Uso de forno de microondas e mini-frascos no preparo de...
Transcript of Uso de forno de microondas e mini-frascos no preparo de...
Uso de forno de microondas e miniUso de forno de microondas e mini--frascos nofrascos nopreparo de amostras biológicaspreparo de amostras biológicas
Marco AMarco Auréliourélio ZZezziezzi ArrudaArrudawww.www.gepamgepam..iqmiqm..unicamunicam..brbr
zezzizezzi@@iqmiqm.unicamp..unicamp.brbr
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOTendênciasTendências nasnas
operações analíticasoperações analíticas(M. (M. ValcárcelValcárcel))
SimplificaçãoSimplificação
AutomaçãoAutomação//MecanizaçãoMecanização
MiniaturizaçãoMiniaturizaçãoturizaçãoturização
Marco A. Z. Arruda
“O procedimento de decomposição deve ser tão simples “O procedimento de decomposição deve ser tão simples quanto possível, e não deve envolver grandes quantidadesquanto possível, e não deve envolver grandes quantidadesde equipamentos, reagentes e tempo excessivo”de equipamentos, reagentes e tempo excessivo”G. G. TölgTölg & P. & P. TschöpelTschöpel
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃODiferentes estratégiasDiferentes estratégias no no preparopreparo de de amostrasamostras
ViasVias úmidaúmida//secasecaFusFusããooFentonFentonKjeldahl Kjeldahl Frasco Frasco de de Shöniger Shöniger TuboTubo de de CombustCombustããooProc. Proc. envolvendo altasenvolvendo altas presspressõõeses
bombabomba de de oxigoxigêênioniofraso fraso de de CCáárius rius bombas Tbombas Töölglg e Parre Parrbombabomba de PTFEde PTFEincinerador incinerador àà alta pressalta pressãão o
DecomposiDecomposiçãçãoo assistida porassistida por microondas microondas .....
Marco A. Z. Arruda.....
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
OperaçõesOperaçõespréviasprévias
Medida Medida do sinaldo sinalanalíticoanalítico
Coleta eColeta etratamentotratamentodos dadosdos dados
Outros39%
Preparode amostras
61%
TEMPO ERROS
Outros70% Preparo
de amostras30%
Marco A. Z. Arruda
Marco A. Z. ArrudaMarco A. Z. ArrudaINTRODUÇÃOINTRODUÇÃOProblemaProblema????
Tempo Tempo necessárionecessário parapara oopreparopreparo de de amostraamostra
CalcanharCalcanhar de de Aquiles Aquiles do do processoprocesso analíticoanalítico
Mas...Mas...SoluçãoSolução????
c
λ
εε
HH
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOAssimAssim......
Marco A. Z. Arruda
Simplificação
Automação/Mecanização
Miniaturizationturização
Por quê não reduzir Por quê não reduzir o o tamanho tamanho dosdosfrascosfrascos, no , no sentido sentido de de aumentar aumentar suas quantidadessuas quantidades dentrodentro do do forno forno dedeMW?MW?
ConceitoConceito do do frascofrasco únicoúnico!!!!!!ReduzReduz contaminação contaminação
PequenosPequenos volumes volumes
AumentoAumento no no númeronúmero de de decomposiçõesdecomposições simultâneassimultâneas
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃODecomposiçãoDecomposição em em frascosfrascos fechadosfechados
MiniMini--frascos frascos de de Polipropileno
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
Polipropileno
DescontaminaçãoDescontaminação prévia desnecessáriaprévia desnecessáriaLimpeza posterior desnecessáriaLimpeza posterior desnecessáriaCustoCustoRápida transferência de calorRápida transferência de calorElevado número de amostrasElevado número de amostrasPossibilidade de pesagem de amostras viscosasPossibilidade de pesagem de amostras viscosasMínima manipulação da amostraMínima manipulação da amostraPoucos efluentes geradosPoucos efluentes geradosExplosões: Explosões: caca. 5% (porém, baixíssimo risco). 5% (porém, baixíssimo risco)
Marco A. Z. ArrudaMarco A. Z. Arruda
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃODecomposiçãoDecomposição em em frascosfrascos fechadosfechados
MiniMini--frascos frascos de de Polipropileno
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
Polipropileno
Decomposição incompletaDecomposição incompletaErros devidos a pesagemErros devidos a pesagemErros devidos a heterogeneidade da amostraErros devidos a heterogeneidade da amostraTempo de decomposiçãoTempo de decomposiçãoDificultada a comparação com Dificultada a comparação com CRMsCRMs (massa (massa da amostra)da amostra)
Marco A. Z. ArrudaMarco A. Z. Arruda
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOFlores, E. M. M.Flores, E. M. M.
