Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Química área de Especialización en Química Analítica y Memoria para optar al Título de Químico / Los estrógenos son hormonas de gran importancia que están asociadas al sistema reproductor femenino y al mantenimiento de las características sexuales secundarias. Éstas se pueden clasificar dentro de dos grupos: (a) las naturales como la estrona (E1), el estradiol (E2) y el estriol (E3), junto con sus metabolitos, y (b) las sintéticas como el 17α-etinilestradiol (EE2), que se utiliza en la formulación de anticonceptivos. La mayoría de los estrógenos naturales son excretados por vía renal en forma conjugada como sulfatos o glucurónidos, pero pueden cambiar a estrógeno libre. La cuantificación de este tipo de analitos en muestras biológicas como la orina, puede ser un gran desafío debido a las bajas concentraciones que se pueden encontrar, necesitándose rigurosos pasos de preparación de muestra antes de su determinación analítica. En este trabajo se realizó una estrategia analítica para la determinación de las hormonas estrogénicas: E1, E2, E3, sus metabolitos, y la hormona sintética EE2 desde muestras de orina, mediante la técnica de microextracción por sorción en disco rotatorio (RDSE), y su posterior detección y cuantificación mediante cromatografía gaseosa acoplada a espectrometría de masas (GC-MS). RDSE se seleccionó por ser una técnica económica, versátil y ecoeficiente (química verde), mientras que GC-MS ofrece una buena sensibilidad y límites de detección bajos para la investigación en muestras complejas. Los analitos son retenidos y pre-concentrados en la fase sorbente estireno-divinilbenceno (e-DVB), la cual se encuentra inmovilizada sobre un disco rotatorio plano. Las condiciones óptimas de extracción fueron una agitación a 3000 rpm por un tiempo de 60 minutos y un volumen de muestra de 25 mL (2 mL de orina y 23 mL de agua ultra pura) a pH 7,0. Antes de la etapa de desorción se realizó un “clean up” post extracción con 5 mL de una solución metanol – agua (1:4) por 5 minutos. La desorción de los compuestos se realizó en 1 etapa de 15 minutos con 5 mL de metanol, posteriormente el extracto se evaporó con nitrógeno hasta sequedad. Al eluato seco se le agregó 50 μL del derivatizante N-metil-N-(trimetilsilil)-trifluoroacetamida (MSTFA) y 50 μL de piridina. Posteriormente se sometió a un ambiente de temperatura a 90°C por 30 minutos. Una vez completada la derivatización se agregó 20 μL de 3,3',4,4'-Tetraclorobifenil (PCB 77, estándar interno) y finalmente se inyectaron 2 μL en el GC-MS. Además, en el proceso se incorporó un estándar “surrogate” ((20,21)-13C2-EE2). Con el objetivo de saber la cantidad total de estrógenos presente en las muestras (conjugado + libre) se realizó una hidrólisis enzimática. Para ello se utilizaron 2 mL de orina y 2 mL de un buffer de hidrólisis, que contiene la enzima β-glucuronidasa (encargada de la desconjugación). Los 4 mL se incubaron por 20 horas a 37°C, transcurrido este tiempo se procedió a realizar la extracción con las condiciones óptimas mencionadas anteriormente, pero esta vez diluyendo con 21 mL de agua ultra pura. Los límites de detección y cuantificación del método variaron entre 0,057 a 0,71 μg·L-1 y 0,17 a 2,15 μg·L-1, respectivamente. Las recuperaciones relativas en muestras blanco de orina que fueron enriquecidas con 0,4 μg·L-1 de las hormonas, estuvieron en un intervalo de 67-98%. El método descrito fue aplicado en 9 muestras reales provenientes tanto de mujeres como de hombres en un amplio intervalo de edad (26 a 59 años). La concentración de las 9 hormonas detectadas se obtuvo en un intervalo de 0,5 - 366 μg·L-1 y 1,1 - 709 μg·L-1 sin y con hidrólisis, respectivamente / Estrogens are hormones of great importance that are associated with the female reproductive system and with the maintenance of secondary sex characteristics. These can be classified into two groups: (a) natural hormones, such as estrone (E1), estradiol (E2) and estriol (E3), together with its metabolites, and (b) synthetic hormones as 17α-ethinylestradiol (EE2), which is used in the formulation of contraceptive pills. Most natural estrogens are secreted by the kidney in their conjugated form as sulfates or glucuronides, but they can switch to the free estrogen. The quantification of this type of analytes in biological samples such as urine, can be a great challenge due to the low concentrations that they can be found, needing rigorous sample preparation steps, prior to