Sistemas analíticos de respuesta rápida basados en el acoplamiento directo de soportes planos y técnicas instrumentales
- Autores: Carmen Diaz
- Directores de la Tesis: Rafael Lucena Rodríguez (dir. tes.), Ángela I. López Lorente (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Javier Hernández Borges (presid.), Lorena Vidal Martínez (secret.), Feliciano Priego Capote (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 En las últimas décadas, la Química Analítica ha estudiado en profundidad el desarrollo de metodologías capaces de proporcionar resultados fiables de manera rápida para así responder a la creciente demanda informativa de la sociedad actual [1]. En este contexto, la etapa de tratamiento de muestra se ha visto directamente afectada debido al tiempo que requiere y, además, por ser la principal fuente de error como consecuencia del alto grado de participación humana. La simplificación, miniaturización y automatización han sido las principales fuerzas impulsoras de la evolución del tratamiento de muestra en estos años. La aplicación de estas tres tendencias ha dado lugar a la aparición de las técnicas de microextracción.
Esta simplificación engloba, asimismo, a los materiales sorbentes empleados en las técnicas de microextracción [2, 3]. En esta línea, los dispositivos analíticos basados en papel han despertado un gran interés debido a las múltiples ventajas de este material como fase sorbente, entre las que destacan su flexibilidad, porosidad y bajo coste [4]. Asimismo, en los últimos años, la modificación del papel con distintos materiales ha sido una tendencia estable que ha derivado en la mejora de la versatilidad de este soporte. La modificación del papel con polímeros o nanomateriales ha hecho posible el desarrollo de soportes planos con una elevada área superficial capaces de interaccionar con una gran variedad de analitos. No obstante, los procedimientos llevados a cabo para la modificación del papel a menudo son complicados y requieren un control muy estricto de las condiciones experimentales. Por este motivo, es necesario buscar alternativas capaces de solventar estas dificultades.
2.Contenido de la investigación En cuanto a la síntesis, se han evaluado tres alternativas diferentes cuyo punto común es el uso del papel de filtro como soporte: papel sin modificar, papel modificado con polímeros de impresión molecular (MIP PAD) y papel modificado con nanopartículas.
La caracterización de los distintos soportes planos basados en papel obtenidos durante el desarrollo de esta Tesis Doctoral se ha llevado a cabo mediante diversas técnicas instrumentales con el objetivo de obtener información sobre su morfología y composición. De este modo, ha sido posible dilucidar la manera en la que se ha producido la interacción soporte-analito. Para ello se han empleado las siguientes técnicas: microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia Raman y espectroscopia de infrarrojo (ATR-FTIR).
Las metodologías desarrolladas en esta Tesis Doctoral se han evaluado mediante su aplicación en muestras biológicas (saliva) y alimentos (bebidas carbonatadas y cerveza), alcanzándose en todos los casos valores coherentes de sensibilidad y precisión con respecto a la técnica instrumental empleada. El uso de saliva como matriz para la determinación de compuestos es una alternativa ideal al resto de muestras biológicas, ya que no requieren personal especializado para su obtención y es un procedimiento no invasivo. Teniendo esta muestra como matriz, se determinaron un antiinflamatorio no esteroideo (ketoprofeno) y dos drogas de abuso (cocaína y metanfetamina). En el primer caso, la extracción se llevó a cabo mediante el empleo de un papel de filtro modificado con nanoflores de plata, y su determinación se realizó mediante espectroscopia Raman amplificada en superficie (SERS) y espectrometría de masas en la modalidad de paper-spray (PS-MS). En el segundo caso, la extracción de cocaína y metanfetamina se realizó a través de un papel modificado con un MIP y se determinaron mediante infusión directa en MS. En cuanto a las muestras de alimentos se aprovechó la fluorescencia intrínseca de la quinina para su determinación en bebidas carbonatadas mediante espectrofluorimetría empleando un MIP PAD como sorbente. Por otro lado, se evaluó el potencial del papel de filtro sin modificar como sorbente para la extracción de aminas biogénicas de muestras de cerveza mediante infusión directa en MS.
3.Conclusión La investigación realizada en la presente Tesis Doctoral se ha centrado en el desarrollo de sistemas analíticos de respuesta rápida a través de la síntesis de soportes planos basados en papel que actúen como alternativa a las unidades de microextracción convencionales.
Además de aprovechar la reactividad intrínseca del papel de filtro derivada de los grupos funcionales de las fibras de celulosa, se han evaluado dos modificaciones de su superficie para incrementar la versatilidad de este material, con MIPs y con nanopartículas. Los soportes planos basados en papel descritos en esta Tesis Doctoral se han caracterizado mediante SEM, espectroscopia Raman y ATR-FTIR.
Las técnicas instrumentales empleadas en los distintos trabajos llevados a cabo en la Tesis Doctoral han permitido la obtención simple y rápida de los resultados. El empleo de la espectrofluorimetría permite obtener espectros en un tiempo inferior a 40 s, pudiéndose así analizar una gran cantidad de muestras. Por otro lado, la infusión directa en espectrometría de masas evita la separación cromatográfica, por lo que el proceso de medida se acorta considerablemente, a la vez que mantiene su gran selectividad característica. En cuanto a SERS, es una alternativa a la espectroscopia Raman tradicional que se basa en el aumento de la señal gracias a confinamiento del campo electromagnético en regiones localizadas del sustrato. De este modo, soslaya las desventajas de la espectroscopia Raman y se convierte en un aliado en el desarrollo de metodologías rápidas, simples y altamente sensibles. Por último, el empleo de la espectrometría de masas en la modalidad de paper-spray permite la determinación de los analitos de manera directa, es decir con una mínima o inexistente preparación de la muestra, lo que simplifica considerablemente el proceso analítico de medida.
4. Bibliografía [1] C. Sheridan, Nat. Biotechnol., 2020, 38(5), 515–518.
[2] Š. Kubínová and J. Šlégr, J. Chem. Educ., 2015, 92, 1751–1753.
[3] G. Mafra, M. T. García-Valverde, J. Millán-Santiago, E. Carasek, R. Lucena and S. Cárdenas, Separations, 2020, 7, 2.
[4] T. Ozer, C. McMahon and C. S. Henry, Annu. Rev. Anal. Chem., 2020, 13, DOI: 10.1146/annurev-anchem-061318-114845.
