Avaliação comparativa das estratégias para um aumento de sensibilidade em eletroforese capilar

A Eletroforese Capilar (CE) é uma técnica de separação baseada na migração diferenciada de compostos iônicos ou ionizáveis em um campo elétrico, proporcionando alta resolução, eficiência e rapidez de análise. Para preservar a alta resolução, o volume injetado deve ser pequeno (da ordem de nanolitros...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2001
Main Author: Maria de Lourdes Leite de Moraes
Orientador/a: Marina Franco Maggi Tavares
Banca: Emanuel Carrilho, Claudimir Lucio do Lago, Bronislaw Polakiewicz, Maria Olimpia de Oliveira Rezende
Format: Tese
Language:por
Published: Universidade de São Paulo
Programa: Química
Assuntos em Português:
Assuntos em Inglês:
Online Access:http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46133/tde-15022019-144605/
Resumo Português:A Eletroforese Capilar (CE) é uma técnica de separação baseada na migração diferenciada de compostos iônicos ou ionizáveis em um campo elétrico, proporcionando alta resolução, eficiência e rapidez de análise. Para preservar a alta resolução, o volume injetado deve ser pequeno (da ordem de nanolitros), o que dificulta a análise de compostos em baixos níveis de concentração. O diminuto caminho óptico definido pelo diâmetro interno do capilar, associado ao pequeno volume injetado, compromete a detecção, principalmente quando se utiliza a absorbância em linha. Várias estratégias têm sido descritas para melhorar a sensibilidade em eletroforese capilar. Neste trabalho, as estratégias de pré-concentração (\"stacking\", amplificação de campo, isotacoforese, cela óptica de alta sensibilidade e extração em fase sólida em linha) foram aplicadas a dois sistemas químicos: o ácido tereftálico (matéria prima importante utilizada na síntese de poliésteres) e o besilato de atracúreo (um agente bloqueador neuromuscular), avaliando-se comparativamente os resultados. O primeiro sistema não se mostrou adequado para tai fim, pois o ácido tereftálico apresenta baixa solubilidade em água, sendo necessário adicionar hidróxido de sódio para dissolvê-lo, o que produzia um meio de alta condutividade, inviabilizando algumas das estratégias de pré-concentração. Porém, como o controle de impurezas no ácido tereftálico é de interesse industrial foi desenvolvido um método para a análise simultânea dos subprodutos principais: o ácido carboxibenzaldeído (4-CBA) e o ácido p-toluóico (pTO), que são controlados industrialmente por polarografia e cromatografia à gás, respectivamente. As análises foram realizadas em lotes industriais do ácido tereftálico cru (CTA) e do ácido tereftálico altamente purificado (PTA). As concentrações de 4-CBA e p-TOL (determinadas por CE) em ambos, CTA e PTA, estão de acordo com as especificações do produto. As análises mostraram a viabilidade da determinação das impurezas, sendo identificados ainda o ácido benzóico (BZ) e o 4-hidroximetilbenzóico (HMB). O segundo sistema químico escolhido, o besilato de atracúreo, foi adequado para avaliar as várias estratégias de pré-concentração, pois este composto é solúvel em água. A apresentação comercial deste produto consiste na mistura de três isômeros (cis-cis, cis-trans e trans-trans), cada um exibindo uma potência bloqueadora neuromuscular particular. Primeiramente foi desenvolvido um método para a separação dos três isômeros por CE e depois foi feito um estudo das impurezas presentes no sistema, avaliando-se a temperatura e o tempo de estocagem. Foram identificadas duas impurezas no composto: a laudanosina e o monoquaternário ácido. Foi escolhido o pico da laudanosina para avaliar as estratégias de aumento de sensibilidade devido este ser o principal composto de decomposição do atracúreo. O aumento de sensibilidade foi calculado em termos de ganho em sinal-ruído (S/R). O melhor resultado de aumento de sensibilidade para o \"stacking\" mediado por força iônica foi quando se dissolveu a amostra em água e comparou-se à mesma amostra dissolvida no tampão de corrida (o ganho em S/R foi da ordem de 25 vezes). Para as demais estratégias, a referência de partida foi uma amostra já dissolvida em água. Dentre todas as estratégias avaliadas, o maior ganho em sensibilidade foi obtido com os pré-concentradores (22,5 vezes de aumento em sinal-ruído (S/R)), mas a dificuldade de confecção não os tornam atrativos para as análises. A isotacoforese proporcionou o segundo maior aumento (7,6 vezes), comparável ao aumento de sensibilidade em campo amplificado (7,5 vezes) quando se utilizou um tampão com alta concentração de sal. Este ganho foi melhor que o da cela HS que teve aumento de 2,9 vezes em SIR, sugerindo que estas técnicas de pré-concentração podem ser utilizadas com vantagem em relação à cela HS proporcionando baixo custo. O aumento de sensibilidade não foi tão expressivo no \"stacking\" por injeção de grande volume (1,1), mas pode ser melhorado se o capilar inteiro for preenchido com a amostra.
