Preparo da amostra

O processo de preparo da amostra é primordial para determinação de microcontaminantes, pois nessa etapa procura-se isolar e concentrar os analitos a níveis apropriados de tal forma a conseguir um extrato da amostra original enriquecido com as substâncias de interesse analítico e relativamente livre de interferentes. Além disto, devem apresentar recuperações razoáveis, boa exatidão e precisão.

As técnicas mais utilizadas atualmente para extração de compostos em matrizes aquosas ambientais são: extração líquido-líquido (liquid-liquid extraction, LLE), microextração em fase sólida (solid phase microextraction , SPME) e extração em fase sólida (solid phase extraction, SPE).

EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO (LLE)

A LLE é considerada uma técnica clássica de preparação de amostra, que ocorre através do mecanismo de partição dos componentes da amostra entre duas fases imiscíveis (orgânica e aquosa) permitindo a transferência e o enriquecimento do analito para uma das fases (Queiroz et al., 2001). A eficiência da extração depende da afinidade do soluto pelo solvente de extração e da razão das fases e do número de extrações (Queiroz et al., 2001). A configuração mais comum desse procedimento utiliza um funil de separação ou tubos de centrífuga (Queiroz et al., 2001). A LLE emprega uma ampla diversidade de solventes, o que confere uma grande faixa de solubilidade e seletividade (Queiroz et al., 2001). No entanto, existem algumas desvantagens, tais como formação de emulsão, tempo de análise, o uso de grandes volumes de amostra e solventes orgânicos tóxicos, gerando grandes quantidades de efluentes que são prejudiciais ao meio ambiente (Zhou et al., 2011).

MICROEXTRAÇÃO EM FASE SÓLIDA (SPME)

A SPME desenvolvida por Arthur e Pawliszyn baseia-se no princípio do particionamento dos analitos entre a amostra e a fase estacionária revestida por uma fibra (Chang et al., 2009; Chen, 1995). A dinâmica da SPME é controlada pelo transporte de massa através da difusão dos analitos da fase aquosa para a fase estacionária da fibra revestida, que pode ser melhorado por meio de agitação da amostra aquosa (Chang et al., 2009). O dispositivo básico de SPME consiste de um tubo capilar de sílica fundida de 100 μm de diâmetro e com a extremidade recoberta com um filme fino de um polímero ou de um sólido

adsorvente (Oliveira, 2008). A sensibilidade do método pode ser assegurado, desde que as fases estacionárias poliméricas utilizadas possuam uma elevada afinidade com as moléculas orgânicas de interesse (Chang et al., 2009).

A SPME tem vantagens de ser um método portátil, simples de usar, relativamente rápido, e pode ser automatizado e acoplado a instrumentação analítica em linha (Zhou et al., 2011). No entanto a técnica tem encontrado empecilho devido ao pequeno número de fibras disponível comercialmente, o que limita a seletividade da técnica, além delas serem geralmente caras, e para algumas aplicações, têm vida útil limitada (Chang et al, 2009; Zhou, 2011).

A EXTRAÇÃO EM FASE SÓLIDA (SPE)

A SPE utiliza uma fase sólida pura ou modificada como um adsorvente seletivo para isolar o analito em sua superfície enquanto entra em contato com as amostras. A fase sólida adsorvente, contendo analito, é lavada para remover os constituintes indesejáveis retidos juntamente com o analito, que é eventualmente dessorvido da fase sólida através da eluição com o solvente orgânico específico. A fase sólida adsorvente é normalmente acondicionada em cartuchos tais como uma coluna de cromatografia líquida pequena (Chang et al., 2009), nas formas de barril ou seringa. Um dos parâmetros mais importantes na aplicação de um método SPE é a escolha de um adsorvente sólido seletivo para o analito de interesse, bem como o uso de solventes para lavagem e eluição (Chang et al., 2009). Os grupos frequentemente usados como adsorventes à base de sílica quimicamente modificada são: fase reversa, quando o sorvente é menos polar que o solvente de eluição; fase normal, quando o solvente é menos polar que o sorvente e troca iônica (Queiroz et al., 2001).

O método SPE é mais rápido e mais eficiente do que LLE (Chang et al., 2009). Além disso, a SPE requer menos solvente, produzindo pequenas quantidades de resíduos tóxicos. A alta concentração do analito no extrato final, a maior seletividade as alternativas de escolha de fase sólida e a facilidade de automação, têm permitido o uso da SPE de praticamente todos os compostos de matrizes aquosas ou orgânicas, com pequeno manuseio da amostra, ausência de emulsão, o baixo consumo de vidrarias (Freitas et al., 2009).

