Tesis BFRs
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DESARROLLOS ANALÍTICOS MODERNOS PARA LA
DETERMINACIÓN DE RETARDADORES BROMADOS DEL FUEGO A NIVEL DE VESTIGIOS EN MUESTRAS DE ORIGEN
BIOLÓGICO, ALIMENTICIO Y AMBIENTAL
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN LUIS FACULTAD DE QUÍMICA, BIOQUÍMICA Y FARMACIA
Área de Química Analítica
Presentado por:
Bqco. Ariel R. Fontana
Lugar de Trabajo: CCT-CONICET Mendoza
Para optar al grado de:
DOCTOR EN QUÍMICA
Director: Dr. Rodolfo G. Wuilloud
Co-Director: Dr. Luis D. Martínez
INTRODUCCIÓN
Policarbonato, poliestireno, espuma de poliuretano y materiales sintéticos de circuitos eléctricos o electrónicos
Plásticos, productos textiles, computadoras
Retardantes de llama bromados
(BFRs)
Aditivos Reactivos
Br Br
Br Br
Br Br
A:B → A˙ + B˙ → A:Br + B:Br calor BFR
Importancia del análisis de PBDEs
Absorción
dérmica Ingestión Inhalación
Exposición
humana
Biodisponibilidad Bioacumulación
Biomagnificación Persistencia 2,2′,4,4′-tetrabromodifenil éter
(BDE-47)
2,2′,4,4′,5-pentabromodifenil éter
(BDE-99)
2,2′,4,4′,6-pentabromodifenil éter
(BDE-100) 2,2′,4,4′,5,5′-hexabromodifenil éter
(BDE-153)
Bromo Carbono Oxígeno
¿Por qué desarrollar técnicas de
extracción, limpieza y preconcentración?
Bajos niveles de
concentración Complejidad de
las muestras
Técnicas cromatográficas sensibles,
selectivas y confiables
Extracción, limpieza y
preconcentración eficientes
Bajos niveles de
concentración
SOX (Extracción Soxhlet)
USAL (Lixiviación asistida por ultrasonido)
MSPD (Dispersión de la matriz en fase sólida)
MAE (Extracción asistida por microondas)
SFE (Extracción con fluidos supercríticos)
LLE (Extracción líquido-líquido)
SPE (Extracción en fase sólida)
SPME (Microextracción en fase sólida)
SBSE (Extracción con barra adsorbente)
LPME (Microextracciones en fase líquida)
Determinación de PBDEs
Muestras sólidas Muestras líquidas
Limpieza
Met. Destructivos (H2SO4) y no destructivos (AC, GPC, SPE)
GC-MS/MS, GC-MS, GC-ECD
Técnicas de microextracción líquido-líquido
Miniaturización de la LLE convencional, basada en la partición
del analito entre un microvolumen (1 - 100 µL) de solvente
orgánico (fase de extracción) y una fase acuosa (muestra)
Incrementos en los factores de preconcentración y por lo tanto
en la sensibilidad de la metodología analítica así como también
reducción en los límites de detección
Bajo costo Bajo costo Rapidez Simplicidad
operativa
Química
verde
MICROEXTRACCIÓN EN FASE LÍQUIDA
EMULSIFICADA POR ULTRASONIDO PARA
PRECONCENTRACIÓN DE PBDEs EN
MUESTRAS DE AGUA
•Microextracción líquido-líquido
•Radiación ultrasónica
•Análisis de agua
Radiación ultrasónica y su efecto en la
emulsificación
US
Sistema
bifásico
Agua Solvente
Efectos
cavitacionales Emulsión
(< 1 µm)
Transferencia de masa
Superficie de contacto
Tiempos de extracción
Metodología
Muestra
filtrada
Remoción
sobrenadante
10 mL de muestra +
500 µL NaCl 6,15
mol L-1 + 100 L de
CHCl3
USAEME, 5
min 35 °C
Emulsión
Centrifugación,
3500 rpm 2 min
Inyección
Análisis
GC-MS/MS
Agitación, 2 seg
40 kHz,
potencia
600W
USAEME: Microextracción en fase líquida emulsificada por ultrasonido
Condiciones de separación y determinación
mediante GC-MS/MS
Columna: VF-5ms (5% fenil y 95 % dimetilsiloxano) 30 m x 0,25 mm, 0,25 µm espesor de fase
estacionaria, T inyección: 300 °C modo splitless, Velocidad de flujo He: 1 mL min-1
Programa de
temperatura
Temperatura (°C) Velocidad de incremento
(°C min-1)
Tiempo a temperatura
constante (min)
150 0
250 15 0
300 10 10
Analito tR
’
(min)
Rango
m/z
Ión
Precursor
