O nadolol é um agente bloqueador de receptores β-adrenérgicos empregado principalmente, na \"angina pectoris\", hipertensão, certas arritmias cardíacas e no tratamento do glaucoma (SING, 2006). A ivermectina e a abamectina são fármacos que apresentam ação antiparasitária (SHOOP, 1995). Na presente pesquisa, a cromatografia em fase líquida de alta eficiência foi uma das técnicas estudadas para a quantificação dos enantiômeros do nadolol e dos homólogos presentes na abamectina e ivermectina. A versatilidade desta técnica reside no grande número de fases estacionárias existentes, as quais possibilitam análises, separações e determinações quantitativas de uma ampla gama de compostos com alta eficiência (Aquino Neto e Nunes, 2003). Para identificação dos enantiômeros do nadolol foi utilizado o dicroísmo circular que permite a determinação da configuração absoluta de enantiômeros (LIMA, 1997). Para os enantiômeros do nadolol e dos homólogos presentes na abamectina e na ivermectina também foram realizados testes para desenvolvimento de uma metodologia de quantificação por meio de uma técnica relativamente recente chamada de eletroforese capilar (EC), a qual tem alcançado desde sua introdução um rápido desenvolvimento e ampla aplicação na análise de fármacos em medicamentos (SANTORO, 2000). Para a comprovação da qualidade e segurança dos sistemas computadorizados dos equipamentos de cromatografia em fase líquida de alta eficiência (CLAE) e de eletroforese capilar (EC) foram efetuadas, neste trabalho, as respectivas validações. Após esta validação, pode-se confirmar o correto funcionamento de um software, e suas interações com o hardware, onde devem ser levados em consideração, dentre outros, os aspectos relacionados à infra-estrutura, segurança e manutenção de dados (AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNIA SANITÁRIA, 2010). As metodologias analíticas desenvolvidas a para quantificação do nadolol, abamectina e ivermectina por cromatografia em fase líquida de alta eficiência foram validadas. A validação analítica deve garantir, por meio de estudos experimentais, que o método atenda às exigências das aplicações analíticas, assegurando a confiabilidade dos resultados. Para tanto, o método deve apresentar especificidade, linearidade, intervalo, precisão, sensibilidade, limite de quantificação e detecção, exatidão, adequados à análise (AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNIA SANITÁRIA, 2003). Portanto, o objetivo proposto nesta pesquisa é primeiramente a validação dos sistemas computadorizados dos equipamentos de cromatografia em fase líquida de alta eficiência (CLAE) e de eletroforese capilar (EC). Para isto, serão desenvolvidos e validados os métodos analíticos de separação, identificação e quantificação dos enantiômeros do nadolol e dos homólogos presentes na abamectina e na ivermectina, em medicamentos, empregando as técnicas analíticas selecionadas. / Nadolol is a blocking agent with activity in the β -adrenergic receptors. It is mainly used in angina, hypertension, certain heart arrhythmias and in the treatment of glaucoma (SING, 2006). Ivermectin and abamectin are drugs with antiparasitic activity (SHOOP, 1995). In the present research, high performance liquid chromatography is one of the techniques used in the quantification of the enantiomers of nadolol and homologues present in abamectin and ivermectin. The versatility of this technique and the large number of existing stationary phases, enables the separation and quantitative determination of a wide range of compounds with high efficiency (Aquino Neto e Nunes, 2003). For identification of the nadolol enantiomers, circular dichroism was used which allows the determination of the absolute configuration of the enantiomers (LIMA, 1997). Nadolol enantiomers and the homologues present in abamectin and ivermectin will be also quantified by capillary zone electrophoresis (CE), a separation technique relatively recent, which has achieved, since its introduction, a wide application in the analysis of drugs in pharmaceutical preparations (SANTORO, 2000). In order to assure the quality of the analytical results, the computer systems of the liquid chromatograph and capillary electrophoresis equipments, must be validated prior to the analytical methods validation. Computer systems validation is used to verify and confirm the proper operation of softwares, and their interactions with the hardwares, besides the infrastructure, safety and storage of data (AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNIA SANITÁRIA, 2010). The analytical methodologies developed for quantification of nadolol, abamectin, ivermectin by using high efficiency liquid chromatography and capillary electrophoresis were validated. The analytical methods validation should ensure, through experimental studies, that the method meets the requirements for analytical applications, ensuring the reliability of the results. Parameters like, specificity, linearity, range, accuracy, sensitivity, limits of detection and quantification and accuracy, must be determined (AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNIA SANITÁRIA, 2003). The objective of this study is to validate the computer systems of the high performance liquid chromatograph and capillary electrophoresis equipments and then to develop and validate analytical methods for separation, identification and quantification of nadolol enantiomers and the homologues of abamectin and ivermectin.