analytical determination. In this work, an analytical strategy for determining estrogenic hormones: E1, E2, E3, its metabolites, and synthetic hormone EE2, from urine samples was developed based on the rotating disk sorptive extraction (RDSE) technique, and the subsequent detection and quantification by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). RDSE technique was selected due to its economic, versatile and eco-efficient (green chemistry) features, while GC-MS provides good sensitivity and low detection limits for to research in complex samples. The analytes are retained and pre-concentrated in the styrene-divinylbenzene (e-DVB) sorbent phase, which is immobilized on a rotating disk. The optimum conditions for extraction of all analytes were a rotation velocity of 3000 rpm, for 60 min and a sample volume of 25 mL (2 mL of urine and 23 mL of ultrapure water) at pH 7.0. Previous to the desorption step, a clean-up was performed after extraction with 5 mL of a methanol - water (1: 4) solution for 5 minutes. The desorption of the compounds was performed in one step of 15 minutes with 5 mL of methanol, then the extract was evaporated to dryness with nitrogen. An aliquiot of 50 μL of derivatizing agent N-methyl-N-(trimethylsilyl)-trifluoroacetamide (MSTFA) and 50 μL of pyridine were added to the dry eluate. Subsequently, it was subjected to a temperature at 90°C for 30 minutes. Once derivatization was complete, 20 μL of PCB 77 was added as internal standard and finally a volume of 2 μL was injected into the GC-MS. Furthermore, in the process, a standard surrogate ((20,21) -13C2-EE2) was incorporated. To know the total amount of estrogen present in the samples (conjugated + free) an enzymatic hydrolysis was performed, by treating a volume of 2 mL of urine with 2 mL of a buffer hydrolysis, containing the enzyme β-glucuronidase (responsible for deconjugation). This mixture of 4 mL was incubated for 20 hours at 37°C. After this time, the mixture was diluted to 25 mL with water and the extraction was carried out under the optimal conditions mentioned above. The detection and quantification limits of the method were between 0.057 to 0.71 μg·L-1 and 0.17 to 2.15 μg·L-1, respectively. Relative recoveries of blank urine samples that were spiked with 0.4 μg·L-1 of hormones were within a range of 67-98%. The described method was applied in 9 real samples from both women and men, in a wide age range (26-59 years). The concentration of the 9 hormone detected were obtained in a range of 0.5 to 366 μg·L-1and 1.1 to 709 μg·L-1, without and with hydrolysis, respectively / 31/12/2017

El ciclo de carbono en un bosque tropical se completa por la labor de descomposición que llevan a cabo los organismos detritívoros en el suelo del bosque. Estos actúan sobre el mantillo de hojas, ramas y troncos que se acumulan en el suelo. Dependiendo de la composición del bosque, estas tasas varían, y algunos de los factores determinantes más importantes para ver cuánto demora este proceso son el contenido de fenólicos totales, la proporción de carbono-nitrógeno y los tipos de lignina presentes. Se han realizado numerosos estudios sobre las tasas de desaparición de biomasa y análisis simples de contenidos de distintos indicadores en mantillo pero la dinámica de estos procesos de degradación, así como los principales componentes e intermediarios de la misma, aún están en proceso de caracterización. Un buen entendimiento del balance de carbono en todo el sistema es crítico para poder determinar su papel en el cambio climático, ya sea como amortiguadora del mismo, o agravando el problema. En particular, para poder realizar esto, es necesario cuantificar los flujos dominantes de salida y entrada de los grandes almacenes de carbono y el control ambiental de estos flujos. Estos esfuerzos en las diferentes determinaciones dependen, principalmente, de modelos predictivos para lo cual, a su vez, se necesitan estimaciones adecuadas de los principales procesos biológicos del ciclo de carbono como son: la absorción de carbono por fotosíntesis, el crecimiento de las plantas y la degradación de las mismas. Es por ello que este trabajo de investigación tuvo como fin, mediante técnicas analíticas, caracterizar la descomposición de mantillo en bosque evaluando los diferentes marcadores de degradación y ver cómo estos cambian en el tiempo durante el proceso de descomposición. Es así que se estudió la descomposición de dos especies arbóreas de alta importancia biológica: Calophyllum brasiliense