(m/z)
Iones de
Cuantificación
(m/z)
Ventana de
aislamiento (m/z)
Nivel de
excitación (m/z)
BDE-47 0,82 300-500 486 324+326+328 8 214,6
BDE-100 0,93 380-580 566 402+404+406 8 250,0
BDE-99 0,96 380-580 566 402+404+406 8 250,0
BDE-153 1,11 400-650 644 482+484+486 8 284,5
tR’: tiempo de retención relativo al tiempo de retención del estándar interno PCB-209 (IS)
Espectro MS BDE-47
Espectro MS/MS BDE-47
Estudio de variables
Tipo y volumen de solvente de extracción
Presión de vapor CHCl3 → emulsificación
10 mL solución patrón 1 ng mL-1 PBDEs
0
20
40
60
80
100
C2HCl
3CHCl
3
Re
sp
ue
sta
re
lati
va
(%
)
Solvente de extracción
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
CCl4
Tiempo de extracción Temperatura de extracción
10 20 30 40 50 60 70 80
30
40
50
60
70
80
90
100
Re
sp
ue
sta
re
lati
va
(%
)
Temperatura de extracción (°C)
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Viscosidad
CHCl3
Solubilidad de PBDEs
en la fase acuosa
Estudio del tiempo de centrifugación: 2 – 15 min (3500 rpm). No se observaron
diferencias significativas. Tiempo seleccionado: 2 min
10 mL solución patrón 1 ng mL-1 PBDEs, solvente de extracción 100 µL CHCl3,
USAEME 5 min 35 °C
0 2 4 6 8 10 12 14 160
20
40
60
80
100
Re
sp
ue
sta
re
lati
va
(%
)Tiempo de extracción (min)
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Emulsifi-
cación
0,0 0,5 2,5 3,0 3,510
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Re
sp
ue
sta
re
lati
va
(%
)Concentración NaCl (mol L
-1)
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Modo de emulsificación
Sonicado Agitación manual
Aplicación 5 min
RR%
RSDs
RR%
RSDs
Microgotas
Fuerza iónica
Coeficientes de partición
Viscosidad
Absorción de las ondas
US en el medio viscoso
Emulsificación
Fuerza iónica
seleccionada: 500 µL
NaCl 6,15 mol L-1
Efecto del pH: pH 2 – 12, no se observaron cambios
significativos
Muestras reales
0,01 a 1,5 mol L-1
Cifras de mérito analítico
PBDE RSD
(%) FP
Rango lineal
(pg mL-1) r2
LOD
(pg mL-1)
BDE-47 8,3 333 5– 5000 0,9987 2
BDE-100 9,4 328 5– 5000 0,9988 2
BDE-99 9,8 324 5–10000 0,9984 1
BDE-153 10,4 319 5–10000 0,9985 1
Intervalo de confianza 95 %; n=5.
Eficiencia de extracción: > 99 % para todos los analitos 0C
CFP ext
M. Polo et al. Analytical Chemistry 76 (2004) 1054-1062
J.X. Wang et al. Journal of Chromatography A 1137 (2006) 8-14
Y. Li et al. Analytica Chimica Acta 615 (2008) 96-103
0,02 - 0,20 SPME-GC-MS/MS
3,6 - 8,6 SPME-GC-ECD
32 - 52 DLLME-HPLC-VWD
4 - 20 SPME-GC-MS/MS
7 - 9 SPME-GC-ECD
3,8 - 6,3 DLLME-HPLC-VWD
R% satisfactorias→Cuantificación por calibración externa
utilizando soluciones patrones de PBDEs preparadas en CHCl3
Estudio de recuperación y análisis de muestras
BDE
Agua corriente Agua de lago Agua de río
Nivel
Base
10 pg mL-1 50 pg mL-1
Nivel
Base
10 pg mL-1 50 pg mL-1
Nivel
Base
10 pg mL-1 50 pg mL-1
Ea R%b Ea R%b Ea R%b Ea R%b Ea R%b Ea R%b
47 nd 9,7±2,0 97 48±4 96 nd 10,0±2,0 100 51±4 102 nd 10,3±1,5 103 52±3 104
100 nd 10,5±2,5 105 53±5 106 nd 9,8±1,5 98 52±2 104 nd 10,1±1,5 101 53±3 106
99 nd 10,1±2,0 101 51±5 103 nd 9,7±2,0 97 53±2 106 nd 9,8±2,0 98 53±2 106
153 nd 9,8±2,5 98 48±5 97 nd 9,5±2,5 95 48±5 96 nd 10,1±2,0 101 50±4 100
a E: Encontrado. Resultados expresados como n=3; Intervalo de confianza, 95 %; pg mL-1.
nd: inferior al límite de detección
b R%: Recuperación=[(Encontrado - Nivel base)/Agregado]x100
;n
SDtx
0 2 4 6 8 10 12 14 160
3
6
9
12
15
Tiempo (min)
BDE47
BDE100BDE99
BDE153
I.S.
Agua del río Las Tunas, Tupungato, Mendoza adicionada
con 10 ng mL-1 PCB-209 (IS) y 50 pg mL
-1 de PBDEs
0
3
6
9
12
15
I.S.