A eletroforese capilar (CE) é uma técnica de separação eficiente, que tem merecido grande atenção nas últimas duas décadas, e que oferece soluções analíticas alternativas ou complementares à cromatografia líquida num número crescente campos de aplicação, incluindo análises de fármacos, compostos biológicos e biogênicos, dentre outros. Entre as vantagens comparativas da técnica figuram separações mais rápidas com pequeno dispêndio de amostras, solução tampão (e solvente orgânico, se usado), baixo custo de operação e manutenção. Todavia, a exigüidade de amostra no capilar tem como reflexo, via de regra, limites de detecção menos favoráveis que os da HPLC, uma limitação significativa na análise de traços, suplantável por técnicas e procedimentos de extração/acumulação prévia dos analitos. Nesta tese concebeu-se e implementou-se a combinação inédita entre a CE e a préconcentração eletroquímica de metais. Novos dispositivos para extração líquido/gás/líquido mediada por membranas microporosas também foram propostos e aplicados à analise de aminas voláteis, sempre utilizando detector de condutância medida sem contato direto com a solução (C4D, contactless capacitively coupled conductivity detection). Primeiramente, sem recorrer à preconcentração, definiu-se condições de análise para 16 aminas (metilamina, dimetilamina, trimetilamina, propilamina, n-butilamina, s-butilamina, t-butilamina, hexilamina, DMAE, etanolamina, dietanolamina, trietanolamina, 1,3-diaminopropano, 1,4-diaminobutano, 1,5-diaminopentano e 1,6-diaminohexano) juntamente com íon amônio, e, para análise de 9 metais (TI++, Cd2+, Pb2+,Cr3+, Zn2+, Ag+, Cu2+, Co2+ e Ni2+). Um método completo para análise de dimetilaminoetanol em formulações cosméticas por CE-C4D foi desenvolvido e validado. Os estudos de extração e pré-concentração líquido/gás/líquido foram realizados utilizando filamento oco de Oxyphan preenchido com solução coletora. Foi construída cela para extração gasosa constituída de recipiente fechado no qual se introduz amostra com analitos voláteis, ou volatilizáveis pela adição de reagente e/ou aquecimento (pervaporação). A bobina coletora de filamento oco preenchido com solução coletora foi montada na parte interna da tampa da cela. Testes realizados com amostras de tecidos de peixe demonstraram o funcionamento do sistema, que poderá ser aperfeiçoado e aplicado, por exemplo, à análise de aminas biogênicas primárias de baixo peso molecular, indicadoras de decomposição de certos alimentos. Criou-se também extrator microvolumétrico em que o filamento de Oxyphan é montado concentricamente no interior de um capilar de sílica fundida, para realização de estudos de extração líquido/gás/líquido em fluxo. Um sistema em fluxo compreendendo válvulas e microbombas foi montado e colocado sob controle de um programa de computador (Labview), que, entre outras funções, controla o deslocamento da solução coletora exposta no filamento oco (13 µL) até o ponto exato da interface em que se dá a injeção no capilar da CE. Pela primeira vez recorreu-se à acumulação eletroquímica (ECPC) de analitos num sistema FIA-CE-C4D - uma configuração baseada inteiramente na eletroquímica -, visando expandir os limites de detecção das determinações e eliminar interferência de matriz por troca de meio. Implementou-se a pré-concentração catódica seguida de redissolução anódica com uma célula eletroquímica especial, em que o capilar da eletroforese é posicionado junto ao eletrodo de trabalho, feito de ouro obtido a partir de CD\'s graváveis. Uma célula microfluídica ECPC-FIA-CE-C4D também foi construída. Tomando íons Cu2+ como sistema modelo, demonstrou-se o aumento do sinal referente aos íons cobre(lI) no eletroferograma para tempos crescentes de acumulação eletroquímica. Para a solução de alto teor salino contendo mistura dos íons Cd(II), Pb(II), Zn(lI) e Cu(II), comprovou-se a eliminação da interferência da matriz por troca de meio antes da redissolução anódica. Os testes iniciais indicam que os novos dispositivos e sistemas propostos nesta tese para uso em conjunto com a CE têm potencialidade para desencadear novas pesquisas, desenvolvimento de métodos e aplicações, sendo passíveis também de miniaturização e automação. / Capillary electrophoresis (CE) is an efficient separation technique that evolved rapidly in the last couple of decades, now offering complementary or alternative analytical solutions to liquid chromatography for an expanding number of application fields including drugs, biological and biogenic compounds. Some comparative advantages of CE are faster separation, very low consumption of buffer solutions and samples (and organic solvents, if any), lower maintenance and operational costs. However, the quantification of a few nanoliters of analyte in a capillary, as a rule, compromises the detection limits attainable by HPLC, a shortcomming in trace analysis, suplantable by extraction/preconcentration of the analytes from the sample. The combination of electrochemical preconcentration (ECPC) with CE is first proposed in this thesis and tested with metal ions. New devices for liquid/gas/liquid extraction based on microporous filaments filled with a collector solution were proposed and applied to the analysis of volatile amines, The detector of choice was the C4D (capacitively coupled contactless conductivity detection) and CE-C4D working conditions were defined for the separation and determination of: i) 16 amines (methylamine, dimethylamine, trimethylamine, propylamine, n-butylamine, s-butylamine, t-butylamine, hexilamine, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, DMAE, 1,3-diaminopropane, 1,4- diaminobutane, 1,5-diaminopentane and 1,6-diaminohexane) plus ammonium, ii) nine metallic ions (Tl+, Cd2+, Pb2+, Cr3+ Zn2+, Ag+, Cu2+, Co2+ e Ni2+). A complete method of analysis for Dimethyl-amino-ethanol (DMAE) in cosmetic formulations was established and validated. Liquid/gas/liquid extraction studies were based on the use of a polypropylene microporous filment (Oxyphan® ) filled with the collection solution. A closed cell was devised in which an Oxyphan® coil is installed beneath the cap and volatilization of sample components can be promoted by heating (pervaporation) or addition of a reactant. The device was successfully tested with fish samples by the detection of primary low molecular weight biogenic amines, a procedure of special interest in fast checking of fish or other foods for decomposition. A microvolumetric version of the liquid/gas/liquid extractor was created with an Oxyphan® hollow fiber mounted concentrically inside a silica capillary. A flow system comprising the micropumps, solenoid valves and the microextrator was designed, automatically operated under software control (Labview). This FIA-CE system was tested by the extraction/enrichment of volatile amines in the collecting solution (13 µL) followed by accurate displacement to the interface with the CE capillary by the micropumps. Pioneering work with ECPC-FIA-CE-C4D an all-electrochemical system was conducted in this thesis aiming expanded detection limits and matrix effect reduction. An electrochemical cell for the interface with FIA-CE system was built in acrylic using gold electrodes made from gold-sputtered CD-Rs. A microfluidic version of the cell interfaced with the CE capillary was also conceived. The full system was evaluated by using Cu2+ as a model specie; an increase in analytical signal was observed as a function of the cathodic deposition time before stripping. For a mixture of Cd2+, Cu2+, Zn2+ and Pb2+ in a high saline media, elimination of the matrix interference by medium exchange before stripping was demonstrated. Initial favorable evaluations show that the devices and systems proposed in 12 the thesis have the potential to engender further research of methods and applications as well as miniaturization and automation of procedures.

A tese enfatiza o desenvolvimento e aplicação de amostradores difusionais para pré-concentração de traços de poluentes gasosos e sua conjugação com técnicas de separação e determinação, especialmente, a eletroforese capilar. Foram implementadas novas aplicações para um amostrador com múltiplos filamentos microporosos de polipropileno, previamente desenvolvido pelo grupo de pesquisa, e para o novo dispositivo de coleta de dimensões reduzidas, composto por monofilamento microporoso de polipropileno (CMDS) com volume interno de 30 µL. Para o estabelecimento da vazão estável em 1,0 µL min-1 de fase aceptora pelo capilar poroso, recorreu-se à pressurização do reservatório com uma bomba pneumática de aquário e regulagem de vazão por um capilar de sílica fundida e uma válvula de agulha. Outra bomba pneumática foi utilizada para aspirar o fluxo de ar amostrado. As amostras foram coletadas seqüencialmente em frascos de 200 µL, mantidos sob temperatura reduzida em unidade de refrigeração do tipo Peltier acoplado ao amostrador. O CMDS monofilamentar, mais compacto e robusto, apresentou alta eficiência de coleta para a pré-concentração de formaldeído (CH2O), ácidos fórmico e acético e amônia da fase gasosa da atmosfera. Para as espécies com elevada constante de Henry, água deionizada serviu como fase aceptora, enquanto que para amônia, recorreu-se ao deslocamento do equilíbrio por um aceptor ácido, de modo a reter o analito na forma de NH4 +. A concentração das espécies em fase líquida foi determinada posteriormente por eletroforese capilar com detecção condutométrica sem contato (CE-C4D). Os limites de detecção, em fase líquida, para formiato, acetato, formaldeído (determinado na forma do aduto hidroximetanosulfonato HMS) e amônio foram estimados em 1,0, 1,5, 1,2 e 1,2 µmol L-1, respectivamente (equivalentes à 0,9, 3,0, 1,0 e 0,7 µg m-3 dessas espécies na atmosfera, respectivamente). Para a determinação de CH2O por injeção em fluxo (FIA) acoplada à detecção amperométrica em eletrodo de ouro platinizado, fez-se uso do coletor multifilamentar, por atender melhor à necessidade de volume de amostra. A interferência de espécies comumente presentes na atmosfera, como H2O2 e SO2, pôde ser contornada realizando coletas em presença de peróxido de hidrogênio para promover a oxidação do S(IV) à S(VI) e, posteriormente, destruindo o oxidante em reator contendo enzima catalase imobilizada. A determinação de CH2O foi implementada com sucesso por FIA com detecção por amperometria em eletrodo de ouro platinizado. Um CMDS portátil que funciona à pilha, próprio para amostragens em campo, foi desenvolvido utilizando, para o deslocamento do ar amostrado, uma bomba de pistão retirada de aparelho automático para medida de pressão arterial. O amostrador foi empregado na coleta de H2S, SO2 e alquil-mercaptanas em fase gasosa da atmosfera, utilizando fase aceptora alcalina para promover a desprotonação e conseqüente fixação das espécies em meio líquido. Os analitos foram determinados por CE-C4D ou por microextração em fase