Cambess y Bixa arborea Huber mediante la técnica de bolsas de descomposición. Estas fueron dejadas en el suelo del bosque de la Reserva Nacional Tambopata y recolectadas en períodos definidos para luego analizar el contenido de fósforo, calcio, polifenoles totales, taninos condensados, celulosa, hemicelulosa, lignina, carbono y nitrógeno y ver la correlación de cada parámetro con la velocidad de degradación del material vegetal. Se encontraron diferencias significativas en la química de ambas especies, así como en las constantes de descomposición. Se espera que estos resultados puedan ser utilizados en futuras investigaciones y modelos de flujo de carbono en bosques para así tener un mejor entendimiento del balance de carbono y nitrógeno y su papel en el cambio climático. / Tesis

El objetivo de este estudio fue verificar si un espectrómetro portátil de fluorescencia de rayos X (pXRF) puede reconocer las marcas de seguridad de los billetes originales que pueden ser reproducidas por los falsificadores. Se estudiaron billetes peruanos: 4 genuinos y 3 falsos, en 11 puntos de análisis cada uno, correspondiendo a 77 conjuntos de datos. El análisis de correlación de espectros entre los billetes originales fue 1.0, y no hubo correlación con los billetes falsos. El pXRF demuestra que dos marcas de seguridad fueron reproducidas por los falsificadores. / The aim of this study was to verify if a portable X-ray fluorescence (pXRF) spectrometer can recognize the security features in banknotes that are reproducible by counterfeiters. Peruvian Nuevo Sol banknotes were studied: 4 genuine and 3 fake ones, in 11 points of analysis for each one, at all 77 data set. The correlation analysis of spectra among original notes was 1.0, and there was no correlation with fake banknotes. pXRF prove that two security features were reproducible for counterfeiters.

La determinación de metales y metaloides en muestras medioambientales se suele realizar mediante técnicas de Espectrometría Atómica debido a su: (i) exactitud y precisión; (ii) sensibilidad; (iii) límites de detección del orden de los µg kg-1 - ng kg-1; (iv) velocidad de análisis; y (iv) capacidad multielemental para determinar varios analitos de forma simultánea. No obstante, el análisis de muestras medioambientales mediante estas técnicas no está exento de dificultades ya que la matriz de este tipo de muestras (p. ej. sales, materia orgánica, etc.), así como los reactivos empleados durante el pretratamiento de muestra (p. ej. ácidos, disolventes orgánicos, etc.), pueden dar lugar a interferencias (espectrales y no espectrales) que afecten negativamente a la exactitud y precisión de los análisis. A pesar de los numerosos estudios realizados hasta la fecha, existe todavía un gran desconocimiento sobre el origen de los efectos de matriz en las técnicas de Espectrometría Atómica y, en particular, para la Espectrometría de Emisión Atómica de Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-AES) y la Espectrometría de Emisión Atómica de Plasma Inducido por Microondas (MIP-AES). En la presente Tesis Doctoral se han estudiado los efectos de matriz derivados de los concomitantes más habituales en el análisis de muestras medioambientales (sales, ácidos y carbono) sobre la señal de emisión en ICP-AES y MIP-AES y, a partir de la información obtenida, se han desarrollado diferentes métodos analíticos para la determinación de metales y metaloides en muestras medioambientales libres de interferencias. En primer lugar, se ha investigado la influencia del C sobre la señal de emisión (atómica e iónica) en ICP-AES para 62 elementos y sus posibles implicaciones prácticas al analizar muestras medioambientales. A partir de los conocimientos obtenidos, se ha desarrollado un método analítico para evaluar el papel de la Cymodocea nodosa en la movilización de elementos traza en el ecosistema marino de una de las regiones más afectadas por la industria minera en el entorno de la laguna costera del Mar Menor (Murcia). Por otro lado, se ha investigado de forma sistemática interferencias (espectrales y no espectrales) producidas por matrices de tipo salino (CaNO3), ácido (H2SO4) y orgánico (glicerol, cloroformo y un disolvente supramolecular basado en THF y 1-decanol) sobre la señal analítica en MIP-AES. Finalmente, a partir de los resultados obtenidos, se ha desarrollado una metodología analítica para la determinación de Cd en aguas utilizando de forma conjunta la microextracción dispersiva líquido-líquido (DLLME) y MIP-AES.