Cu
en
tas (
x 1
03)
Agua del río Las Tunas, Tupungato, Mendoza
adicionada con 10 ng mL-1 PCB-209 (IS)
EIC para 324, 326, 328, 402, 404, 406, 426, 428, 430, 482, 484, 486 y 496 m/z
Conclusiones parciales
La USAEME resultó una alternativa original, simple, eficiente
y de bajo costo para la extracción y preconcentración de
vestigios de PBDEs en muestras de agua
La reducción del consumo de solventes y reactivos, y consecuentemente desechos, conduce a una metodología
de bajo costo y ambientalmente sustentable
EXTRACCIÓN Y PRECONCENTRACIÓN DE
PBDEs EN MUESTRAS DE AGUA MEDIANTE
EXTRACCIÓN POR PUNTO NUBE Y
RETROEXTRACCIÓN ASISTIDA POR
ULTRASONIDO
•Extracción por punto nube (CPE)
•Solventes ecológicos
•Retroextracción asistida por ultrasonido (UABE)
•Análisis de agua y suelo
GC?
Análisis instrumental
Extracción cloud point
vs.
Extracción L-L
Miniaturización del
sistema de extracción/
preconcentración
Capacidad de
preconcentración
Eficiencia de
extracción Tiempos de
extracción
Consumo de
solventes
LC CE
Metodología
CPE, 5 min
80 °C
Muestra
filtrada 10 mL de muestra + 400 µL NaCl 6,15
mol L-1 + 500 µL solución citrato 0,1
mol L-1 + 40 µL Tritón X-114 100 g L-1 Agitación, 2 seg
Centrifugación,
3500 rpm 2 min.
0°C 3 min
Remoción
sobrenadante
50 µL
Isooctano
UABE, 5 min
Inyección
Análisis
GC-qMS
Analitos tR’ (min) IP (m/z) IC (m/z)
BDE-47 0,64 486 484; 326
BDE-100 0,80 404 564; 406
BDE-99 0,84 404 564; 406
BDE-153 1,09 484 644; 486
IP: ión cuantificación; IC: ión de confirmación
CPE: extracción por cloud point
UABE: Retroextracción asistida por ultrasonido
Estudio de variables
Tipo de tensoactivo y concentración
10 mL solución patrón 1 ng mL-1 PBDEs, 100 µL
tensoactivo, CPE 10 min 80 °C
0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,0050
60
70
80
90
100
Re
sp
ue
sta
re
lati
va
(%
)
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Tritón X-114 (g L-1
)
[Tritón X-114]:
0,4 g L-1
Factor de
preconcentración
Tritón X-100 Tritón X-114 PONPE 7.5
Sistema bifásico Emulsión
60 µL 30 µL
Volumen de
solvente UABE
Naturaleza de la solución reguladora
sin buffer Citrato pH 5.6 Acetato pH 4 Fosfato pH 7 Borato pH 9.20
20
40
60
80
100
Re
sp
ue
sta
re
lati
va
(%
)
Solución reguladora
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Modificación de propiedades micelares
Efectos en la solubilización
micelar de los analitos
OH
O
OH
O OH
OH
O
Interacciones puente H
estabilizantes con
grupos de Tritón X-114
Estudio del pH: pH 2 – 12, no se observaron cambios significativos
Estudio de la concentración de citrato: 2,5 x 10-3 a 0,5 mol L-1. Resultados óptimos para [ ] > 4 x
10-3 mol L-1. Condición seleccionada: 500 µL solución citrato 0,1 mol L-1
10 mL solución patrón 1 ng mL-1 PBDEs, 100 µL Tritón X-114, CPE 10 min 80 °C
Temperatura y tiempo de equilibración
Temperatura Tiempo
Deshidratación micelar Volumen de fase
tensoactivo
40 50 60 70 80 9020
30
40
50
60
70
80
90
100
Re
sp
ue
sta
re
lati
va
(%
)
Temperatura (°C)
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Tiempos de extracción: 3 – 20 min.
Tiempo seleccionado: 5 min. Para
tiempos ↑ no se observaron cambios
significativos
Estudio del efecto de la concentración
salina del medio: 0 – 3,4 mol L-1.
Concentración salina seleccionada:
0,4 mol L-1
10 mL solución patrón 1 ng mL-1 PBDEs,
500 µL buffer citrato 0,1 mol L-1,40 µL
Tritón X-114, CPE 10 min 80 °C
Tipo de solvente y volumen UABE
Isooctano Hexano Eter0
20
40
60
80
100
Re
sp
ue
sta
re
lati
va
(%
)
Solvente UABE
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Efecto del tiempo UABE: 1 – 15 min
Resultados óptimos: 4 min Respuestas relativas máximas
10 mL solución patrón 1 ng mL-1 PBDEs, 400 µL 6,15 mol L-1 NaCl, 500 µL
solución citrato 0,1 mol L-1 pH 5,6 y 40 µL Tritón X-114 100 g L-1, CPE 7 min 80 °C
0
20
40
60
80
100
50 100 150 200 250 300 350 4000
50
100
150
200
250
Fa
cto
r d
e p
reco
nce
ntr
ació
n
Volumen de isooctano adicionado (L)
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Re
sp
ue
sta
re
lati
va
(%
)
Cifras de mérito analítico
PBDE RSD
(%) FP
Rango lineal
(pg mL-1) r2
LOD
(pg mL-1)
BDE-47 4,2 250 5 - 150 0,9989 1,2
BDE-100 6,2 250 4 - 150 0,9987 1,0
BDE-99 6,9 250 6 - 150 0,9992 1,5
BDE-153 8,3 250 7 - 150 0,9994 2,0
Intervalo de confianza 95 %; n=5.
