador de saliva, usando cromatografia a gás acoplada a espectrometria de massas (GCMS). As condições otimizadas de extração foram 5 ciclos de extração com 1600 µL de simulador de saliva e dessorção com 200 µL de acetato de etila usando 5 ciclos com a mesma alíquota. As curvas de calibração resultaram em coeficientes de determinação superiores a 0,9915, limites de detecção em 1,5 µg L-1 e limites de quantificação em 5,0 µg L-1. Ótimos resultados foram obtidos para repetibilidade (desvio padrão relativo variando de 8,7% a 20,1% para 5 µg L-1) e precisão intermediária, variando o dia das análises (7,9% a 16,2%). A recuperação dos analitos variaram de 75% a 114% para duas amostras diferentes, em quatro níveis diferentes de concentração. O método Pa-DPX-GC-MS foi aplicado com sucesso para determinar a migração de PAE de 21 amostras. Pelo menos um PAE foi detectado em 81% das amostras, e o di-n-octil ftalato foi encontrado em maior concentração, atingindo a migração de quase 30 µg g-1. O aparato desenvolvido permitiu desenvolvimento de um método robusto, eficiente e com extrações muito rápidas, com menos de 40 segundos em média. A segunda proposta da tese demonstra a completa mecanização do dispositivo de PaDPX. Construiu-se instrumento com materiais reaproveitados e eletrônica de baixo custo, onde o sistema é controlado por um computador. As eficiências mecânica e analítica do sistema foram avaliadas, assim como sua segurança de operação. Este sistema permite a aplicação da técnica de DPX de seis amostras simultâneas, e permitiu análise de ésteres de ftalato em simulador de saliva com bons níveis de precisão (7% a 15% de desvio padrão relativo). Os dispositivos desenvolvidos permitem aumentar a frequência analítica das análises via DPX, além de promover conceitos de Química Analítica Verde, aumentando a segurança do analista e minimizando impactos ambientais.

Abstract: In this work, it was proposed to evaluate the applicability of new strategies for mechanizing the disposable pipette extraction technique (DPX), through low-cost methodologies. DPX is a recent technique that has been presented as an interesting tool in sample preparation methodologies. It consists of the use of a device patented by Dr. Willian Brewer in 2003, developed as a modification of conventional SPE. The DPX device can be understood as a micropipette tip, containing in its interior a certain amount of sorbent trapped between two filters, one fixed (lower) and another that can be removed (upper). Its working principle is based on a dynamic mixture between the sample (matrix) and the extractor phase (sorbent) that allows a fast and efficient extraction of the analytes, allowing the cleaning of the samples. The DPX technique has wide application, and can be used in different matrices, for the determination of a wide range of analytes in different concentration ranges, being a growing technique. The first study of this work presents the development of an apparatus (Pa-DPX) for semi-mechanization of the technique, which allows simultaneous extractions. The apparatus was constructed by linearly joining five Luer Lock syringes. The new apparatus was applied to determine the migration of phthalate esters from common plastic materials (children's toys, school supplies, dog toys and oral contact items) to saliva simulator, using gas chromatography mass spectrometry (GC-MS). The optimized conditions were 5 cycles of extraction with 1600 µL of saliva simulant and desorption with 200 µL of ethyl acetate using 5 cycles with the same aliquot. Calibration curves resulted in determination coefficients greater than 0.9915, detection limits at 1.5 µg L-1 and quantitation limits at 5.0 µg L-1 . Excellent results were obtained for repeatability (relative standard deviation ranging from 8.7% to 20.1% for 5 µg L-1) and intermediate precision, varying the day of analysis (7.9% to 16.2%). The analyte recovery ranged from 75% to 114% for two different samples at four different concentration levels. The Pa-DPX-GC-MS method was successfully applied to determine the PAE migration of 21 samples. At least one PAE was detected in 81% of the samples, and di-n-octyl phthalate was found in the highest concentration, reaching a migration of almost 30 µg per g of sample. The developed apparatus allowed the development of a robust, efficient method with very fast extractions, on average less than 40 seconds. The second proposal demonstrates the complete mechanization of the Pa-DPX device. An instrument was built with reused materials and low-cost electronics, where the system is controlled by a computer. The mechanical and analytical efficiency of the systems was evaluated, as well as its operational safety. This system allows the application of the DPX technique to six simultaneous samples, and allowed the analysis of phthalate esters in a saliva simulator with excellent levels of precision (7% to 15% of relative standard deviation). The developed devices make it possible to increase the analytical frequency of analyzes via DPX, in addition to promoting Green Analytical Chemistry concepts, increasing analyst safety and minimizing environmental impacts.