Nesse trabalho de duas partes, colunas monolíticas poliméricas foram aplicadas em extração em fase sólida e em nanocromatografia capilar, duas das suas mais importantes aplicações. Na primeira parte foi desenvolvido um monolito para extração em fase sólida dos metais Cd(II), Pb(II) e Cu(II), que foi acoplada on-line com detecção eletroquímica com o auxílio de instrumentação de análise por injeção sequencial (SIA). A coluna usada como suporte sólido para extração em fase sólida foi obtida com a copolimerização entre formador de ligação cruzada etileno dimetacrilato (EDMA) e monômero funcional glicidil metacrilato (GMA), preparada a partir de uma mistura reacional composta de 30% GMA, 10% EDMA, 5% H2O, 35% n-propanol e 20% 1,4- butanodiol, aquecida durante 24 horas à 60°C. Essa composição e condições de polimerização favoreceram a permeabilidade do monolito, o que foi necessário para o acoplamento no SIA. Após a obtenção do monolito base o mesmo foi modificado pela reação do anel epóxi do grupo GMA com ácido iminodiacético (IDA) para garantir propriedades de quelação de metais e maior capacidade de adsorção para a coluna. O monolito foi caracterizado com imagens de microscopia de varredura eletrônica (MEV) e a capacidade de extração foi de 4,4 ± 0,3 mg Cu(II) m-1 obtida com curvas de breakthrough. O método de determinação on-line dos metais operado por SIA, que executou as etapas de carregamento de amostra, limpeza da coluna, eluição dos analitos e recondicionamento dos sítios ativos teve frequência amostral de 6,8 injeções por hora. Os limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) para o método foram, respectivamente, de 1,0 e 3,3 µg L-1 para o Cd(II), 0,7 e 2,2 µg L-1 para o Pb(II) e 0,5 e 1,8 µg L-1 para o Cu(II). O método foi aplicado na determinação dos metais em diferentes matrizes de águas naturais, sendo encontrado Cu(II) em algumas amostras. A exatidão do método foi avaliada com estudos de adição e recuperação nessas águas, obtendo-se valores entre 75,5 e 116,6%. Na segunda parte do trabalho foi utilizada uma coluna polar composta da sulfobetaína zwitteriônica N,N-dimetil-N-metacriloil-oxietil-N-(3-sulfopropil) amônio betaína (MEDSA) e do formador de ligações cruzadas dioxietil dimetacrilato (DiEDMA) em Nanocromatografia de Interação Hidrofílica (HILIC) para fazer a separação de Dopamina, Epinefrina, Norepinefrina, L-DOPA, Tiramina, DOPAC e Ácido Homovanílico, neurotransmissores, alguns de seus metabólitos e precursores, compostos polares de baixa massa molecular. A seletividade cromatográfica da coluna foi altamente dependente da composição da fase móvel aquosa:orgânica, apresentando um mínimo de retenção na transição do mecanismo HILIC para a fase reversa (RP). Ajustando os dados experimentais de fatores de retenção em função da composição da fase móvel com o modelo de retenção duplo foi possível prever qual composição de fase móvel promoveria a separação dos analitos da mistura, que foi atingida em torno de 85% acetonitrila e 15% H2O. A coluna foi modificada com o grupo zwitteriônico 2-metacriloil-oxietil fosforilcolina (MPC) por UV grafting e a modificação da metade do comprimento da coluna durante 30 minutos de exposição UV levou às mudanças na seletividade cromatográfica. / In this two parts work, polymeric monolithic columns were applied in solid phase extraction and in capillary nanochromatography, two of their most important applications. In the first part, a monolith for solid phase extraction of Cd(II), Pb(II) and Cu(II) metals was developed and coupled online with electrochemical detection with the aid of sequential injection analysis instrumentation (SIA). The column used as a solid support for solid phase extraction was obtained by copolymerization between the crosslinker ethylene dimethacrylate (EDMA) and the functional monomer glycidyl methacrylate (GMA), prepared from a reaction mixture composed of 30% GMA, 10% EDMA, 5% H2O, 35% n-propanol and 20% 1,4-butanediol, heated at 60 ° C for 24 hours. This composition and polymerization conditions favored monoliths permeability, which was required for the SIA coupling. After obtaining the base monolith, it was modified by reaction of the epoxy ring of the GMA group with the iminodiacetic acid (IDA) to guarantee metals chelating properties and increase adsorption capacity for the column. The monolith was characterized by scanning electron microscopy (SEM) images and extraction capacity was 4.4 ± 0.3 mg Cu(II) m-1, obtained from breakthrough curves. The method for online determination of metals operated by SIA, which performed the steps of sample loading, column cleaning, analyte elution and reconditioning of active sites had a sampling throughput of 6.8 injections per hour. The limits of detection (LD) and quantification (LQ) for the method were, respectively, 1.0 and 3.3 µg L-1 for Cd(II), 0.7 and 2.2 µg L-1 for the Pb(II) and 0.5 and 1.8 µg L-1 for Cu(II). The method was applied for the determination of metals in different natural water matrices, finding Cu(II) in some samples. The accuracy of the method was evaluated with addition and recovery studies in these waters, finding recoveries between 75.5 and 116.6%. In the second part of the work, a polar column composed of the zwitterionic sulfobetaine N,N-dimethyl-N-methacryloyloxyethyl-N-(3-sulfopropyl) ammonium betaine (MEDSA) and the cross-linker dioxyethyl dimethacrylate (DiEDMA) was used in Hydrophilic Interaction Nanocromatography (HILIC) to separate Dopamine, Epinephrine, Norepinephrine, L-DOPA, Tyramine, DOPAC and Homovanilic Acid, neurotransmitters, some of its metabolites and precursors, which are polar compounds of low molecular mass. The chromatographic selectivity of the column was highly dependent on the composition of the aqueous:organic mobile phase, showing a minimum retention at the transition from the HILIC to the reverse phase (RP) mechanism. By adjusting the experimental data of retention factors as a function of mobile phase composition with the double retention model it was possible to predict which mobile phase composition would promote the separation of the mixed analytes, which was achieved around 85% acetonitrile and 15% H2O. The column was modified with the 2-methacryloyl oxyethyl phosphorylcholine (MPC) zwitterionic group by UV grafting and the modification of half columns length during 30 minutes of UV exposure led to changes in the chromatographic selectivity.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-07022019-105446 |
| Date | 17 October 2018 |
| Creators | Luiz Fernando Ribeiro |
| Contributors | Jorge Cesar Masini, Cassiana Seimi Nomura, Ivo Milton Raimundo Junior, Diogo Librandi da Rocha |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Química, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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