Conceitos teóricos 

A  teoria  da  SBSE  é  bastante  semelhante  à  da  SPME.  Considera‐se  que  existe  uma  correlação  entre  os  coeficientes  de  partição  relativos  à  distribuição  dos  compostos  entre  o  PDMS  e  a  fase  aquosa  (KPDMS/W)  e  os  coeficientes  de  distribuição  octanol‐água  (KO/W).  Estes 

últimos  constituem  uma  medida  de  polaridade  dos  compostos  orgânicos  e,  embora  esta  correlação  seja  apenas  aproximada,  permite  obter  uma  estimativa  da  eficiência  teórica  de  extracção  para  cada  composto.  De  uma  forma  geral,  embora  algo  grosseira,  os  compostos  apolares são caracterizados por log KO/W superiores a 4 e os polares por valores inferiores a 2.3 

KPDMS/W  consiste  na  razão  entre  a  concentração  de  um  determinado  composto  no 

PDMS (CPDMS) e na fase aquosa (CW), após atingido o equilíbrio, de acordo com a equação 1.3, 

em  que  mPDMS  e  mW  são  a  sua  massa  no  PDMS  e  na  fase  aquosa,  respectivamente,  m0  é  a 

massa inicial de composto, VW é o volume de amostra e VPDMS o volume de PDMS. 

  KO/W≈ PDMS/W PDMS W PDMS W W PDMS PDMS W β  (1.3)      

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Nesta  equação  um  novo  parâmetro  é  definido,  designado  razão  de  fase,  β,  que  relaciona VW com VPDMS (equação 1.4). 

  O/W β PDMS W PDMS PDMS   (1.4)  

A  eficiência  de  extracção  ou  percentagem  de  recuperação  consiste  na  razão  entre  a  massa de composto extraída, mPDMS, e m0, de acordo com a equação 1.5: 

  Recuperação % PDMS 0 100% O/W β 1 O/W β 100 %  (1.5)  

Desta forma, os parâmetros que controlam a recuperação dos compostos são KO/W e β, 

ou seja, a quantidade de PDMS, para um mesmo volume de amostra, influencia a recuperação  dos  compostos.  Dependendo  do  KO/W  ou  polaridade,  os  analitos  são  extraídos  em  maior  ou 

menor extensão.3,15,18 

De um modo geral, a SBSE é considerada uma técnica mais vantajosa relativamente à  SPME em termos de sensibilidade e precisão para determinação a nível vestigial, uma vez na  primeira  o  volume  em  PDMS  utilizado  para  revestir  a  barra  ser  muito  superior  o  que  proporciona  uma  menor  razão  de  fase  logo,  de  acordo  com  a  equação  1.5,  maiores  recuperações e limites de detecção mais baixos.3,16,17 O volume máximo em PDMS numa fibra  de SPME é 0,5 μL, enquanto em SBSE existem disponíveis barras com volumes compreendidos  entre  26  e  126  μL,  o  que  significa  que  nesta  última  técnica  é  teoricamente  possível  um  aumento  da  capacidade  extractiva  e,  consequentemente,  um  aumento  da  sensibilidade  da  técnica  em  cerca  de  50  a  250  vezes.3  No  entanto,  a  maior  quantidade  de  PDMS  traduz‐se  também em maiores tempos de extracção para alcançar o equilíbrio, uma vez que a extracção  é controlada pela difusão dos compostos da amostra para a fase extractante.5,17 

Na figura 1.4 apresenta‐se uma curva que relaciona a eficiência ou recuperação teórica  com  os  valores  de  log  KO/W  correspondentes,  considerando‐se  um  volume  de  amostra  de  25 

mL, uma fibra de SPME com 0,5 μL e uma barra de agitação com 26 μL em PDMS, nas mesmas  condições experimentais. 

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Figura 1.4 – Comparação da eficiência extractiva por SPME (0,5 μL em PDMS) e SBSE (26 μL em 

PDMS) em função do log KO/W, em idênticas condições experimentais. 

Verifica‐se que na SBSE a extracção qualitativa é teoricamente possível para valores de  log KO/W muito mais baixos comparativamente à SPME, devido à razão de fase mais baixa. De 

acordo com a literatura,3,5,16 os compostos com valores de log KO/W superiores a 3 são extraídos 

quantitativamente  por  SBSE,  enquanto  para  valores  abaixo  de  3,  pode  ocorrer  extracção  incompleta. Neste caso, ou em situações de não equilíbrio, a calibração continua no entanto a  ser possível, pois na prática não é essencial que se atinja o equilíbrio para uma quantificação,  podendo usar‐se um tempo de agitação definido para calibração. Porém, é desejável que haja  uma aproximação à quantidade extraída no equilíbrio, de modo a maximizar a sensibilidade.15  Como se pode também verificar pela figura 1.4, a SBSE apresenta baixas recuperações teóricas  para os compostos mais polares, com log KO/W igual ou inferior a 2, o que limita o alcance desta 

técnica.    1.3.2.2. Desenvolvimento do método experimental    Na optimização em SBSE existem vários parâmetros a ter em conta, nomeadamente, o  tempo e a velocidade de extracção, o volume de fase polimérica e de amostra, bem como as  características da fase aquosa, nomeadamente a força iónica, o pH e o conteúdo orgânico. A  recuperação dos compostos mais polares pode ser incrementada por adição de um sal iónico,  normalmente  NaCl  (efeito  salting  out);  o  pH  pode  ser  modificado  de  modo  a  manter  as 

