SPME
La microextracción en fase sòlida (MEFS) o SPME (per les seues sigles en anglés) és una tècnica utilisada en l'anàlisis químic per a extraure diferents substàncies per a la seua posterior identificació. Habitualment s'utilisa una fibra de sílice fosa coberta en un material polimèric no volàtil que permet l'extracció d'analitos orgànics directament de mostres, acuosas o gaseoses i que posteriorment poden ser desorbidas i analisades per mig de tècniques cromatogràfiques. La fibra extractora es monta en un soport que és molt semblat a una cheringa ordinària. Esta tècnica combina al mostreig i a la preconcentración de la mostra en un sol pas.[1] Va ser desenrollada a principis dels anys noranta per l'equip del Dr. J. Pawliszyn en l'Universitat de Waterloo.[2]Esta tècnica nova i relativament econòmica es pot implementar tant en el laboratori com en el camp i no requerix l'us de solvents.
Fonament
[editar | editar còdic]La tècnica de microextracción en fase sòlida (SPME) es basa en la retenció dels analitos de la mostra en un material sorbente i la seua posterior desorción per a anàlisis cromatogràfic. En el cas d'esta tècnica d'extracció i anàlisis, el terme sorbente implica l'ocupació tanta de mecanismes d'adsorció com d'absorció durant el procés d'extracció dels analitos. El material sorbente pot estar dispost en una fibra, en una barra, o en un tubo. La forma habitual es basa en l'ocupació d'una fibra de sílice fosa, d'aproximadament un centímetro de llongitut, recoberta de el material sorbente en la que es retenen els analitos en posterior desorción i determinació per mig d'cromatografía de gasos (també per mig de HPLC). La fibra en el seu recobriment es monten sobre un soport rígit, protegida per una agulla similar a les hipodérmicas, la funció de les quals, ademés de la protectora, és la de permetre perforar el tancament de goma de silicona de l'injector en el cromatògraf de gasos.[3]El material sorbente pot estar format per un polímero líquit fortament unit a un soport sòlit (fase lligada), en el cas de la qual predomina l'extracció per mig de mecanismes d'absorció i repartiment o un adsorbent sòlit d'alta porosidad, en lo que el mecanisme predominant per a la separació del solut és l'adsorció. Esta capa pot extraure diferents tipos de molècules, volàtils o no volàtils, de diferents tipos de mijos en fase líquida o gaseosa. La cantitat de molècules extretes per la fibra és proporcional a la seua concentració en la mostra i depén del valor de la constant d'equilibri (coeficient de partició o relació de distribució) del analito entre la mostra i el material que recobrix la fibra; sempre i quan s'alcance l'equilibri termodinàmic. En cas que l'extracció es realise en temps curts l'agitació manual de la mostra accelera el procés d'extracció.[4]
El procediment operatorio consistix en introduir la fibra en la mostra líquida o en un espai-cap durant el temps necessari per a assegurar que s'establix l'equilibri entre els soluts orgànics adsorbidos i els presents en la mostra. Una volta transcorregut el temps de mostreig, la fibra és transferida al port d'injecció de l'instrument de separació (generalment un aparat d'cromatografía de gasos, encara que també pot ser un cromatògraf de líquits d'alta eficàcia, HPLC), a on la desorción de les molècules té lloc, passant els analitos en la fase mòvil, per a la seua separació i anàlisis.[5] En SPME, els analitos no s'extrauen cuantitativamente de la matriu, pero si es mantenen les condicions de pressió, temperatura i volum de mostra, la cantitat de solut determinada per a cada analito és proporcional a la concentració d'estos en la mostra, sempre que s'alcance l'equilibri entre la fase sòlida i la mostra. Si el mecanisme predominant és l'absorció, esta proporcionalitat es pot expressar per mig d'una equació llineal:
a on n és la cantitat de analito absorbit; C0 la concentració de analito en la mostra; VF el volum de recobriment de la fibra i Keq la constant d'equilibri (o distribució fibra/dissolució)
