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Tese de Doutorado
Documento
Autor
Nome completo
Scarlet Nere Ortega
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2017
Orientador
Banca examinadora
Santos Neto, Álvaro José dos (Presidente)
Lanças, Fernando Mauro
Nascimento, Andréia Peraro do
Titato, Guilherme Miola
Gomes, Paulo Clairmont Feitosa de Lima
Título em português
Síntese e avaliação de sorventes seletivos MIP e RAMIP para análise online de fluoroquinolonas em matrizes complexas ambientais por column-switching LC-MS/MS
Palavras-chave em português
column-switching
cromatografia líquida
fluoroquinolonas
MIP e RAMIP
Resumo em português

A elevada introdução de antibióticos no ambiente aquático tem aumentado a preocupação em relação ao desenvolvimento de microrganismos resistentes aos agentes antimicrobianos e seu potencial impacto na biota aquática. Com o objetivo de monitorar a presença, persistência e destinação desses fármacos no meio ambiente, há a necessidade de se desenvolver métodos analíticos altamente sensíveis a baixas concentrações desses antibióticos, na ordem de ng L-1 a μg L-1. Nesse contexto o trabalho tem como objetivo a síntese de sorventes seletivos como polímeros molecularmente impressos (MIP) e polímeros molecularmente impressos com acesso restrito (RAMIP) para a análise de amostras aquosas complexas contendo fluoroquinolonas, empregando extração em fase sólida (SPE) online acoplada por column-switching (CS) à LC-MS/MS. Dois MIPs (MIP1 e MIP2) foram sintetizados utilizando ofloxacino como molécula molde, ácido metacrílico como monômero e, etileno glicol dimetacrilato (MIP1) ou trimetilpropano trimetacrilato (MIP2) como agente de ligação cruzada. O glicerol dimetacrilato e hidroximetil dimetacrilato foram utilizados para promover a formação de uma superfície hidrofílica sobre os MIP1 e MIP2 (RAMIP1 e RAMIP2). Os polímeros sintetizados (MIP1, MIP2, RAMIP1 e RAMIP2) foram acondicionados em colunas de 21,7 x 2,0 mm e empregados para análise direta das matrizes em um sistema de CS-LC-MS/MS online, para avaliação da seletividade, exclusão de macromoléculas e recuperação relativa do processo. As fases sintetizadas foram recobertas com ácidos húmicos (MIP1-AH, MIP2-AH, RAMIP1-AH, RAMIP2-AH) e foram comparadas a fase extratora HLB-AH quanto a seletividade e capacidade de exclusão de proteínas e ácidos húmicos. Os polímeros sintetizados mostraram-se seletivos para a análise de fluoroquinolonas quando comparados com possíveis interferentes, em especial o MIP1 e MIP-AH, com seletividade maior em relação à apresentada pelas fases comerciais HLB Oasis® e StrataX®. Além disso, foi possível eliminar cerca de 92-100% de proteína quando percolada uma solução aquosa de 44 mg mL-1 de albumina sérica bovina (BSA) e de 94-96% quando percolada uma solução aquosa de 6 mg mL-1 de ácido húmico. A eficiência relativa do processo de preparo de amostra apresentada pelos polímeros sintetizados foi comparável à da fase comercial, no entanto o desvio padrão relativo (DPR) apresentado pela fase HLB foi maior. O polímero MIP1-AH apresentou melhor eficiência no processo de extração para a maioria dos analitos quando analisado em matriz de esgoto preparado em laboratório e esgoto sanitário enquanto que as fases MIP2 e RAMIP1 apresentaram um melhor desempenho na extração dos analitos em matriz de efluente de ETE. Em suma, o efeito matriz mostrou-se ainda persistente devido à complexidade das matrizes avaliadas, o que foge à idealidade para que se tenha detecção de fluoroquinolonas em baixíssimas concentrações, como objetivo desse trabalho. Dessa forma, para que o método possa ser utilizado para análise de amostras reais é necessária a compatibilização das matrizes durante a validação do método.

Título em inglês
Synthesis and evaluation of selective sorbents MIP and RAMIP for the analysis of fluoroquinolones in environmental complex matrix by column-switching LC-MS/MS
Palavras-chave em inglês
column-switching
fluoroquinolones
liquid chromatography
MIP anda RAMIP
Resumo em inglês

The increased use of antibiotics has led to a higher presence of these molecules into environment. Therefore, there is a raising concern on this matter, since antibiotics may yield microorganisms resistant to their effects. Aiming to monitoring the presence, persistence and destination of these drugs on the environment, there is an urge for the development of highly sensitive analytical methods, capable of detecting at the μg L-1 to the ng L-1 concentration levels. In this fashion, this thesis focuses on the synthesis of selective sorbents such as molecular imprinted polymers (MIP) and restricted access molecular imprinted polymers (RAMIP) for the analysis of complex water samples containing fluoroquinolones. Additionally, it includes the use of these sorbents by online solid phase extraction (SPE) coupled to LC-MS/MS, using a column-switching (CS) setup. Two MIPs (MIP1 and MIP2) were synthesized using ofloxacin as template, methacrylic acid as monomer and ethylene glycol dimethacrylate (MIP1) or trimethylpropane trimethacrylate (MIP2) as cross-linking agent. The glycerol dimethacrylate and hydroximethyl dimethacrylate were employed to promote the formation of a hydrophilic surface layer on MIP1 and MIP2 (RAMIP1 and RAMIP2). The synthesized polymers (MIP1, MIP2, RAMIP1, RAMIP2) were packed into 21,7 x 2,0 mm columns and used for the direct analysis of complex water matrices using an online CS-LC-MS/MS system, for the evaluation of the selectivity, macromolecules exclusion and relative process efficiency. The synthesized phases were coated with humic acids (MIP1-AH, MIP2-AH, RAMIP1-AH, RAMIP2-AH) and were compared to the extraction phase HLB-AH regarding its selectivity and capability of proteins and humic acid exclusion. The synthesized polymers displayed selectivity for the analysis of fluoroquionolones when compared to the possible interferents, specially the MIP1 and MIP1-AH, with a higher selectivity when compared with the commercial phases Oasis® HLB and Strata X®. Additionally, when percolating an aqueous solution containing 44 mg mL-1 of bovine seric albumin (BSA) it was possible to eliminate ca. 92-100% of the proteins and 94-96% of exclusion was obtained when percolating an aqueous solution containing 6 mg mL-1 of humic acid. The relative process efficiency of sample preparation resulted from the synthesized polymers was comparable to that of the commercial phase, however the relative standard deviation (RSD) for the HLB phase was higher. The polymer MIP1-AH displayed better efficiency for the extraction process for most of the analytes on both sewage matrices, the one prepared on the laboratory and the sanitary one. The phases MIP2 and RAMIP1 presented a better performance for the extraction of analytes in effluents of a wastewater treatment plant. In conclusion, the matrix effect showed to be a persistent effect, given the complexity of the matrices analyzed. This fact is far from an ideal condition of detecting fluoroquinolones in real-life application where they are present at very low concentrations. In this sense, for the application of this method for real samples, a strategy of matrix matching would be needed during the validation of the method.

 
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Data de Publicação
2017-10-04
 
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