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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.9.2020.tde-25082022-101857
Document
Author
Full name
Gabriela de Oliveira Silveira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Yonamine, Maurício (President)
Campos, Eduardo Geraldo de
Costa, José Luiz da
Marcourakis, Tania
Title in Portuguese
Desenvolvimento de métodos analíticos para determinação dos alcaloides da ayahuasca em diferentes matrizes aplicando estratégias de química analítica verde
Keywords in Portuguese
β-carbolinas
Ayahuasca
DMT
Microextração
Química Analítica Verde
Abstract in Portuguese
A ayahuasca é uma bebida de origem indígena com propriedades psicodélicas, historicamente utilizada com propósito espiritual e xamânico pelos habitantes da região da bacia amazônica. Atualmente de uso disseminado no Brasil e em diversos outros países do mundo, o chá da ayahuasca é normalmente preparado por meio da decocção das plantas Psicotria viridis e Banisteriopsis caapi. O efeito sinérgico que ocorre entre as β-carbolinas presentes no cipó B. caapi e o alucinógeno dimetiltriptamina (DMT) presente nas folhas de P. viridis permite a ação psicoativa em receptores serotoninérgicos e confere à bebida uma posição de destaque e interesse na comunidade científica devido a seu potencial terapêutico. À vista disso, diversos métodos têm sido desenvolvidos com o intuito de determinar os constituintes ativos da ayahuasca em matrizes diversas nos contextos clínico, experimental e forense. Adicionalmente, tendo em conta a demanda por metodologias analíticas que respeitem o meio ambiente, o objetivo do presente estudo foi desenvolver uma série de métodos para a determinação dos alcaloides da ayahuasca no chá propriamente dito, mas também nas matrizes urina e plasma, aplicando estratégias de Química Analítica Verde (GAC) e cromatografia em fase líquida acoplada à espectrometria de massas sequencial (LC-MS/MS). Portanto, o trabalho a seguir é apresentado como uma combinação de métodos não publicados e coletânea de artigos, descritos entre os capítulos 4 e 8. Inicialmente, desenvolveu-se um método simples de diluição em solução tampão para amostras de chá da ayahuasca posteriormente aplicado em dezenas de amostras autênticas obtidas em colaborações diversas. Tal método foi aplicado na investigação da estabilidade de amostras de chá armazenadas em três diferentes condições, por períodos de até 12 meses, de modo a gerar o artigo apresentado no capítulo 6 (Artigo II). No capítulo 5, apresenta-se o estudo (Artigo I) derivado da revisão do conhecimento existente a respeito da aplicação da GAC sobretudo em contexto forense. No capítulo 7 dá-se início a miniaturização das técnicas de extração, estratégia de grande valor quando da aplicação da GAC. Como descrito no Artigo III, o método consiste em uma microextração em fase líquida com fibra oca (HF-LPME) para tratamento da matriz urina. Após otimizado por uso de ferramentas de desenho de experimentos e completamente validado, a técnica demonstrou ótimo desempenho quando aplicado em amostras autênticas de urina. A seguir, um método de microextração dispersiva líquido-líquido (DLLME), apresentado no capítulo 8 (Artigo IV), foi desenvolvido e validado para extração da matriz plasma. Esta técnica apresentou a possibilidade da substituição de solventes orgânicos tóxicos por óleo essencial, uma alternativa de impacto ambiental negligível com origem natural, relatada pela primeira vez no presente trabalho. Por fim, conclui-se que as técnicas de preparo e extração empregadas neste estudo respeitam os princípios GAC e permitem a redução, substituição e eliminação do uso de solventes orgânicos. Além de ecologicamente viáveis, os métodos desenvolvidos apresentaram rapidez, baixo custo e promoção da segurança do analista.
Title in English
Development of analytical methods for the determination of ayahuasca alkaloids in different matrices applying green analytical chemistry strategies
Keywords in English
β-carbolines
Ayahuasca
DMT
Green Analytical Chemistry
Microextraction
Abstract in English
Ayahuasca is an indigenous beverage with psychedelic properties, historically used for shamanic and spiritual purposes by the inhabitants of the Amazon basin region. With its widespread use in Brazil and other countries, the ayahuasca tea is usually prepared by decoction of the Psicotria viridis and Banisteriopsis caapi plants. The synergistic effect that occurs between the β-carboline alkaloids (present in the B. Caapi vine) and the hallucinogen DMT (dimethyltryptamine, present in the leaves of P. viridis) allows the final psychoactive response in serotoninergic receptors, which grants a prominent position to ayahuasca beverages in the scientific community due to its therapeutic potential. Therefore, several methods have been developed to determine the active constituents of ayahuasca in different matrices, which are associated with clinical, experimental, and forensic contexts. Additionally, taking into account the current requirements for more eco-friendly analytical alternatives, the aim of the current study was to develop a series of analytical methods for the determination of ayahuasca alkaloids in the beverage, as well as in human plasma and urine applying Green Analytical Chemistry strategies (GAC) and liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Thus, the current study is presented as a combination of unpublished data and article collection, according to chapters 4 to 8. Initially, a simple dilute-and-shoot method using a buffer solution has been developed for the analysis of tea samples and applied to several authentic specimens obtained from various collaborators. This method has been also applied for the investigation of the stability of tea samples submitted to three different storage conditions for periods up to 12 months. The results of this evaluation have generated the manuscript presented in chapter 6 (Article II). Chapter 5 presents Article I, a study derived from the review of existing knowledge regarding the application of GAC, particularly in forensic contexts. The miniaturization of extraction techniques a valuable strategy when applying GAC principles is first presented in chapter 7. As described in Article III, the method consists in a hollow-fiber liquid-phase microextraction (HF-LPME) for the treatment of urine specimens. After optimization by design of experiments and full validation, this technique has showed great performance when used for the analysis of real urine samples. Then, a dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME) alternative is presented in chapter 8 (Article IV), which has been developed and validated for the analysis of plasma samples. This technique has demonstrated the opportunity to replace toxic organic solvents for essential oils, an alternative of negligible environmental impact from natural sources which has been reported for the first time in the current study. Finally, it may be concluded that the extraction and preparation alternatives employed in the present work fit the GAC requirements and allow the reduction, replacement, and elimination of extraction solvents. Nevertheless, the developed methods are eco-friendly, cost-effective, time-saving, and safe.
 
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Publishing Date
2022-09-15
 
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