Resumo inglês:Capillary Electrophoresis (CE) is a separation technique based on differential migration of ionic compounds in a electric field, providing high efficiency, resolution and faster analysis. To preserve high resolution, the injected volume must be small (nanoliters), which compromises the analysis of samples components in a low concentration level. The little pathlenght defined by the capillary internal diameter and a small injected volume, place a large demand on detection, especially when on-line absorbance detectors is used. Some strategies have been described to improve the capillary electrophoresis sensitivity. At this work, preconcentration techniques (stacking, field amplification, isotachophoresis, high sensitivity optical cell, and on line solid extraction) were applied to two chemical systems: terephthalic acid (an important raw material used in a polyester synthesis) and atracurium besylate (a neuromuscular blocking agent), and the results were comparatively evaluated. The first selected system was not suitable for this purpose, due to poor solubility of terephthalic acid in water. lt was necessary to work with solutions of crude and purified products prepared in 0.15 mol /L NaOH and that produced a high conductivity medium, jeopardizing some preconcentration techniques. However, since impurities control in terephthalic acid is of industrial interest, it was developed a method to simultaneously analyze major byproducts: 4-carboxybenzaldehyde (4-CBA) and toluoic acid (pTO), industrialy controlled by polarography and gas chromatography, respectively. Analysis were conducted in industrial batches of crude terephthalic acid (CTA) and highly purified terephthalic acid (PTA). Concentrations of 4-CBA and p-TOL, in both, CTA and PTA, were in agreement with product specification. The results showed the viability to determine several impurities using CE. Additionally, two other contaminants, benzoic acid (BZ) and 4-hydroxymethyl benzoic acid (HMB), were identified. The second selected system, atracurium besylate, was useful to evaluate some preconcentration strategies, because of this water solubility and ionic character. Commercial presentation of this pharmaceutical consists in a mixture of three isomers (cis-cis, cis-trans e trans-trans), which one presenting a particular neuromuscular potency. First, it was developed a method to separate the three isomers by CE and then a study of the product impurities was conducted, evaluating the temperature tolerance and shelf life. Laudanosine and a monoquaternary acid were identified impurities in the pharmaceutical. Laudanosine was selected for the evaluation of preconcentration techniques because it is the major decomposition product of atracurium besylate. Sensitivity enhancement was calculated in terms of signal-noise increase (S/R). The best results of enhancement sensitivity with \"stacking\" mediated by ionic strange was obtained when the sample was dissolved in water and it was compared to the same sample dissolved in a running buffer (signal-noise increase was 25 times). To the other strategies, the reference sample was dissolved in water). Among all evaluated strategies, the major sensitivity enhancement was obtained with preconcentrators (22,5 times), but its difficult manufaturing makes them not attractive for routine analysis. Isotachophoresis, the second best in terms of signal-noise (S/R) values (7,6 times), was comparable to field amplification sensitivity enhancement (7,5 times), when buffers with high salt concentration were used. Its enhancement was better than that of HS cell, that was signal-noise increase of 2,9 times), suggesting that these preconcentration techniques can be used with advantage in relation to HS cell providing low cost. Sensitivity enhancement was not expressive, in the large injection volumes strategy (1, 1 times), but it can be improved if the whole capillar1 is filled with sample.