Eficiencia de extracción: > 99 % para todos los analitos 0C
CFP ext
R% satisfactorias→Cuantificación por calibración externa
utilizando soluciones patrones de PBDEs preparadas en isooctano
Estudio de recuperación y análisis de muestras
BDE
Agua corriente Agua de lago Agua de río
Nivel
Base
10 pg mL-1 50 pg mL-1 Nivel
Base
10 pg mL-1 50 pg mL-1 Nivel
Base
10 pg mL-1 50 pg mL-1
Ea R%b Ea R%b Ea R%b Ea R%b Ea R%b Ea R%
b
47 nd 9,9 ± 1,2 99 49,0 ± 5,1 98 nd 10,6 ± 1,3 106 52,5 ± 5,5 105 nd 10,8 ± 1,3 108 53,0 ± 5,5 106
100 nd 10,9 ± 1,7 109 52,0 ± 8,0 104 nd 9,8 ± 1,5 98 51,0 ± 7,8 102 nd 10,3 ± 1,6 103 52,0 ± 8,0 104
99 nd 10,2 ± 1,7 102 49,5 ± 8,5 99 nd 9,7 ± 1,7 97 53,5 ± 9,2 107 nd 9,7 ± 1,7 97 51,0 ± 8,7 102
153 nd 9,7 ± 2,0 97 48,0 ± 9,9 96 nd 9,9 ± 2,0 99 48,5 ± 9,9 97 nd 10,4 ± 2,1 104 48,5 ± 9,9 97
a E: Encontrado. Resultados expresados como n=3; Intervalo de confianza, 95 %; pg mL-1.
nd: inferior al límite de detección
b R%: Recuperación=[(Encontrado - Nivel base)/Agregado]x100
;n
SDtx
Conclusiones parciales
La metodología desarrollada es eficiente, robusta, rápida y simple para la extracción y preconcentración de vestigios de
PBDEs en muestras de agua
La reducción del consumo de solventes y reactivos, mediante la utilización de solventes alternativos, sumado a la
miniaturización, brindó una metodología de bajo costo y ambientalmente sustentable
La introducción de la UABE permitió retroextraer los PBDEs y realizar su determinación satisfactoria en el GC-qMS, sin evidencias de deterioro en la eficiencia de la cromatografía
LIXIVIACIÓN ASISTIDA POR ULTRASONIDO,
EXTRACCIÓN EN FASE SÓLIDA DISPERSIVA Y
MICROEXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO PARA
LA EXTRACCIÓN, LIMPIEZA Y
PRECONCENTRACIÓN DE PBDEs EN
SEDIMENTOS
•Lixiviación asistida por ultrasonido (USAL)
•Extracción en fase sólida dispersiva (DSPE)
•Microextracción líquido-líquido dispersiva (DLLME)
•Análisis de sedimentos
USAL Presión y
temperatura Penetración del
solvente en la matriz
Transporte de los
componentes solubilizados
DSPE QuEChERS
Extracción exhaustiva
(no selectiva)
Rápida
Simple
Económica
Eficiente
Robusta Segura
DLLME Selectividad en
muestras complejas
Sin separación
de fases
Sistema ternario
Solvente de extracción
Solvente dispersante
Fase acuosa
“Qu”
“E”
“Ch”
“E”
“R” “S”
Metodología
0,25 g sedimento
+ 1,5 mL acetona
Análisis
GC-MS/MS
USAL, 6 ciclos de 5
min, 35 °C
Agitación,
30 seg
Centrifugación,
3500 rpm 2 min
1,2 mL
extracto
0,1 g sílica
activada
DSPE
DLLME, 5
min 35 °C
5 mL agua + 1 mL
de extracto acetona
+ 60 µL CCl4
Agitación, 5 seg
Inyección
USAL: Lixiviación asistida por ultrasonido
DSPE: Extracción en fase sólida dispersiva
DLLME: Microextracción líquido-líquido dispersiva
Estudio de variables USAL-DSPE
Solvente USAL Volumen de solvente USAL
0,25 g de sedimento 50 ng g-1, USAL
radiación continua, 40 min. DSPE: 0,15 g C18
Solvente dispersante
DLLME
Afinidad por
los PBDEs
Miscible y polar
Acetonitrilo
Acetona
Metanol
0 20 40 60 80 100
Respuesta relativa (%)
So
lve
nte
US
AL
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Eficiencia de
extracción Efecto de dilución
3,2
3,6
4,0
4,4
4,8
0
20
40
60
80
100
6,05,04,03,02,0
Re
sp
ue
sta
re
lati
va
(%
)
Volumen de solvente USAL (mL)
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
1,51,0
ng BDE47
ng BDE100
ng BDE99
ng BDE153
Ma
sa
PB
DE
s (
ng
)
Extracción en fase sólida dispersiva
0 20 40 60 80 100
Respuesta relativa (%)
Ad
so
rbe
nte
DS
PE
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Sílica activada
C18
PSA
Sin limpieza
Selectividad y
sensibilidad
0,25 g de sedimento 50 ng g-1, USAL 1,5 mL acetona, radiación
continua 40 min. DSPE: 0,1 g de cada adsorbente.