sólida (SPME) seguida de determinação por GC. O uso conjunto do antioxidante ascorbato para conservação das amostras e de etanol para fixação dos compostos voláteis em meio aquoso permitiu o estabelecimento de um protocolo completo para coleta e detecção dessas espécies reduzidas de enxofre, com sensibilidade suficiente para monitorar emissões de origem biogênica, o que foi exemplificado na prática coletando amostras próximo a um córrego contaminado com esgoto. A perfeita combinação do diminuto volume de fase aceptora do CMDS com a demanda de nanolitros de amostra da CE-C4D culminou com o desenvolvimento de um sistema de análise total (TAS) com gerenciamento de fluidos baseado em propulsão por bombas de aquário (de baixo custo e alta durabilidade) e válvulas solenóide de estrangulamento, controladas por computador. Como exemplo de aplicação inovador e bem sucedido do TAS desenvolveu-se a análise concomitante e em tempo quase real de ácidos fórmico e acético no ar, com freqüência de 10 pares de dados por hora. As vantagens do sistema CMDS-CE-C4D incluem simplicidade, versatilidade, consumo de reagentes e amostra e geração de resíduos minimizada, robustez e rapidez enquanto uma amostra é coletada, o eletroferograma da anterior é adquirido sem necessidade de bombas de alta pressão ou colunas dispendiosas como as requeridas para HPLC / The development and application of porous membrane diffusion samplers for fast and efficient pre-concentration of an array of trace air pollutants was emphasized in this thesis, in conjunction with compatible separation and determination techniques, especially capillary electrophoresis. New applications were found for a formerly developed diffusion scrubber based on a bundle of microporous hollow polypropylene capillary membranes and for a scaled down version with a single core capillary membrane diffusion scrubber (CMDS) comprising an internal volume of 30 µL, were used for sampling of the trace level pollutants to an adequate liquid acceptor. The low-flow of acceptor solution, 1.0 µL min-1, required by the CMDS was satisfied by pressurization of the reservoir with an aquarium pump combined with flow regulation by a silica capillary as hydrodynamic resistor and a needle valve. Another aquarium pump was used for the aspiration of the sampled air through the sampler. The low volumes collected in the CMDS were stored in 200 µL vials inserted in a cooling plate of a Peltier device. The robust and compact system was used for sampling of formaldehyde (CH2O), formic acid, acetic acid and ammonia in the gaseous phase of the atmosphere. For chemical species with high Henry´s constant, deionized water suffices as acceptor phase. Otherwise, equilibria displacement to a non-volatile ion, like NH4 + for NH3 sampling, promoted quantitative retention in the acceptor phase. The concentrations of the analytes in the liquid phase were determined by capillary electrophoresis with capacitively coupled contactless conductometric detection (CEC4D). The detection limits obtained in the liquid phase for formate, acetate, formaldehyde (in the form of the adduct hydroxymethanesulfonate HMS) and ammonium were 1,0, 1,5, 1,2 e 1,2 µmol L-1 respectively (what corresponds to 0,9, 3,0, 1,0 e 0,7 µg m-3 of the respective gaseous species in the air). The higher volume of acceptor phase provided by the sampler with a bundle of microporous membrane capillaries (~600 µL) are in tune with the needs of flow injection analysis (FIA), as demonstrated for amperometric detection of CH2O on a platinized gold electrode. The interferences from SO2 and H2O2 were overcome by adding H2O2 to the acceptor solution to promote the oxidation of S(IV) to S(VI) and destruction of the oxidant afterwards in a column with immobilized catalase enzyme. The aquarium pump used for gas aspiration was substituted to a piston pump, taken from arterial blood pressure meter fed with 8 V D.C., to turn possible field collections with the CMDS device. The system was used for the sampling of H2S, SO2 e alkyl-mercaptans in the gaseous phase of the atmosphere. To succeed on that, the samplings were performed in alkaline media to promote deprotonation of the species (and stabilization in non-volatile forms). The collected analytes were determined by CE-C4D or by solid phase microextraction (SPME) followed by GC analysis. The joint use of the antioxidant ascorbate for sample preservation and ethanol for fixation of the volatile compounds allowed the establishment of a complete protocol for sampling, storage and detection of the sulfur reduced species with enough sensitivity for monitoring biogenic emissions from waste discharge. Perfect matching of the low-volume characteristics of the CMDS device and the CE-C4D equipment led to the conception of a low-cost automatic CMDS-CE-C4D total analysis system (TAS) and its innovative and successful application to near-realtime simultaneous analysis of formic acid and acetic acid in air. During the evaluation of one sample, the TAS collects a new one, with valves, pumps and high voltage delivery under software control. Advantages include rapidity (10 data points per hour for each analyte), high preconcentration efficiency, simplicity and versatility, minimum sample and reagent consumption and residue generation (green analytical method), no need of costly high pressure pumps and separation columns like those used in HPLC

