Soportes planos modificados con nuevos materiales sorbentes en técnicas de microextracción
- Autores: Julia Ríos Gómez
- Directores de la Tesis: Rafael Lucena Rodríguez (dir. tes.), Maria Soledad Cárdenas Aranzana (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2018
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Alberto Chisvert Sania (presid.), Maria de la Paz Aguilar Caballos (secret.), Florêncio Nogueira (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Fina por la Universidad de Córdoba
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
1. introducción o motivación de la tesis El tratamiento de muestra es una de las etapas más importantes del proceso de medida químico ya que tiene repercusión directa en la información (bio)química que se genera. Para obtener una buena sensibilidad y selectividad analíticas es necesario que el tratamiento de muestra esté centrado en el aislamiento y la preconcentración del analito objeto de estudio [1].
Para poder enfrentar los nuevos retos que se presentan en la actualidad en el ámbito de la Química Analítica, es necesario emplear tiempo en el desarrollo de la simplificación y miniaturización del tratamiento de muestra. Por otra parte, el uso responsable de recursos (reactivos, disolventes y energía) empleados para el análisis de muestra, la búsqueda de mayor eficiencia en los procesos y la reducción de pasos para alcanzar los objetivos planteados son tres principios que deben estar implícitos en el campo de la investigación química.
En este sentido, el uso de soportes planos como medios de extracción está en consonancia con los principios de la Química Verde, ya que dotan al proceso de simplicidad, requieren volúmenes reducidos de disolventes orgánicos y pueden ser recubiertos con diversos materiales [2-5]. Tradicionalmente, se han empleado membranas comerciales que aun exhibiendo buenos resultados, en ocasiones resulta compleja su obtención. A raíz de esto surge el uso del papel como material alternativo a dichos soportes.
Algunas de las ventajas del uso del papel como sorbente son su amplia disponibilidad, su bajo coste y su carácter poroso. Además, su naturaleza superficial permite modificaciones químicas que hacen posible el estudio de un mayor número de analitos de diferente polaridad. Así pues, este material resulta ser un soporte idóneo y versátil para la fabricación de sorbentes dentro del ámbito de la microextracción [6,7].
Teniendo en cuenta los aspectos anteriores, la Tesis Doctoral ha tenido como objetivo principal el desarrollo y estudio del potencial de nuevas unidades sorbentes basadas en papel. Las características superficiales del papel anteriormente expuestas han hecho necesario la modificación química de la superficie del mismo, para poder así extender el ámbito de aplicación a analitos de polaridad intermedia o apolares. Dichos materiales se han aplicado a la resolución de problemas analíticos de carácter medioambiental y clínicos.
2. Contenido de la investigación Durante el desarrollo experimental de la presente Tesis Doctoral se ha llevado a cabo la síntesis de soportes planos con diferentes tipos de recubrimiento: polímeros, composites y/o nanomateriales. Los materiales obtenidos poseen capacidad extractiva y su uso supone la simplificación del proceso de extracción. Estos soportes se han empleado en microextracción de película delgada (thin film microextraction,TFME).
El primer soporte sintetizado constaba de un segmento de papel recubierto con poliestireno [8]. El recubrimiento polimérico del soporte confiere al mismo capacidad extractiva para analitos de naturaleza apolar. Este material se empleó para la determinación de metadona en muestras de orina, haciendo uso de TFME. Este tipo de sorbente puede usarse con diferentes dispositivos, empleando en este caso una punta de micropipeta, en cuyo interior se coloca el soporte para llevar a cabo el proceso de extracción. El formato en que se presenta la unidad de microextracción permite simplificar el proceso de extracción, minimiza el riesgo de contaminación y resulta seguro para el operador.
Posteriormente, se obtuvo un soporte cuyo recubrimiento estaba basado exclusivamente en nanocuernos de carbono [9]. De igual manera al caso anterior, el sorbente se inmovilizó en el interior de una punta de micropipeta, conformando así la unidad de extracción. El soporte se utilizó para la determinación de antidepresivos en muestras de orina mediante TFME. Las ventajas más sobresalientes de este soporte son: el reducido volumen de disolvente orgánico (150 μL) empleado para la síntesis del recubrimiento, su gran capacidad de ser reutilizado (más de 100 veces) y su potencial para el análisis de muestras biológicas.