Dentre as técnicas citadas a extração em fase sólida é atualmente a técnica mais empregada para a análise de microcontaminantes em amostras líquidas, como matrizes de águas superficiais. Os materiais sorventes dependem das características de acidez dos compostos analisados. Para antibióticos, medicamentos antifungos e antiparasitários de uso

humano e veterinário, os materiais sorventes mais utilizados são os cartuchos com sorvente de copolímero divinilbenzeno e N-vinilpirrolidona que, por apresentarem características de interação mista hidrofílica-lipofílica, podem extrair analitos de média a alta polaridade, apresentando os melhores percentuais de recuperação. Para extração de analitos com características mais básicas, como fármacos de uso psiquiátrico (por exemplo, fluoxetina, sertralina, etc.) e β-bloqueadores (por exemplo, propanolol, metoprolol, etc.) podem ser utilizados sorventes de copolímero divinilbenzeno e N-vinilpirrolidona modificados com grupos sulfonato, para troca catiônica. Para analitos com características ácidas, como fármacos da classe dos anti-inflamatórios não esteroidais (por exemplo, diclofenaco, naproxeno, etc.) podem ser utilizados sorventes com grupos dimetilbutilamina, capazes de realizar troca aniônica, ou à base de sílica modificada com C18 (Silva e Collins, 2011).

Para uma primeira estratégia, os cartuchos Oasis HLB, que funcionam geralmente a um pH neutro, são os preferidos. Devido à sua composição química (combinação do grupo lipofílico divinilbenzeno, com o grupo hidrofílico N-vinilpirrolidona), eles são capazes de extrair compostos ácidos, neutros e básicos em uma ampla faixa de pHs, incluindo o pH neutro. Por outro lado, C18 é outro sorvente SPE amplamente utilizado. Quando se utiliza este material, dependendo da natureza dos compostos incluídos, o ajuste do pH da amostra antes da extração é, geralmente, necessária. Por exemplo, para a análise dos grupos, incluindo produtos farmacêuticos anti-inflamatórios, tais como ácidos e reguladores de lípidos, as amostras são acidificadas, porque no pH neutro os analitos alvo se apresentam na sua forma ionizada na qual eles são pobremente retidas por sorventes lipofílicos. Caso contrário, para os compostos neutros e de base, as amostras são ajustados para valores de pH neutro ou básico (Gros et al., 2006).

Os cartuchos menos comumente utilizados são o Lichrolut ENV +, Oasis MCX e Strata X. O primeiro geralmente é recomendado para a extração de compostos orgânicos polares a valores de pH baixos, mas também pode ser utilizado para reter os compostos neutros no pH 7, como a carbamazepina (antiepiléptico) e macrólidos, por meio de interacções hidrofóbicas. Oasis MCX tem sido utilizado para extrair ácidos, compostos básicos e neutro, a pHs baixos. Portanto, compostos básicos são retidos devido às propriedades de troca catiônica e os ácidos e neutros para as características de fase reversa. No entanto, para eluir eficientemente analitos alvo, uma mistura de metanol-amônia é geralmente utilizado, enquanto que em outros casos, metanol puro é suficiente (Gros et al., 2006).

Finalmente, o cartucho Strata X é similar ao Oasis HLB. O cartucho Strata X é composto por um monômero contendo dois grupos diferentes, um hidrofílico composto pelo grupo pirrolidona e outro lipofílico composto pelo grupo benzila. Sendo assim, ele tem a capacidade de reter uma ampla faixa de analitos, polares e não-polares (Queiroz, 2011; Gros

et al., 2006). Porém, o Strata X é mais barato que o Oasis HLB. A figura 3.6 apresenta o grupo ligante do cartucho Strata X e a figura 3.7 apresenta o grupo ligante do cartucho HLB.

Figura 3.6: Grupo ligante do cartucho Strata X. Fonte: Queiroz, 2011.

Figura 3.7: Grupo ligante do cartucho Oasis HLB. Fonte: (Gerssen et al., 2009).

A extração simultânea e análise de vários grupos de compostos frequentemente requer uma condição que abrange todos os compostos e não uma condição para cada composto (Gros

et al., 2006), assim o cartucho Strata X foi o escolhido no desenvolvimento da metodologia

desse trabalho.