Se investigó el potencial analítico y la aplicabilidad del acoplamiento instrumental en cromatografía líquida de ultra eficiencia-espectrometría de masas en tándem con analizador de doble cuadrupolo (UPLC-MS/MS), para el desarrollo, optimización y adaptación para determinación de pesticidas carbámicos y organofosforados en muestras de frutas como camu-camu, chirimoya y lúcuma que poseen interés de exportación. Para ello, se han seleccionado compuestos cuya determinación analítica presentan dificultades, bien por su elevada polaridad o por problemas en su ionización, así como contaminantes prioritarios desde el punto de vista medioambiental. Toda la metodología y su optimización analítica incluida en el trabajo de investigación se ha desarrollado teniendo en cuenta la legislación europea y americana vigentes, tanto en lo relativo a la sensibilidad requerida en los métodos analíticos según los niveles máximos de residuos permitidos, como a los parámetros de calidad relacionados con la instrumentación analítica y los métodos empleados. En consecuencia, los resultados que se presentan pueden ser considerados satisfactorios y fiables, desde el punto de vista cuantitativo y cualitativo, lo que sería un aporte a la normatividad de nuestro país. La excelente sensibilidad y selectividad alcanzadas, así como la rapidez y robustez de los métodos desarrollados y optimizados hace factible su aplicación en análisis rutinarios de muestras. En cuanto a la metodología multirresidual, para carbámicos y organofosforados en el presente trabajo se propone una aproximación, basada en una preconcentración SPE “ extracción en fase sólida ” previa a la determinación por UPLC-MS/MS, para la determinación de pesticidas carbámicos ( Aldicarb, Carbofurano, Carbaryl, Metomilo y Propoxur ) y organofosforados (Malatión, Paratión y Metamidofos), ampliamente usados en nuestro país. La inyección directa de la muestra en presencia de ácido fórmico en la fase móvil y la aplicación del sistema de preconcentración SPE, previa extracción por el procedimiento de extracción en matrices complejas , lo que permite la retención satisfactoria de compuestos básicos o ácidos, respectivamente, consiguiendo de este modo un elevado grado de multirresidualidad. Mediante la adquisición de dos transiciones SRM por compuesto se puede cuantificar y confirmar diversos pesticidas, mayoritariamente polares y algunos medianamente polares, al nivel del límite de cuantificación (LOQ) objetivo (0.025 μg/L). Además, la elevada sensibilidad de los métodos desarrollados da lugar a límites de detección (LOD) inferiores a 0.005 μg/L en la mayoría de los casos. El desarrollo y la optimización se llevó a cabo a dos niveles de fortificación para pesticidas carbámicos y organofosforados (5 y 40 μg/L), obteniendo recuperaciones entre 70 y 110%. Palabras clave: UPLC-MS/MS, Pesticidas carbámicos y Organofosforados, QuEChERS, SPE, Adaptación, desarrollo y optimización de la metodología analitica. / -- In this work we investigate the analytical potential and applicability of the coupling instrumental in efficiency ultra performance liquid chromatography-mass spectrometry in tandem with double quadrupole analyzer (UPLC-MS/MS) for the development, optimization and adaptation for the determination of pesticides, carbamates and organophosphates in fruit samples as camu-camu, chirimoya and lucuma that have export interest. We selected compounds that present difficulties in their analytical determination either for their high polarity or problems in their ionization and priority pollutants from the environmental viewpoint. All analytical optimization methodology and included in the work has been developed taking into account European law, both in American force on the sensitivity required in analytical methods based on maximum residue levels allowed, as quality parameters related with analytical instrumentation and methods. Consequently, the results presented can be considered satisfactory and reliable, from a quantitative and qualitative contributing to its regulations in our country. The excellent sensitivity and selectivity achieved, and the speed and robustness of the methods developed and optimized makes possible its application in routine analysis of samples. In terms of methodology multirresidual to carbamates and organophosphates in the work proposes an approach based on a preconcentration SPE "solid phase extraction" predetermination UPLC-MS/MS for the determination of carbamate pesticides (Aldicarb, Carbofuran, Carbaryl, Methomyl and Propoxur) and organophosphates (malathion, parathion and methamidophos) widely used in our country. Direct injection of the sample in the presence of formic acid in mobile phase and the implementation of the SPE preconcentration system after extraction by the extraction procedure in complex matrices with a robust, fast, easy, cheap, effective and safe ( QuEChERS), allowing satisfactory retention of basic compounds or acids, respectively, thereby achieving a high degree of multirresidualidad. Through the acquisition of two SRM transitions per compound can be quantified and confirm various pesticides, mostly moderately polar and some polar, the level of the limit of quantitation (LOQ) objective (0.025 mg / L). Furthermore, the high sensitivity of the methods developed resulting in limits of detection (LOD) of less than 0,005 ug / L in most cases. The development and optimization was carried out at two levels of fortification for carbamate and organophosphate pesticides (25 and 10 ug / L), obtaining recoveries between 70 and 110%. -- Keywords: UPLC-MS/MS, carbamate and organophosphate pesticides, QuEChERS, SPE, Adaptation, Development and Optimization of Analytical Methodology.

