Barras trifásicas de microextracción en fase líquida termoselladas para la preconcentración de especies metálicas.

Barras trifásicas de microextracción en fase líquida mediante termosellado para la preconcentración de especies metálicas.

Se trata de un procedimiento para la preparación de sistemas de barras de microextracción en fase líquida para la preconcentración de especies metálicas. El sistema de preconcentración se basa en el uso de capilares de fibra hueca comerciales en forma de barra que se dejan libres en la disolución. Se dice que el sistema es trifásico ya que la muestra y la disolución acuosa en el interior del capilar se encuentran separadas por una disolución orgánica que impregna los poros del material que constituye la fibra. El procedimiento de preparación de las fibras consiste en llenar su interior con una disolución que permita retener al metal en ella, cuyos extremos sean sellados mediante calentamiento, permitiendo conformar la barra de microextracción que puede ser utilizada como sistema rutinario de preconcentración de especies metálicas.

BARRAS TRIFÁSICAS DE MICROEXTRACCIÓN EN FASE LÍQUIDA TERMOSELLADAS PARA LA PRECONCENTRACIÓN DE ESPECIES METÁLICAS.

SECTOR DE LA TÉCNICA.

Área Científica: Química Analítica.

Sector de Actividad: Análisis de especiación de metales.

ESTADO DE LA TÉCNICA

El análisis de la concentración de metales en muestras acuosas es de gran interés debido a los efectos que pueden producir tanto desde el punto de vista medioambiental como para la salud. Tanto es así que algunos de ellos son necesarios para la vida a concentraciones muy bajas, aunque son tóxicos a concentraciones superiores, mientras que otros no tienen función biológica salvo la de presentar efectos perjudiciales para los seres vivos incluso a muy bajas concentraciones.

Teniendo esto en cuenta, es necesario disponer de sistemas que permitan realizar la determinación de estos metales y sus diferentes fracciones a concentraciones en niveles de jug-L'1 o ng-L'1. La principal dificultad en el análisis de metales en muestras acuosas radica en que debido a la naturaleza de su matriz, en la mayoría de las ocasiones, éstas no pueden ser introducidas directamente en los equipos de análisis instrumental, por los daños que podrían ocasionarles o por las interferencias en la determinación de los analitos de interés. Además debido a las bajas concentraciones que los metales presentan, suelen encontrarse por debajo de los límites de detección de los equipos de análisis y es necesario llevar a cabo una preconcentración de los mismos para poder realizar su determinación.

Existen diversas técnicas que permiten realizar la separación y/o preconcentración de los metales en muestras acuosas. Las más habituales son el intercambio iónico, la extracción líquida y la extracción en fase sólida. Sin embargo, puesto que en todos los casos se requieren importantes cantidades de reactivos y disolventes, en las últimas décadas han aparecido sistemas de microextracción en fase líquida y sólida en los que los rendimientos de la preconcentración aumentan considerablemente, estando acompañados por un descenso en el volumen de reactivos empleados. Una de las ventajas que la microextracción líquida

presenta sobre la sólida en el caso de los metales es que éstos no necesitan ser eluídos del soporte sólido antes de la determinación instrumental y, por lo tanto, su separación de la matriz y posterior recuperación puede realizarse de forma simultánea, siempre que se cuente con un sistema de soporte adecuado.

Este es el caso de la microextracción líquida mediante el uso de capilares de fibra hueca como soporte [1]. Los capilares de fibra hueca están comercialmente disponibles (Membrana GmbH) y se fabrican en material polimérico poroso con un diámetro interno del orden de unas pocas mieras. Estas fibras pueden utilizarse en varias configuraciones, siendo habitual para la separación y/o preconcentración de metales la configuración en tres fases [2]. De esta forma se puede localizar la muestra en el exterior de la fibra, unos pocos microlitros de disolución receptora en su interior y finalmente una disolución orgánica, que contenga un ligando que transporte al metal desde la muestra hasta la disolución receptora, en sus poros.

A pesar de su potencial, los sistemas trifásicos de microextracción líquida basados en fibras huecas no se aplican de forma rutinaria en los laboratorios de análisis de metales, puesto que no existen procedimientos sencillos para su preparación, requieren de instrumentación específica [3], presentan problemas de estabilidad física [4] y no son fácilmente transportables, ya que necesitan de un soporte para poder ser aplicados [5],

Se han descrito procedimientos en los que las fibras son preparadas mediante el uso de bombas peristálticas [3], en los que la fibra debe estar permanentemente conectada al resto del sistema, lo que supone un coste elevado para su aplicación rutinaria. Otros procedimientos en los que se evita el uso de bombas peristálticas consisten en emplear jeringas para llenar las fibras con la disolución receptora, siendo la diferencia entre ellos el modo de sostener la fibra en la muestra. El primer modo consiste en cerrar los extremos con papel de aluminio [4], lo que presenta problemas de estanqueidad en el cierre de los extremos y una potencial contaminación de las muestras debida a la presencia de aluminio. En el segundo modo se aplica como soporte la misma jeringa que se utiliza para llenar la fibra y que requiere un sistema de sujeción adicional para la jeringa [5]; además, este modo de trabajar puede presentar inestabilidad en la unión fibra-jeringa, provocando la caída de la fibra abierta en la muestra.