Tiempo y modo
de extracción USAL
6 ciclos de 5 min
3 ciclos de 10 min
2 ciclos de 15 min
30 min continuo
0 20 40 60 80 100
Respuesta relativa (%)
Mo
do
US
AL
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Eficiencias de extracción
Transferencia de masa
0,25 g de sedimento 50 ng g-1, USAL 1,5
mL acetona. DSPE: 0,1 g sílica activada
Temperatura USAL
10 20 30 40 500
20
40
60
80
100
Re
sp
ue
sta
re
lati
va
(%
)
Temperatura USAL (°C)
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Estudio de variables DLLME
Solvente y volumen de extracción
0 20 40 60 80 100
CCl4
CHCl3
Respuesta relativa (%)
So
lve
nte
de
ex
tra
cció
n
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
C2HCl
3
-Dispersión satisfactoria
-Sistema bifásico
Apolaridad
Inmiscibilidad en agua
Afinidad por los analitos
Compatibilidad con GC
30 60 90 120 150 180 2100
20
40
60
80
100
Re
sp
ue
sta
re
lati
va
(%
)Volumen de solvente de extracción (L)
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
EE% Dilución
Efecto del volumen adicional de solvente
dispersante: 0 – 1 mL acetona.
0 a 0,5 mL resultados óptimos. Volúmenes
mayores generaban < Respuestas relativas →
↑ Solubilidad de PBDEs en la fase acuosa
Temperatura DLLME
Efecto del tiempo DLLME: 0 – 15 min
Resultados óptimos: 5 min, equilibrio térmico y dispersión satisfactoria del solvente de
extracción
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
40
60
80
100
Re
sp
ue
sta
re
lati
va
(%
)
Temperatura DLLME (°C)
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Viscosidad
CCl4
Dispersión
Solubilidad de
PBDEs
Transferencia de masa
Cifras de mérito analítico
PBDE RSD
(%) r2
Rango lineal
(ng g-1)
LOD
(ng g-1)
LOD Soxhlet
(ng g-1)
BDE-47 4,7 0,9992 0,07-1000 0,02 0,04
BDE-100 7,3 0,9996 0,09-1000 0,03 0,05
BDE-99 5,5 0,9996 0,10-1000 0,03 0,07
BDE-153 9,8 0,9991 0,19-1000 0,06 0,08
Intervalo de confianza 95 %; n=5
test-t para dos muestras con un 95 % de nivel de
confianza
Curva en matriz Comparación con una
metodología de Referencia
LODs estadísticamente
comparables
Estudio de recuperación y análisis de muestras Muestras de diferente naturaleza y composición:
Muestra 1: corriente arriba Río Mendoza, %TOC: 0,19
Muestra 2: corriente abajo Canal Pescara, % TOC: 4,61
Muestra 3: lago de la ciudad de Mendoza, % TOC: 2,16
BDE
Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3
Nivel
Base
0,25 ng g-1 1 ng g-1
Nivel
Base
0,25 ng g-1 1 ng g-1
Nivel
Base
0,25 ng g-1 1 ng g-1
Ea R%b Ea R%b Ea R%b Ea R%b Ea R%b Ea R%b
47 nd 0,21±0,03 84 1,12±0,13 112 0,32±0,04 0,20±0,04 80 0,80±0,09 80 nd 0,23±0,03 92 1,03±0,12 103
100 nd 0,22±0,03 88 1,04±0,19 104 0,22±0,04 0,21±0,04 84 0,91±0,16 91 nd 0,27±0,05 108 0,89±0,16 89
99 nd 0,27±0,04 108 1,08±0,15 108 0,26±0,05 0,20±0,03 80 0,83±0,11 83 nd 0,25±0,03 100 0,91±0,12 91
153 nd 0,24±0,06 96 0,98±0,24 98 0,26±0,06 0,22±0,07 88 0,92±0,22 92 nd 0,26±0,06 104 1,11±0,27 111
a E: Encontrado. Resultados expresados como n=3; Intervalo de confianza, 95 %; pg mL-1.