A lamotrigina (LTG) é um fármaco pertencente à classe das feniltriazinas utilizado no tratamento de crises epilépticas generalizadas e focais e no tratamento adjunto da epilepsia refratária. Devido à alta variabilidade interindividual, às interações medicamentosas e aos efeitos adversos apresentados durante a administração da LTG, a monitorização terapêutica nos pacientes que fazem uso deste fármaco é necessária para ajuste de dose individual e evitar os efeitos adversos. Assim, o objetivo deste trabalho foi a avaliação de duas técnicas de microextração: a microextração em fase líquida com fibras ocas (HF-LPME) e a microextração líquido-líquido dispersiva (DLLME) para análise da lamotrigina em amostras de plasma de pacientes epilépticos. Primeiramente foram definidas as condições eletroforéticas: foi utilizado um capilar de sílica fundida de 75 ?m de diâmetro interno e 50 cm de comprimento efetivo. O eletrólito de corrida (BGE) foi composto por ácido 2-morfolinoetanosulfônico (MES), na concentração de 130 mmol L-1 e pH 5,0. As análises foram realizadas à temperatura de 20°C e tensão de 15 kV. A amostra foi injetada hidrodinamicamente (0,5 psi por 10 s) e a detecção foi feita em 214 nm. Nestas condições a LTG e o padrão interno (PI), lidocaína, puderam ser analisados em menos de 7 minutos. A HF-LPME foi avaliada no modo de 3 fases, usando 500 ?L de plasma e 3,5 mL de solução fosfato de sódio 50 mmol L-1 pH 9,0 como fase doadora. O solvente utilizado para impregnar a fibra foi o 1-octanol. Como fase aceptora foram utilizados 60 ?L de solução de ácido clorídrico pH 4,0. Para avaliação da DLLME, foi necessária uma etapa de pré-tratamento da amostra (500 ?L de plasma) com 1 mL de acetonitrila. Após isto, 1,3 mL do sobrenadante foram adicionados a 4 mL de solução fosfato de sódio 50 mmol L-1 pH 9,0 e 120 ?L de clorofórmio (solvente extrator) foram injetados nesta amostra aquosa e 165 ?L de fase sedimentada foram recuperados. As características de desempenho analítico para ambos os métodos foram avaliadas, sendo obtida linearidade na faixa de concentração plasmática de 1-20 ?g/mL e limite inferior de quantificação (LIQ) de 1 ?g mL-1. Os ensaios de precisão e exatidão apresentaram valores de acordo com os guias oficiais. Além disso, os métodos foram seletivos, não apresentaram efeito residual e as amostras foram estáveis. Os valores de recuperação foram de 54,3 e 23% para HF-LPME e DLLME, respectivamente. Os métodos validados foram aplicados com sucesso em amostras de plasma de pacientes epilépticos em tratamento com a LTG. Além disso, as duas técnicas foram comparadas e a HF-LPME apresentou vantagens em relação à DLLME, mostrando ser uma técnica promissora para análise de matrizes complexas, com reduzido consumo de solvente orgânico e possibilidade de automação. / Lamotrigine (LTG) is an antiepileptic drug, which belongs to the class of phenyltriazine that can be used in the treatment of new-onset and refractory epilepsy. Due to its high interindividual variability, drug interactions and the adverse effects presented during the LTG administration, therapeutic drug monitoring is very important to dose adjustment and to avoid toxicity effects. Thus, the goal of this study was to develop and validate two microextraction techniques: the hollow fiber liquid-phase microextraction (HF-LPME) and the dispersive liquid-liquid microextraction (DLLME) to analyze LTG in plasma samples of epileptic patients. First of all, the eletroforetic conditions were optimized. A fused-silica uncoated capillary with 75 ?m internal diameter, and 50 cm effective length was used. The 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES) 130 mmol L-1 pH 5.0 was chosen as background electrolyte (BGE). The temperature and the voltage were kept constant at 20°C and 15 kV respectively. For sample injection, hydrodynamic injection mode was used, with a pressure of 0.5 psi applied for 10 s. The wavelength was set at 214 nm. Under final conditions, LTG and the internal standard (IS) lidocaine were analyzed in less than 7 minutes. HF-LPME was evaluated in the three phase mode. The analyte was extracted from 4.0 mL of a basic donor phase (composed of 500 ?L of plasma and 3.5 mL of sodium phosphate solution 50 mmol L-1 pH 9.0) into an organic phase composed of 1-octanol immobilized in the pores of the hollow fiber, and further into an acidic acceptor phase (hydrochloric acid solution pH 4.0) placed in the lumen of the fiber. To evaluate DLLME, the plasma samples were pretreated to remove the proteins, and 500 ?L of plasma sample was mixed with 1 mL of acetonitrile. After that, 1,3 mL of the upper layer was added to 4 mL of sodium phosphate solution 50 mmol L-1 pH 9.0, and 120 ?L of chloroform (extracting solvent) was rapidly injected in the aqueous sample and 165 ?L of the sedimented phase was collected. Under the optimized conditions, both methods were linear over the plasmatic concentration range of 1.0-20.0 ?g mL-1 and the lower limit of quantification (LLOQ) was 1.0 ?g mL-1. Both methods showed good precision, accuracy, selectivity to LTG, with no carryover and the samples were stable under the studied conditions. The recovery were 54,3 and 23% to HF-LPME and DLLME respectively. The validated methods were successfully applied for the quantification of LTG in plasma samples of epileptic patients. The techniques were compared and HF-LPME was more advantageous for being more suitable to analysis of complex matrices using small amount of organic solvent, and also can be automated.