a on CF correspon a la concentració de analito en el material sorbente de la fibra i Cm la concentració en la mostra. Òbviament, quant major siga la constant de distribució, Keq major és la cantitat de analito absorbit en la fibra. Per a volums grans de mostra, la cantitat de analito retingut no depén del volum de mostra. En conseqüència, la tècnica és ideal per a mostreig in situ en mig ambient, per eixemple en espais d'aire oberts o en aigua de llac. El temps necessari per a alcançar el equilibri es pot reduir sometent la fibra (o la mostra líquida) a agitació. També per mig de control de la temperatura, força iònica o pH.[3]
Característiques de la fibra
[editar | editar còdic]La fibra utilisada per a l'extracció en fase sòlida sol tindre una llongitut entre un i dos centímetro i el volum de sorbente que recobrix dita fibra de sílice fosa sol ser inferior a un μL, en gruixa oscilant típicament entre 7 i 100 µm. Quant major és la gruixa, major és la cantitat de analito retingut. Gruixa grosses es usen per a retindre composts més volàtils. L'ocupació de gruixa fines presenten la ventaja de que la desorción és més completa i ràpida. Respecte a a el sorbente o fase extractora, esta es assembla a la fase estacionaria empleada en cromatografía de gasos; és dir polímero líquits d'alt pes molecular units químicament a la fibra, encara que també es poden utilisar sorbentes sòlits d'alta porosidad.[4]En l'actualitat existixen molts recobriment de fibra SPME disponibles comercialment que són combinacions de polidimetilsiloxano, divinilbenceno, carboxeno, poliacrilato i polietilenglicol, [6][7] lo que permet seleccionar la fibra més adequada per a cada cas, tenint en conte que la capa absorbent deu tindre una alta afinitat pels analitos objecte de l'anàlisis. En general, la polaridad de els analitos deu ser similar a la de la fibra usada; és dir, analitos poc polars es retenen millor sobre fibres no polars i viceversa. Depenent de les característiques dels analitos d'interés, certes propietats del recobriment milloren l'extracció, com la polaridad, la gruixa i l'àrea de superfície.[8] Aixina, les estructures polimèriques aumenten la superfície i per tant, la eficàcia de retenció; per eixemple, el polietilenglicol sobre polímero de divinilbenceno aumenta l'eficàcia d'extracció de molècules polars menudes.[3] Per últim, la matriu de la mostra també pot influir en l'adequada selecció del recobriment de la fibra. Segons el tipo de mostra i els analitos d'interés, és possible que la fibra dega tolerar l'immersió directa en ella.[6]
El método de MEFS resulta molt atractiu puix l'extracció es realisa de manera ràpida i pot ser portada a terme sense necessitat d'utilisar solvents. Ademés el llindar de detecció poden estar en l'orde de parts per trilló (ppt). La MEFS posseïx un gran potencial en aplicacions en el camp: el mostreig es pot portar a terme en llocs remots sense necessitat de que el personal tinga un alt nivell de experticia. Quan les mostres són almagasenades de manera adequada, estes poden ser analisades dies despuix del mostreig sense perdre cantitats significatives dels composts en qüestió.[9]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler and Stanley R. Crouch. (2015). Fonaments de química analítica, Cengage Learning, pp. 857. ISBN 978-607-519-937-6.
- ↑ Analytical Chemistry.62(19)
- 2145–2148.ISSN 0003-2700.doi:10.1021/ac00218a019.Consultat el 2025-01-25.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Pol Díez, Luis M. (2015). «Cap. 8.6. Microextracción en fase sòlida (SPME)», Fonaments d'cromatografía, Madrit: Dextra Editorial. ISBN 978-84-16277-58-2.
- ↑ 4,0 4,1 Pawliszyn, Janusz (1999). «Chap. 1. Quantitative Aspects of SPME», Applications of solid phase microextraction (en Anglés), Royal Society of Chemistry. ISBN 978-0-85404-525-9.
- ↑ Zhang, Chunlong (2007). «Chap. 7.3.3. Solid Phase Microextraction», Fundamentals of environmental sampling and analysis (en Anglés), Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-71097-4.
- ↑ 6,0 6,1 Analytical Chemistry.90(1)
- 302–360.ISSN 0003-2700.doi:10.1021/acs.analchem.7b04502.Consultat el 2025-01-27.
- ↑ Analytica Chimica Acta.610(1)
- 1–14.doi:10.1016/j.aca.2008.01.028.Consultat el 2025-01-27.
- ↑ Chemical Society Reviews.39(11)
- 4524.ISSN 0306-0012.doi:10.1039/c003335a.Consultat el 2025-01-27.
- ↑ Verma, Neeraj; Arya, Nikhilesh; Singh, {{{nom3}}} (2025). Solid-phase microextraction (en en), Elsevier, pp. 79–112. doi:10.1016/b978-0-443-13907-9.00005-x. ISBN 978-0-443-13907-9.
- Este artícul conté una traducció derivada de «SPME» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.