nd: inferior al límite de detección
b R%: Recuperación=[(Encontrado - Nivel base)/Agregado]x100
;n
SDtx
Soxhlet-SPE-GC-MS/MS
0,40±0,05
0,25±0,05
0,31±0,04
0,29±0,06
test-t para dos muestras con un 95 %
de nivel de confianza
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
0
100
200
300
400
500
600
Muestra 2 (5 ng g-1 IS) analizada
con Soxhlet-SPE-GC-MS/MS
BDE153
IS
BDE99
BDE100
BDE47
Tiempo (min)
Cuentas
0
100
200
300
400
500
600
BDE47
BDE100
BDE99
IS
BDE153
Muestra 2 (5 ng g-1 IS) analizada
con USAL-DSPE-DLLME-GC-MS/MS
EIC para 324, 326, 328, 402, 404, 406, 426, 428, 430, 482, 484, 486 y 496 m/z
Conclusiones parciales
La metodología desarrollada es eficiente y rápida para la extracción y preconcentración de vestigios de PBDEs en
muestras de sedimentos
La validación satisfactoria mediante la comparación con una técnica de extracción de referencia (Soxhlet), demostró la
aplicabilidad de la metodología propuesta
El acoplamiento USAL-DSPE permitió incrementar la selectividad y sensibilidad de la metodología; posibilitando la aplicación de DLLME en matrices complejas de sedimentos
DETERMINACIÓN DE PBDEs EN MUESTRAS
BIOLÓGICAS Y ALIMENTICIAS UTILIZANDO
EXTRACCIÓN EN FASE SÓLIDA DISPERSIVA
COMO NOVEDOSA TÉCNICA DE LIMPIEZA DE
EXTRACTOS
•Limpieza de extractos
•Extracción en fase sólida dispersiva (DSPE)
•Análisis de muestras biológicas y alimenticias
Muestras biológicas
Sensibilidad
instrumental Extracción exhaustiva
Lípidos y
proteínas
DSPE
vs.
SPE
Limpieza y
recuperaciones comparables
Sustentabilidad
ambiental
Capacidad de
adsorción/g adsorbente
Metodología
Análisis
GC-MS/MS
Centrifugación,
3500 rpm 2 min
500 µL Hex +
0,20 g C18
Agitación,
10 seg
Inyección
1 g de muestra + 4 g
sulfato de sodio anhidro Muestra homogeneizada
+ 8 mL Hex:DCM (8:2)
USAL, 30 min
5 mL
sobrenadante
Evaporación
a sequedad
Agitación,
30 seg
DSPE
Estudio de variables
Modo de extracción
PBDEs → interacción con
lípidos no polares
Solvente de extracción
Hex
Hex-DCM (8:2)
Hex-DCM-ace (4.5:4.5:1)
Hex-ace (8:2)
0 20 40 60 80 100
Respuesta relativa (%)
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Efecto del volumen de solvente de extracción: 5 –
16 mL Hex-DCM (8:2). Volumen seleccionado: 8 mL
Efecto del tiempo USAL: 0 – 60 min. Valores
máximos de Respuesta relativa→30 min, después
de lo cual permanecían invariantes.
1 g de muestra 20 ng g-1 de PBDEs. DSPE: 0,25 g C18
USAL Vórtex Manual0
20
40
60
80
100
Re
sp
ue
sta
re
lati
va
(%
)
Modo de extracción
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Eficiencia US en la
destrucción de la matriz
Limpieza
Tipo de adsorbente DSPE
Efecto de la cantidad de adsorbente: 0,05 –
0,50 g C18. Valores máximos de Respuesta
relativa → 0,20 g
•Comparación con el formato SPE usando
el mismo adsorbente DSPE
•Comparación con método destructivo de
lípidos utilizando ácido sulfúrico 40 %
10 11 12
0
800
1600
2400 Acido sulfúrico 40 % p/v
Acido sulfúrico 40 % p/v y DSPE
DSPE sin ácido sulfúrico 40 % p/v
SPE con 0,2 g C18
BDE-153
BDE-99BDE-100
BDE-47
Cu
en
tas
Tiempo (min)
IS
TIC (Corriente total de iones)
1 g de muestra 20 ng g-1 de PBDEs.