A presente dissertação trata da implementação e otimização de um sistema de detecção condutométrica sem contato capacitivamente acoplada (C4D) para Eletroforese Capilar (CE). O sistema é caracterizado pela compactação do sistema de detecção, versatilidade e flexibilidade de instalação em diferentes equipamentos comerciais de eletroforese capilar e home made. Desde a década de 80, a eletroforese capilar vem se consolidando como uma das técnicas de separação mais relevantes. Normalmente, os instrumentos comerciais são disponibilizados com detectores ópticos e detectores eletroquímicos. A C4D é utilizada em eletroforese capilar posicionando-se dois eletrodos tubulares envoltos ao capilar. A aplicação de sinais de alta frequência entre os eletrodos permite monitorar variações de condutividade da solução dentro do capilar. Assim, a resposta do detector depende de diversos fatores como mobilidade do analito, do co-íon do eletrólito, da frequência e amplitude do sinal aplicado entre os eletrodos e da geometria dos mesmos. A ausência de componentes móveis torna o presente detector compacto (6,5 cm3) e robusto. O presente C4D é constituído de um oscilador local funcionando a 1,1 MHz, um circuito capaz de converter corrente em tensão, retificar e filtrar os sinais analógcos, além de apresentar um conversor de sinais analógicos em digitais (Conversor A/D) de alta resolução (21 bits efetivos). Outra vantagem é a possibilidade de determinar o diâmetro interno do capilar através da leitura do conversor A/D quando se faz passar um fluxo de ar e, posteriormente água através do capilar. A diferença de leitura de conversor A/D pode ser convertida em diâmetro interno mediante uma curva de calibração. Em uma aplicação típica, os limites de detecção baseado no critério 3s (sem filtragem inicial) foi de 0,6, 0,4, 0,3, 0,5, 0,6 e 0,8 µmol L-1 para K+, Ba2+, Ca2+, Na+, Mg2+ e Li+, respectivamente, é comparável a outras implementações de alta qualidade de um detector condutométrico sem contato capacitivamente acoplado. / This dissertation deals with the implementation and optimization of a Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detector (C4D) applied to capillary electrophoresis (CE). The system is characterized by compaction of the detection system, installation flexibility and versatility in different commercial capillary electrophoresis equipment and home-made. Since the 80s, capillary electrophoresis has been consolidated as one of the most important separation techniques. Typically, commercial instruments are available to optical detectors and electrochemical detectors. The C4D is used in capillary electrophoresis positioning two electrodes encased in tubular capillary. The application of high frequency signals between the electrodes allows monitoring changes in conductivity of the solution within the capillary. Thus, the detector response depends on several factors such as mobility of the analyte, the co-ion electrolyte, the frequency and amplitude of the signal applied between the electrodes and the geometry of the same. The absence of moving parts makes this compact detector (6.5 cm3) and robust. This C4D is composed of a local oscillator, working at 1.1 MHz, a circuit capable of converting current into voltage, rectify and filter the analogs signals, besides presenting a high-resolution analog-to-digital converter (ADC) (21 bits effective). Another advantage is the possibility of determining the internal diameter of the capillary by reading the ADC when it is passed a stream of air and then water through the capillary. A readings different ADC can be converted into inner diameter through a curve a calibration curve. In a typical application, the detection limits based on the 3s criterion (without baseline filtering) was 0.6, 0.4, 0.3, 0.5, 0.6 and 0.8 µmol L-1 for K+, Ba2 +, Ca2 +, Na+, Mg2+ and Li+, respectively, is comparable to other high-quality implementations of a capacitively coupled contactless conductivity detector.