CICYT (PB88-0288 y PTRI91-0029)

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En diferentes partes del país existe una gran cantidad de objetos de nuestro patrimonio cultural, pertenecientes a la época colonial. Especialmente las iglesias cuentan con una amplia diversidad de ellos, entre los que destacan las pinturas, pero que por causas naturales y humanas se van deteriorando. Para recuperar su estado inicial se necesita realizar labores de restauración y conservación. El conocimiento de los materiales utilizados en las pinturas a restaurar (y posteriormente a conservar) puede ser de gran ayuda para el trabajo de los profesionales que realizan estas tareas. Además, la información obtenida es de importancia para complementar la documentación histórica de estas obras y para su puesta en valor. Ante ello surge como propuesta la aplicación del análisis químico como una herramienta para obtener la información mencionada. El presente estudio aborda el análisis de las obras “Asedio en Pamplona” y “San Ignacio recibe al Duque de Gandía”, pertenecientes a la Compañía de Jesús, Comunidad de San Pedro de Lima. El objetivo principal es conocer la conformación pictórica de las obras, los materiales y las técnicas utilizadas por el artista, todo ello mediante el uso de técnicas no invasivas y microdestructivas. El proceso de investigación consta de tres etapas, que comprenden la examinación visual de las obras, la toma y preparación de muestras y el análisis mediante el uso de diversas técnicas: fluorescencia de rayos X, microscopía óptica, microespectroscopía Raman, microscopía electrónica de barrido, cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas y reflectografía infrarroja. En base a los resultados se determina que las dos pinturas contienen materiales que fueron utilizados típicamente en pintura colonial. Además, cuentan con muchas similitudes en cuanto a los materiales utilizados (pigmentos, aglutinantes, barnices), como también en la técnica (esbozos, forma de mezclar los pigmentos, presencia de capas múltiples, el formato de las obras, por ejemplo) y por ello existe la posibilidad de que ambas pertenezcan al mismo autor. / Tesis

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En esta Tesis se investiga el potencial analítico y la aplicabilidad del acoplamiento instrumental cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem con analizador de triple cuadrupolo (LC-MS/MS), para la determinación de contaminantes orgánicos en muestras de aguas y vegetales. Para ello, se han seleccionando compuestos cuya determinación analítica presenta dificultades, bien por su elevada polaridad o por problemas en su ionización, así como contaminantes prioritarios desde el punto de vista medioambiental. Toda la metodología analítica incluida en la Tesis se ha desarrollado teniendo en cuenta la legislación europea vigente, tanto en lo relativo a la sensibilidad requerida en los métodos analíticos según los niveles máximos de residuos permitidos, como a los parámetros de calidad relacionados con la instrumentación analítica y los métodos empleados. En consecuencia, los resultados que se presentan pueden ser considerados satisfactorios y fiables, desde el punto de vista cuantitativo y cualitativo. La excelente sensibilidad y selectividad alcanzadas, así¬ como la rapidez y robustez de los métodos desarrollados hace factible su aplicación en análisis rutinarios de muestras.La Tesis se estructura en dos grandes bloques. En el primero de ellos se incluye el desarrollo, validación y aplicación de métodos multirresiduales por LC(UHPLC)-MS/MS, para la determinación de plaguicidas y productos de transformación (TPs) en aguas, tanto medioambientales (superficiales y subterráneas) como procedentes de los lixiviados de una planta de residuos sólidos urbanos. En el segundo bloque se describen métodos individuales para compuestos de especial interés analí¬tico y/o medioambiental, cuya determinación a nivel de residuos, tanto en aguas como en vegetales, requiere metodologías avanzadas sensibles y selectivas.