Tras esto, se procedió a la síntesis de otro soporte, que de igual forma al anterior tenía como base papel. En este caso, el soporte consta de un recubrimiento compuesto por un composite (nanopartículas de TiO2 y nailon-6) con propiedades fotocatalíticas [10]. En esta ocasión, el material se utilizó para la determinación de un contaminante modelo (naranja de metilo) en muestras de agua. La presencia de la fase polimérica contribuye a la extracción del analito, y una vez que este queda retenido, las nanopartículas de TiO2 en presencia de luz UV-vis llevan a cabo la eliminación del mismo mediante un proceso de fotoblanqueo. En este caso, el proceso de extracción se desarrolla en viales de 1,5 mL, pudiendo llevar a cabo múltiples extracciones al mismo tiempo y por tanto confiriendo rapidez al proceso.
Asimismo, incluyen dos contribuciones científicas basadas en la síntesis y caracterización de dos soportes con recubrimientos que posibilitan la resolución de nuevos problemas analíticos. En el primero de ellos, se incorpora la novedad del uso de líquidos iónicos como recubrimiento. Para ello, se estudia en detalle la síntesis del líquido iónico polimérico mediante la reacción de Radziszewski, llevando acabo posteriormente la optimización del recubrimiento sobre el papel. Para el segundo soporte, se propone una nueva fase sorbente basada en un recubrimiento sobre papel de un nanocompuesto polimérico que consiste en cloruro de polivinilo y nanotubos de carbono. El polímero permite inmovilizar las nanopartículas sobre la superficie del papel, y éstas a su vez participan en la extracción de los analitos. La presencia de los nanotubos además otorga una influencia positiva en la conductividad eléctrica del material, atributo importante ya que el análisis de muestras se pretende realizar mediante la técnica de Paper Spray.
3. Conclusión El objetivo general y los objetivos específicos planteados en la presente Tesis Doctoral se han alcanzado con éxito. Se han sintetizado formatos planos de extracción basados en papel debido a las múltiples ventajas que posee este material. Pese a la hidrofilidad de su composición, su superficie es fácilmente modificable lo que le proporciona versatilidad que puede ser explotada para la resolución de diferentes problemas analíticos. Además, se ha realizado la caracterización de dichos materiales mediante diferentes técnicas, espectroscópicas (infrarrojo y Raman) y microscópicas (microscopía electrónica de transmisión) entre otras. Las herramientas desarrolladas se han aplicado a la resolución de problemas en los ámbitos medioambientales y/o clínico.
4. Bibliografía [1] M. Valcárcel, Principios de Química Analítica, Springer-Verlag Ibérica, Barcelona, 1999.
[2] M.M. Moein, A. Abdel-Rehim, M. Abdel-Rehim, TrAC Trends Analytical Chemistry 67 (2015) 34–44.
[3] E. Gionfriddo, É.A. Souza-Silva, T.D. Ho, J.L. Anderson, J. Pawliszyn, Talanta. 188 (2018) 522–530.
[4] J. Pang, M. Mei, D. Yuan, X. Huang, Talanta. 184 (2018) 411–417.
[5] S. Hamidi, N. Alipour-Ghorbani, A. Hamidi, Crit. Rev. Analytical Chemistry 48 (2018) 239–251.
[6] M. Saraji, B. Farajmand, J. Chromatography. A. 1314 (2013) 24–30.
[7] R.R. Navarro, K. Tatsumi, K. Sumi, M. Matsumura, Water Research. 35 (2001) 2724–2730.
[8] J. Ríos-Gómez, R. Lucena, S. Cárdenas, Microchemical Journal. 133 (2017) 90-95.
[9] J. Ríos-Gómez, B. Fresco-Cala, M. T. García-Valverde, R. Lucena and S. Cárdenas, Molecules 23 (2018) 1252-1262.
[10] J. Ríos-Gómez, B. Ferrer-Monteagudo, A. I. López-Lorente, R. Lucena, R. Luque, S. Cárdenas, Journal of Cleaner Production 194 (2018) 167-173.