Nous avons étudié les propriétés volumiques de copolymères diblocs neutres-chargés dissymétriques. Ces molécules sont composées d'une courte partie neutre de poly(éthylène propylène) (PEP) ou de poly(tert-butyl styrène) (PtBs), et d'une longue partie chargée (polyélectrolyte) poly(styrène sulfonate) sodium (PSSNa) de taux de sulfonation supérieur à 80. Des expériences de diffusion de neutrons aux petits angles et de diffusion quasi-élastique de la lumière ont montré que ces copolymères s'auto-assemblent en solution aqueuse en micelles sphériques : coeur composé de l'auto-association des parties neutres en mauvais solvant, duquel émergent les parties chargées en une grande couronne qui peut être vue comme une brosse polyélectrolyte en géométrie sphérique. La forme et la taille des coeurs hydrophobes ont été trouvées invariantes en fonction de la concentration en polymère et de la concentration en électrolyte ajouté (sel monovalent, NaCl). Cette invariance a permis de déterminer les facteurs de structure des solutions (images des interactions) : les interactions électrostatiques ordonnent les solutions même dans le régime dilué (régime sans contact entre micelles). Dans le régime dilué sans sel ajouté, les parties polyélectrolytes (composant la couronne micellaire) ont été trouvées avec une conformation étendue (quasi-bâtons). Avec du sel ajouté, cette conformation devient de plus en plus flexible dès que la concentration en sel est supérieure à la concentration interne en sel d'une micelle. Dans le régime concentré sans sel ajouté, l'apparition d'un pic polyélectrolyte aux petites échelles, typique de la formation d'un semi dilué de polyélectrolytes, a été mise en évidence. De manière surprenante, cet ordre polyélectrolyte coexiste avec l'ordre entre micelles. L'influence du nombre de chaîne par micelle (nombre d'agrégation) a été discutée. Avec du sel ajouté, le pic polyélectrolyte disparaît, tandis que les solutions restent ordonnées. La distribution des contre-ions a été étudiée par des expériences de diffusion de rayons x aux petits angles. Les contre-ions Na+ ont été remplacés par d'autres contre-ions (typiquement Cs+ et TMA+) par dialyse des solutions. Dans le cas des micelles de faible nombre d'agrégation, la distribution des contre-ions a été trouvée en accord avec la distribution donnée par l'équation de Poisson-Bolztmann autour d'un bâton. Dans le cas des micelles de grand nombre d'agrégation, une forte corrélation entre contre-ions, due au recouvrement des différents nuages, a été mise en évidence. Enfin, la concentration micellaire critique (concentration à partir de laquelle des micelles existent) et l'équilibre des solutions ont été étudiés par électrophorèse capillaire. Les résultats ne sont pas encore bien compris : il existe, quelle que soit la concentration en polymère, 20% de chaînes libres (non associées en micelles).

<p>Capillary Electrophoresis (CE) was explored as a means for physicochemical and biopharmaceutical characterisation of small drug molecules. Special attention was paid to the characterisation of acid-base and lipophilic properties of drug compounds by analysing their migration behaviour in different CE systems. The thesis comprises an overview of the field together with separate studies on the different topics.</p><p>The utility of CE for the determination of pK_a of labile drug compounds was investigated. A general methodology was developed comprising key steps such as the use of a stabilising sample diluent, electromigration injection, and analyte characterisation by UV-Vis spectroscopy. The methodology was successfully applied for two sets of drug compounds, labile at low and high pH, respectively.</p><p>CE was also evaluated for experimental modelling of passive intestinal membrane permeability by studying analyte migration in liposomal, microemulsion and micellar electrolytes. Good correlation is reported between CE migration and Caco-2 cell absorption estimates and for in vitro inhibition of thrombin. Interestingly, a slightly better correlation was obtained for liposomal electrolytes.</p><p>The utility of liposomes in CE was further extended by developing a novel procedure for immobilising liposomes inside fused silica capillaries. This approach enabled direct on-line coupling of liposome CE to high sensitivity mass spectrometry. The utility of liposome-coated capillaries is demonstrated for estimating drug passive intestinal membrane permeability. Its use in biopharmaceutical drug profiling is discussed.</p><p>Utilising advanced molecular descriptors, commonly applied to in silico prediction of passive intestinal membrane permeability, migration of analytes in micellar CE systems could be well predicted. The novel approach was based on hierarchical multivariate analytics and use of molecular descriptors for both analytes and micellar media surfactants. Demonstrated results propose that the CE format could be useful to validate how representative molecular descriptors are for describing molecular behaviour in complex liquid media, e.g. physiological systems.</p>