Una nueva configuración de fibra en tres fases, que permite minimizar los problemas anteriormente enumerados, consiste en tomar una longitud determinada de la misma y cerrarla por ambos extremos, de forma que se obtenga una barra de microextracción. Estos

sistemas de barra de microextracción han sido utilizados en configuración de dos fases, para reextraer metales que se encuentran en disoluciones orgánicas, tras la correspondiente extracción desde una muestra acuosa a la disolución orgánica, resultando en un proceso en dos etapas [6]. Sin embargo, no existen precedentes de la aplicación de sistemas de barra de 5 microextracción líquida con capilares de fibra hueca en tres fases, lo que permite realizar de forma simultánea, en un solo paso, la extracción desde la muestra hasta la disolución receptora, a través de la disolución orgánica contenida en los poros.

Referencias empleadas

[1] S. Pedersen-Bjergaard, K.E. Rasmussen, Anal. Chem. 71 (1999) 2650

[2] F. Pena-Pereira, I. Lavilla, C. Bendicho, Trac-Trend Anal. Chem. 29 (2010) 617

[3] N. Parthasarathy, J. Buffle, Anal. Chim. Acta 284 (1994) 649

[4] A.N. Bautista-Flores, E. Rodríguez, J. de Gyves, J.A. Jónsson, J. Membr. Sci. 363 (2010) 180

[5] C. Vergel, R. Montoya, C. Mendiguchía, M. García-Vargas, C. Moreno, Anal. Bioanal.

Chem., 404 (2012) 665-670

[6] A. Sarafaz-Yazdi, F. Mofazzeli, Z. Ehaghi, Talanta 79 (2009) 472 DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.

Como se ha comentado con anterioridad, el principal motivo de que los capilares de fibra hueca, en configuración de tres fases, para la preconcentración y/o separación de metales, no sean una herramienta rutinaria para la preparación de muestras en el laboratorio está asociado a que no existen procedimientos sencillos y a la vez robustos para su preparación. Las principales causas de esta situación son: la necesidad de contar con instrumentación 25 específica para su llenado con la disolución receptora, las pérdidas que se producen por falta de estanqueidad en las conexiones y, sobre todo, la necesidad de un soporte o sostén que hace que las fibras una vez preparadas no sean fácilmente transportables, lo que entre otras cosas no permite su distribución comercial.

La invención que se plantea en la presente memoria, como solución a estos problemas, consiste en una nueva forma de preparar las fibras en tres fases permitiendo la conformación de barras trifásicas de microextracción líquida (Figura 1).

Las barras se configuran cortando una longitud definida de fibra, por lo que se obtendría un tubo capilar (Figura 2). La primera etapa de la operación consistiría en cerrar uno de los extremos del tubo mediante termosellado, para a continuación llenar la fibra con la disolución receptora (fase 1) (utilizando una jeringa o pipeta). Una vez que la fibra ha sido llenada se puede cerrar el otro extremo del tubo mediante termosellado para obtener la forma de barra. En este momento es necesario que los poros en la pared de la barra de microextracción se impregnen con la disolución orgánica que contiene al transportador (fase 2) que va a permitir poner en contacto la muestra y la disolución receptora, así como el paso de la especie metálica que se va a transportar (en función de la naturaleza del transportador y las características de la muestra). Cuando los poros de la barra de microextracción están impregnados se introduce ésta en agua ultrapura para eliminar el exceso de disolución orgánica sobre la fibra. Finalmente se puede dejar la barra libre en el recipiente que contiene la muestra (fase 3) en agitación hasta que finalice el transporte del metal hasta la disolución receptora. Por último, sólo hay que extraer la gota del interior de la fibra y realizar el análisis de la misma en el equipo de análisis instrumental correspondiente.

El hecho de termosellar los extremos de la fibra permite minimizar las pérdidas de disolución receptora que puedan ocurrir por sus extremos. Además, no es necesario conectar la fibra a dispositivos como bombas... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la elaboración de barras trifásicas de microextracción líquida, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

a. Corte de un tubo capilar a la longitud necesaria para contener el volumen interno requerido.

b. Cierre de uno de los extremos del tubo mediante termosellado.

c. Llenado del interior del tubo con la disolución receptora, empleando una pipeta.

d. Cierre mediante termosellado del segundo extremo para conformar la barra.

e. Impregnación de los poros con la disolución orgánica que contiene el transportador.

f. Eliminar el exceso de disolución orgánica de la barra, colocándola en un recipiente con agua ultrapura.

2. Barras trifásicas de microextracción en fase líquida obtenidas mediante el

procedimiento descrito en la reivindicación 1.

3. Uso de barra trifásica de microextracción en fase líquida, obtenida mediante el procedimiento descrito en la reivindicación 1, para la preconcentración de especies metálicas.

4. Procedimiento de microextracción en fase líquida de especies metálicas que consiste en depositar una barra trifásica, obtenida según el procedimiento descrito en la reivindicación 2, en un recipiente que contiene la muestra a analizar y dejarla libre 25 durante el tiempo de experimento.