Extração em fase sólida

Muitos procedimentos analíticos têm sido propostos para concentrar e quantificar hormônios naturais e/ou sintéticos em meios aquáticos. A extração em fase sólida (EFS) é uma etapa muito utilizada e de suma importância para a concentração de compostos que estão presentes em nível de ultratraços, pois esse procedimento permite que a amostra alcance os limites de quantificação determinado pelas metodologias analíticas e que possam ser analisados por técnicas cromatográficas, como por exemplo, por cromatografia líquida de alta eficiência (LÓPEZ DE ALDA; BARCELÓ; FRESENIUS, 2001).

A EFS é uma técnica de separação líquido-sólido empregada para extração de analitos semivoláteis e não voláteis de amostras líquidas ou para amostras sólidas pré-extraídas com solvente. Foi desenvolvida para suprir as desvantagens da extração líquido-líquido clássica tais como, alto consumo de solventes e consequentemente maior geração de resíduos tóxicos, difícil automação, baixas porcentagens de recuperação dos analitos. A EFS apresenta alta capacidade de concentração dos analitos e muitos equipamentos (manifolds) e sorventes estão disponíveis comercialmente. Porém, como desvantagens, essa técnica apresenta, altos custos dos cartuchos e equipamentos, tempo elevado de extração e dificuldade na escolha do adsorvente apropriado para a análise (JARDIM, 2010).

Os mecanismos de separação que ocorrem na EFS estão relacionados a processos físicos, químicos e mecânicos, sendo os principais mecanismos, adsorção, partição (fase normal e reversa), troca iônica e exclusão. No caso de fase reversa, as principais forças químicas e físicas que atuam entre as moléculas dos analitos e do sorvente são as de van der Waals, entre as ligações carbono-hidrogênio do analito com os grupos funcionais da superfície da sílica. Em fase normal, as principais interações são entre os grupos polares da fase sólida e do analito, por meio de ligações de hidrogênio, interações π-π, dipolo- dipolo, dipolo- dipolo induzido e dipolo induzido- dipolo induzido. Na separação por troca iônica as extrações seletivas dos analitos ocorrem por meio de interações iônicas (HERNÁNDEZ-BORGES, 2007; JARDIM, 2010,

2015).

Essa técnica emprega fases sólidas, chamadas de sorventes, recheadas em cartuchos que são utilizados uma única vez e podem se apresentar nas formas de barril ou seringas (JARDIM, 2015; LANÇAS, 2004). A EFS pode ser utilizada com intuito de alcançar os seguintes objetivos:

1. Extração e/ou concentração do analito: grande volume da amostra é passado pela fase sólida a fim de reter os analitos e deixar passar os interferentes e solventes. Em seguida, os analitos são eluídos com pequenos volumes de solventes, sendo assim sua concentração final bem maior que na amostra original;

2. Isolamento do analito: esse procedimento não visa concentrar o analito mas sim isolar o analito dos compostos interferentes que podem estar presentes na matriz; 3. Isolamento da matriz ou clean-up (limpeza) da amostra: nesse caso, os compostos interferentes são retidos na fase sólida enquanto os analitos são eluídos;

4. Estocagem: utilizado para casos em que a coleta da amostra é distante do local que a amostra será analisada. No local da coleta a amostra é passada pelo cartucho para a retenção dos analitos, em seguida armazenado adequadamente e transportado para o laboratório.

Em geral, os procedimentos de EFS são constituído por 4 etapas. Na Figura 2.10 podem ser visualizadas as principais etapas envolvidas quando o propósito é isolar e/ou concentrar o(s) analito(s): 1) condicionamento ou ativação do sorvente presente no cartucho pela passagem do solvente adequado; 2) percolação da amostra, quando ocorre a retenção dos analitos ou às vezes de alguns interferentes; 3) limpeza do cartucho com solução apropriada para retirar os interferentes menos retidos que os analitos, etapa chamada de lavagem ou clean-up e 4) eluição e coleta dos analitos. (JARDIM, 2015; LANÇAS, 2004).

Figura 2.10: Representação simplificada das etapas de extração em fase sólida dos IEs Fonte: Adaptado de Caldas; Gonçalves; Primel (2011).

A escolha do tipo de sorvente, volume de amostra, dos solventes e vazão da extração são parâmetros que devem ser considerados e determinados de acordo com cada análise que se deseja realizar (JARDIM, 2015; LÓPEZ DE ALDA; BARCELÓ, 2001).

Há disponível comercialmente diversos materiais que são empregados como fases adsorventes em extração em fase sólida (Figura 2.11).

NÃO POLARES C18 Octadecilsilano = Si – (CH2)17 – CH3 C8 Octilsilano = Si – (CH2)7 – CH3 C2 Etilsilano = Si – CH2 – CH3 C1 Metilsilano = Si – CH3 PH Fenilsilano = Si – CH Cicloexilsilano = Si – POLARES FL Florisil MgO3Si AL Alumina Al2O3 Si Sílica = Si – OH CN Cianopropilsilano = Si – CH2 – CH2 – CH2 – CN 2OH Diolsilano = Si – CH2 – CH2 – CH2 – O – CH2 – CH – CH2 NH2 Aminopropilsilano = Si – CH2 – CH2 – CH2 – NH2 PSA N- Propiletilenodiaminossilano = Si – CH2 – CH2 – CH2 – NH – CH2 – CH2 – NH2 TROCA IÔNICA SCX Benzenossulfonilpropilsilano PRS Sulfonilpropilsilano = Si – CH2 – CH2 – CH2 – SO3-_Na+

CBA Carboxmetilsilano = Si – CH2 – CH2 – COOH

DEA Dietilaminopropilsilano = Si – CH2 – CH2 – CH2 – N(CH2 – CH3)2 SAX Trimetilaminopropilsilano = Si – CH2 – CH2 – CH2 – N+(CH3)3 Cl-

PSA N-Propiletilenodiaminossilano = Si – CH2 – CH2 – CH2 – NH – CH2 – CH2 – NH2 COVALENTE

PBA Ácido fenilborônico

Figura 2.11: Exemplo de sorventes utilizados para extração em fase sólida Fonte: Queiroz; Collins; Jardim (2001).

OH OH

Os grupos comumente utilizados como sorventes são à base de sílica quimicamente ligados e podem ser divididos em 3 categorias: 1) fase reversa (FR) quando o sorvente possui caráter menos polar que o solvente de eluição; 2) fase normal (FN) quando o sorvente possui caráter mais polar que o solvente e 3) troca iônica (TI). Para a escolha do sorvente deve ser levado em consideração as propriedades dos analitos de interesse, a natureza da matriz e dos interferentes a serem eliminados (JARDIM, 2015; QUEIROZ; COLLINS; JARDIM, 2001).

A EFS pode ser conduzida no modo on-line ou off-line, este último é o mais utilizado pelo fato do modo on-line exigir gastos maiores com o equipamento. No modo off-line, após a etapa de pré-tratamento, a amostra é introduzida de modo convencional no sistema cromatográfico, já no modo on-line, o mesmo equipamento incorpora os mesmos dispositivos para extração, clean-up, eluição da amostra e o cromatógrafo, geralmente o cromatógrafo a líquido é o mais utilizado nesse modo. Há também outras configurações para a realização dessa técnica, como por exemplo a extração em discos e microextração em fase sólida (JARDIM, 2015).