USAL: 8 mL Hex-DCM (8:2), 30 min
Adsorción de interferentes (ácidos grasos,
triglicéridos, fosfolípidos y colesterol)
Florisil
Sílica neutra
C18
PSA
Alúmina neutra
Sin limpieza
0 20 40 60 80 100
Respuesta relativa (%)
Ad
so
rbe
nte
DS
PE
BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Cifras de mérito analítico
PBDE RSD
(%)
Rango lineal
(pg g-1)
LOD
(pg g-1)
BDE-47 8,7 53-500000 9
BDE-100 10,5 66-500000 17
BDE-99 9,3 89-500000 24
BDE-153 10,9 151-500000 44
Intervalo de confianza 95 %; n=5
Curva en matriz
Exactitud de la metodología
Material de referencia certificado, matriz de salmón (WELL-WMF-01)
BDE 47 BDE 100 BDE 99 BDE 1530
20
40
60
80
100
120
140
160
Co
nce
ntr
ació
n (
ng
g-1
)
Analito
Certificado
Medido
95 % de nivel de confianza
Validación de la metodología
•Comparación con técnica de limpieza SPE previamente reportada
BDE
USAL-DSPE-GC-MS/MS USAL-SPE-GC-MS/MS
Nivel base a
(pg g-1) R% b Nivel base a
(pg g-1) R% b
47 98 ± 12 85 ± 9 95 ± 19 81 ± 11
100 nq 79 ± 6 nq 76 ± 8
99 93 ± 16 84 ± 8 91 ± 22 83 ± 10
153 nd 77 ± 8 nd 74 ± 11
a Resultados expresados como n=3; Intervalo de confianza, 95 %;
pg g-1. Concentraciones adicionadas: 200, 250, 400 y 750 pg g-1 para
BDE-47, BDE-100, BDE-99 y BDE-153, respectivamente
nq: inferior al límite de cuantificación
nd: inferior al límite de detección
b R%: Recuperación= [(Encontrado-Nivel base)/Agregado]x100
Muestra de salmón rosado
;n
SDtx
test-t para dos muestras con un 95 % de nivel de confianza
Estadísticamente comparables
•Estudio de recuperación y análisis de muestras
Boga Patí Surubí Moncholo Salmón Pechuga
de pollo Huevo
% Lípidosc 7,8 6,7 3,9 9,2 8,7 2,5 11,8
BDE Ea Ra,b
(%) Ea
Ra,b
(%) Ea
Ra,b
(%) Ea
Ra,b
(%) Ea
Ra,b
(%) Ea
Ra,b
(%) Ea
Ra,b
(%)
47 nq 84 127±21 107 140±25 106 nd 89 98±12 85 nd 97 nd 79
100 nd 89 102±20 111 123±24 104 nd 83 nq 79 nd 104 nd 77
99 nd 81 118±23 114 nd 95 nd 79 93±16 84 nd 94 nd 76
153 nd 78 nd 98 nd 89 nd 78 nd 77 nd 91 nd 75
Concentraciones adicionadas: 200, 250, 400 y 750 pg g-1 para BDE-47, BDE-100, BDE-99 y BDE-153, respectivamente. a E: Encontrado. Resultados
expresados como n=3; Intervalo de confianza, 95 %; pg g-1 peso húmedo.
nq: inferior al límite de cuantificación
nd: inferior al límite de detección b R%: Recuperación= [(Encontrado-Nivel base)/Agregado]x100 C Determinado por gravimetría
;n
SDtx
Concentraciones inferiores a las reportadas
10 11 12
0
100
200
300
400
500 Muestra de patí adicionada
con 2 ng g-1
IS y 0,2 ng g-1
de BDEs
BDE-153
IS
BDE-99BDE-100
BDE-47
Tiempo (min)
Cu
en
tas
0
100
200
300
400
500
600
BDE-99
118 pg g-1
BDE-100
102 pg g-1
BDE-47
127 pg g-1
ISMuestra de patí adicionada
con 2 ng g-1
IS
EIC para 324, 326, 328, 402, 404, 406, 426, 428, 430, 482, 484, 486 y 496 m/z
Conclusiones parciales
La metodología propuesta es una alternativa conveniente para la preparación de muestras complejas debido a su
eficiencia analítica, escaso costo, simplicidad, robustez y exactitud
El reporte de contaminación con PBDEs en peces de nuestro país constituye un dato valioso en el establecimiento de
probables rutas de exposición a estas sustancias en países en desarrollo
La novedosa limpieza mediante DSPE brindó resultados satisfactorios, reduciendo los tiempos y costos inherentes a
las técnicas convencionales
CONCLUSIONES
GENERALES
Las metodologías desarrolladas brindan una solución concreta y eficiente a muchos de los inconvenientes que
surgen en el análisis de PBDEs
Se obtuvieron metodologías analíticas eficientes utilizando instrumentación y materiales de bajo costo, disponibles en laboratorios, sumado al reducido impacto ambiental de las
mismas
La utilización de novedosas técnicas de microextracción como USAEME, DLLME y CPE así como la limpieza DSPE posibilitó eficientes desarrollos analíticos ambientalmente
sustentables
PUBLICACIONES CIENTÍFICAS (CON REFERATO INTERNACIONAL)
PRESENTACIONES A REUNIONES CIENTÍFICAS
XXVII Congreso Argentino de Química Septiembre de 2008, Tucumán - Argentina
Microextracción en fase líquida emulsificada por
ultrasonido para preconcentración de éteres difenilos
polibromados y posterior análisis por GC-MS Ariel R. Fontanaa; Rodolfo G. Wuillouda,b, Luis D.
Martínezb,c; Jorgelina C. Altamiranoa,b
Aplicación de sistemas micelares organizados como
técnica de extracción y preconcentración para GC-
MS: análisis de PBDEs en muestras de agua Ariel R. Fontanaa; María F. Silvab,c; Rodolfo G.