<p>The analysis of low abundant biological molecules is often challenging due to their chemical properties, low concentration and limited sample volumes. Neuropeptides are one group of molecules that fits these criteria. Neuropeptides also play an important role in biological functions, which makes them extra interesting to analyze. A classic chemical analysis involves sampling, sample preparation, separation and detection. In this thesis, an enhanced solid supported microdialysis method was developed and used as a combined sampling- and preparation technique. In general, significantly increased extraction efficiency was obtained for all studied peptides. To be able to control the small sample volumes and to minimize the loss of neuropeptides because of unwanted adsorption onto surfaces, the subsequent analysis steps were miniaturized to a micro total analysis system (µ-TAS), which allowed sample pre-treatment, injection, separation, manipulation and detection. </p><p>In order to incorporate these analysis functions to a microchip, a novel microfabrication protocol was developed. This method facilitated three-dimensional structures to be fabricated without the need of clean room facilities. </p><p>The sample pre-treatment step was carried out by solid phase extraction from beads packed in the microchip. Femtomole levels of neuropeptides were detected from samples possessing the same properties as microdialysates. The developed injection system made it possible to conduct injections from a liquid chromatographic separation into a capillary electrophoresis channel, which facilitated for advanced multidimensional separations. An electrochemical sample manipulation system was also developed. In the last part, different electrospray emitter tip designs made directly from the edge of the microchip substrate were developed and evaluated. The emitters were proven to be comparable with conventional, capillary based emitters in stability, durability and dynamic flow range. Although additional developments remain, the analysis steps described in this thesis open a door to an integrated, on-line µ-TAS for neuropeptides analysis in complex biological samples.</p>

<p>Advances in life science require knowledge of active molecules in complex biological systems. These molecules are often only present for a certain time and at limited concentrations. Integrated micro-analytical tools for sampling, separation and mass spectrometric (MS) detection would meet these requests and are therefore continuously gaining interest. An on-line coupling of analytical functions provides shorter analysis time and less manual sample handling. In this thesis, improved compatibility of microdialysis sampling and multidimensional separations coupled to MS detection are developed and discussed.</p><p>Microdialysis was used <i>in vitro</i> for determination of the non-protein bound fraction of the drug ropivacaine. The sampling unit was coupled on-line to capillary column liquid chromatography (LC) followed by ultraviolet or MS detection. For MS detection, the system was extended with a desalting step and an addition of internal standard. A method for MS screening of microdialysates, collected <i>in vivo,</i> was also developed. The method involved sampling and measurements of the chemical pattern of molecules that generally are ignored in clinical investigations. Chemometric tools were used to extract the relevant information and to compare samples from stimulated and control tissues.</p><p>Complex samples often require separation in more than one dimension. On-line interfaces for sample transfer between LC and capillary electrophoresis (CE) were developed in soft poly(dimethylsiloxane) (PDMS). MS detection in the LC-CE system was optimised on frequent sampling of the CE peak or on high resolution in mass spectra using time-of-flight (TOF)MS or Fourier transform ion cyclotron resonance (FTICR)MS, respectively. Aspects on electrode positioning in the LC-CE interface led to development of an on-column CE electrode. A successful method for deactivation of the PDMS surface using a polyamine polymer was also developed. The systems were evaluated using peptides and proteins, molecules that are gaining increased attention in bioscience, and consequently also in chemical analysis. </p>

<p>The main aim of this thesis was to characterize membrane-solute interactions using artificial membranes in immobilized liposome chromatography or capillary electrophoresis. The partitioning of a solute into a cell membrane is an essential step in diffusion across the membrane. It is a valid parameter in drug research and can be linked to the permeability as well as the absorption of drugs. Immobilized liposome chromatography was also used to study partitioning of lignin precursor models. Lignin precursors are synthesized within plant cells and need to pass the membrane to be incorporated into lignin in the cell wall.</p><p>In immobilized liposome chromatography, liposomes or lipid bilayer disks were immobilized in gel beads and the partitioning of solutes was determined. Capillary electrophoresis using disks as a pseudostationary phase was introduced as a new approach in drug partitioning studies. In addition, octanol/water partitioning was used to determine the hydrophobicity of the lignin precursor models.</p><p>Electrostatic interactions occurred between bilayers and charged drugs, whereas neutral drugs were less affected. However, neutral lignin precursor models exhibited polar interactions. Moreover, upon changing the buffer ionic strength or the buffer ions, the interactions between charged drugs and neutral liposomes were affected. Hydrophobic interactions were also revealed by including a fatty acid or a neutral detergent into the bilayer or by using a buffer with a high salt concentration. The bilayer manipulation had only a moderate effect on drug partitioning, but the high salt concentration had a large impact on partitioning of lignin precursor models.</p><p>Upon comparing the partitioning into liposomes and disks, the latter showed a more pronounced partitioning due to the larger fraction of lipids readily available for interaction. Finally, bilayer disk capillary electrophoresis was successfully introduced for partitioning studies of charged drugs. This application will be evaluated further as an analytical partitioning method and separation technique.</p>