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moléculas  de  composto  na  sua  forma  neutra;  a  adição  de  um  modificador  orgânico  (ex.  metanol) à amostra permite alterar a sua polaridade, diminuindo dessa forma a adsorção dos  compostos menos polares à superfície do vidro do frasco de amostragem.3,19,20 

De um modo geral, a barra revestida é introduzida na amostra e colocada em agitação  até  o  equilíbrio  ser  atingido.  Após  a  extracção,  a  barra  é  removida,  lavada  suavemente  com  água destilada e de seguida seca em papel. Este procedimento de lavagem e secagem permite  remover  componentes  indesejáveis  da  amostra,  que  iriam  interferir  com  a  instrumentação  analítica e recolher gotas de água da barra, não causando este procedimento qualquer perda  dos  compostos  alvo,  uma  vez  que  estes  se  encontram  sorvidos  na  fase  polimérica.17,19,20  Em  condições não agressivas, as barras de PDMS não mostram qualquer sinal de degradação após  centenas  de  extracções,  podendo  ser  reutilizadas.  De  seguida,  os  compostos  são  retroextraídos da fase polimérica por dessorção térmica (TD) ou líquida (LD). 

Na TD, a barra é colocada dentro de um tubo de vidro oco, o qual é introduzido numa  unidade específica que se encontra acoplada a um injector de vaporização com temperatura  programada  (PTV)  de  um  cromatógrafo  gasoso.  A  unidade  de  TD  consiste  num  dispositivo  construído  de  forma  a  não  induzir  um  grande  volume  morto,  sendo  a  temperatura  de  dessorção definida de acordo com a volatilidade dos analitos, normalmente entre 150 e 300°C.  Os  compostos  são  dessorvidos  e  criofocados  no  PTV,  seguindo‐se  um  aquecimento  rápido,  após  o  qual  entram  na  coluna,  sendo  posteriormente  separados  por  cromatografia  gasosa  (GC).  A  criofocagem  dos  compostos  é  necessária  neste  tipo  de  dessorção,  uma  vez  que  a  quantidade  de  PDMS  é  elevada,  pelo  que  os  compostos  são  mais  lentamente  dessorvidos;  criofocando  os  compostos,  estes  entram  na  coluna  em  simultâneo,  evitando‐se  assim  o  alargamento das bandas.3,5,16,20,21 A TD é uma técnica de análise única (one‐shot process), o que  se  apresenta  como  uma  desvantagem,  uma  vez  que  a  amostra  não  é  passível  de  re‐análise,  para além de ser apenas compatível com GC, o que limita o tipo de compostos que podem ser  estudados; Por outro lado, permite elevada sensibilidade pois toda a amostra entra no sistema  cromatográfico,  e  torna  a  SBSE  numa  técnica  solventless,  visto  que  os  compostos  são  dessorvidos sem recorrer ao uso de solventes orgânicos.21 

Alternativamente,  pode  recorrer‐se  à  LD,  que  tem  no  entanto  a  desvantagem  de  acrescentar  mais  um  passo  analítico.  Porém,  é  um  modo  menos  oneroso  (porque  não  necessita  de  equipamento  específico  e  dispendioso  como  a  TD),  em  que  as  amostras  em  estudo podem ser re‐analisadas e os compostos a analisar podem ser não voláteis.3,17,21 Em LD  a  barra  é  colocada  num  volume  reduzido  de  solvente  orgânico  compatível  com  a  fase  extractante  (ex.  metanol  ou  acetonitrilo),  seguindo‐se  um  tratamento  ultrassónico,  cuja 

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duração  e  solvente  usado  são  objectos  de  optimização.3,19,20  Este  modo  de  dessorção  é  compatível  com  diversas  técnicas  analíticas  de  separação,  tais  como  LC  e  GC,  bem  como  electroforese capilar. 

A SBSE pode ser utilizada quer na matriz da amostra, quer no espaço de cabeça, como  a SPME; no último caso, a técnica passa a designar‐se extracção sortiva no espaço de cabeça  (HSSE).  Neste  processo  as  barras  são  colocadas  no  espaço  de  cabeça  acima  da  amostra,  podendo esta ser sujeita ou não a uma agitação convencional.3,15 

As grandes vantagens da SBSE consistem na sua grande capacidade de concentração,  simplicidade  de  manipulação  e  elevada  sensibilidade.  Embora  o  PDMS  não  seja  muito  selectivo,  permitindo  que  alguns  interferentes  da  matriz  sejam  também  extraídos  (embora,  conforme referido, sejam facilmente identificados), a SBSE tem sido uma técnica bem sucedida  na  análise  vestigial  de  compostos  prioritários,  possuindo  a  reprodutibilidade  analítica  necessária  para,  por  exemplo,  registar  perfis  analíticos  dos  componentes  voláteis  e  semi‐ voláteis de amostras complexas (ex. ambientais e biológicas).5,11,17,22