Wuillouda,b, Luis D. Martínezd,b; Jorgelina C.
Altamiranoa,b
aLaboratorio de Investigaciones y Servicios Ambientales Mendoza
(LISAMEN), (CCT-CONICET-Mendoza), Av. Ruiz Leal S/N Parque General
San Martín, CC. 131, M 5502 IRA Mendoza, Argentina, bConsejo Nacional
de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), cArea de Química
Analítica, Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia, Universidad
Nacional de San Luis
aLaboratorio de Investigaciones y Servicios Ambientales Mendoza
(LISAMEN), (CCT-CONICET-Mendoza), Av. Ruiz Leal S/N Parque General
San Martín, CC. 131, M 5502 IRA Mendoza, Argentina, bConsejo Nacional
de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), cDepartamento de
Química Orgánica y Biológica de la Facultad de Ciencias Agrarias,
Universidad Nacional de Cuyo, dArea de Química Analítica, Facultad de
Química, Bioquímica y Farmacia, Universidad Nacional de San Luis
COLACRO XII, Latin American Congress of Chromatography and Related Techniques
Octubre del 2008, Florianópolis(SC) - Brazil
Micellar organized medium as extraction and
preconcentration technique for GC-MS: determination
of brominated flame retardants in water samples
Ariel R. Fontanaa; María F. Silvab,d; Fabio De Souza
Diasc; Rodolfo G. Wuillouda,d; Jorgelina C.
Altamiranoa,d
aLaboratorio de Investigaciones y Servicios Ambientales Mendoza, CCT - CONICET
- Mendoza- Argentina, bDepartamento de Química Orgánica y Biológica, Facultad de
Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Cuyo, Mendoza, Argentina, cUniversidade Federal da Bahia, Instituto de Química, Salvador, Bahia, Brazil, dConsejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)
2nd Latin American Pesticide Residue
Workshop. Food and Environment Junio del 2009, Santa Fe - Argentina
Simple approach based on dispersive liquid-liquid
microextraction technique for determination of
polibrominated flame retardants in water samples by
GC-MS/MS
Ariel R. Fontanaa; Rodolfo G. Wuillouda,b; Jorgelina C.
Altamiranoa,b
aLaboratorio de Investigaciones y Servicios Ambientales Mendoza (LISAMEN), CCT-
CONICET-Mendoza. P.O. Box 131, 5500 Mendoza, Argentina, bInstituto de Ciencias
Básicas, Universidad Nacional de Cuyo
V Congreso Argentino de Química Analítica Noviembre de 2009, Bahía Blanca - Argentina
Sensible determinación de éteres difenilos polibromados
en sedimentos mediante combinación de lixiviación
asistida por ultrasonido y microextracción líquido-líquido
dispersiva previo al análisis por GC-MS/MS
Ariel R. Fontanaa; Rodolfo G. Wuillouda,b; Jorgelina C.
Altamiranoa,b
aGrupo de Investigación y Desarrollo en Química Analítica (QUIANID), (LISAMEN,
CCT CONICET–Mendoza), bInstituto de Ciencias Básicas, Universidad Nacional de
Cuyo
5th International Symposium on Brominated
Flame Retardants Abril de 2010, Kioto - Japón
Dispersive solid-phase extraction followed by liquid-
liquid microextraction for extraction and
preconcentration of PBDEs from sediment samples
prior gas chromatography-mass spectrometry
Jorgelina C. Altamiranoa,b; Ariel R. Fontanaa; Rodolfo
G. Wuillouda,b
aGrupo de Investigación y Desarrollo en Química Analítica (QUIANID) (LISAMEN,
CCT CONICET – Mendoza), Av. Ruiz Leal S/N, Parque General San Martín, 5500
Mendoza, Argentina, bInstituto de Ciencias Básicas, Universidad Nacional de Cuyo.
Mendoza, Argentina
31st International Symposium on Halogenated Persistent Organic Pollutants – Dioxin 2011
Agosto de 2011, Bruselas - Bélgica
Novel clean-up technique based on dispersive solid-
phase extraction for the determination of
polybrominated diphenyl ethers in biological samples
Ariel R. Fontanaa; Luis D. Martinezb,c; Jorgelina C.
Altamiranoa,d
aGrupo de Investigación y Desarrollo en Química Analítica (QUIANID) (LISAMEN,
CCT CONICET – Mendoza), Av. Ruiz Leal S/N, 5500 Mendoza, Argentina, bFacultad
de Química, Bioquímica y Farmacia, Universidad Nacional de San Luis, Argentina, cINQUISAL-CONICET, Departamento de Química Analítica, Facultad de Química,
Bioquímica y Farmacia, Universidad Nacional de San Luis, Argentina, dInstituto de
Ciencias Básicas, Universidad Nacional de Cuyo, Argentina
Presentación oral
Agradecimientos
Gracias por su atención!!