TeseTese de de DoutoradoDoutorado, , 19971997Flores, E. M. M. Flores, E. M. M. et alet al., .,
JAAS JAAS 16(2001)141916(2001)1419
Marco A. Z. Arruda
DecomposiçãoDecomposição de de cabelocabelo
FrascosFrascos de PP: de PP: pesagempesagem, , adiçãoadição de de reagentesreagentes,,decomposição decomposição e e aferiçãoaferição do volumedo volume
DecomposiçãoDecomposição: : FornosFornos domésticodoméstico (80 (80 amostrasamostras) ) e de e de laboratóriolaboratório
MassaMassa de de amostraamostra: 10 mg: 10 mg200 200 µµL L misturamistura oxidanteoxidante (HNO(HNO33+H+H22OO22) + 100 ) + 100 µµL L HClHCl
As: HG AAS As: HG AAS
Marco A. Z. Arruda INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOOliveira, C. C. Oliveira, C. C. et alet al..
Anal. Anal. ChimChim. . ActaActa. . 371(1998)57371(1998)57
MatrizesMatrizes: : vinhovinho, , vegetaisvegetais, , leiteleite e e sucosucoReagentesReagentes: HNO: HNO3 3 concconc..AnalitoAnalito: P: P--POPO44 (20 (20 -- 400 mg/L) 400 mg/L) EspectrofotometriaEspectrofotometriaConceitoConceito do do frasco únicofrasco único200 200 -- 500 W (30 s)500 W (30 s)volume volume injetadoinjetado: 210 : 210 µµLL
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOAraújoAraújo, G. C. L., , G. C. L., et alet al..Analyst Analyst 125(2000)186125(2000)186
DigestãoDigestão parcialparcial em faseem fase vaporvapor MW MW focalizadas focalizadas 30 mg (material vegetal) 30 mg (material vegetal) 150 150 µµL HL H22OO2 2 15 15 mLmL HNOHNO33 conc. (conc. (frascofrasco do MW)do MW)Fe and Co Fe and Co ET AASET AASFe Fe 60 min60 minCo Co 10 min10 min
Marco A. Z. Arruda
AvaliaçãoAvaliação dada eficiênciaeficiência de de decomposiçãodecomposiçãode de plantasplantas medicinais usando fornosmedicinais usando fornos de de microondasmicroondas
e minie mini--frascos parafrascos para a a determinação determinação de de Cd porCd por TSTS--FFFF--AASAAS
Marco A. Z. Arruda
EXPERIMENTALEXPERIMENTAL
MassaMassa da da amostraamostra::1, 5 1, 5 ouou 10 mg 10 mg
1.8
1.0
ML
(HNO(HNO33 conc. / Hconc. / H22OO22 30% v/v)30% v/v)
100100--500 500 µµLL / 100/ 100--500 500 µµLL
10 min 10 min esperaespera
OTIMIZAÇÃOOTIMIZAÇÃO
FORNOS TIPO CAVIDADE FORNOS TIPO CAVIDADE E COM MICROONDAS E COM MICROONDAS
FOCALIZADAS
C RESIDUAL C RESIDUAL
DETERMINAÇÃO DE DETERMINAÇÃO DE Cd FOCALIZADASCd
Avaliação da eficiência de Avaliação da eficiência de decomposição
Marco A. Z. ArrudaMarco A. Z. Arrudadecomposição
EXPERIMENTALEXPERIMENTALPlantas Plantas
medicinaismedicinais
SECAGEM SECAGEM
Marco A. Z. ArrudaMarco A. Z. Arruda
Equisetum Equisetum arvensearvense L., L., CavalinhaCavalinha((propriedadespropriedadesdiurdiurééticasticas; ; éé usada usada em infecem infecçõçõeses dos dos rinsrinse e dada bexigabexiga)
Moagem
)
ANALISADOR DE ANALISADOR DE TAMANHO DE PARTICULASTAMANHO DE PARTICULAS
Phyllanthus niruriPhyllanthus niruri L. L. QuebraQuebra--pedrapedra ((efeitoefeito analganalgéésicosico,,e e usada em eliminausada em eliminaçãção o dedepedras renaispedras renais))
5, 10, 5, 10,
15 e 20 min15 e 20 min
criogênica
Maytenus ilicifoliaMaytenus ilicifolia ReisserReisserEspinheiraEspinheira--Santa Santa ((usadausadaem problemas em problemas de de estestôômago mago eeúúlceraslceras))
Material de Material de referência certificadoreferência certificado: : Bovine liver (NIST 1577b) Bovine liver (NIST 1577b)
Marco A. Z. ArrudaMarco A. Z. ArrudaEXPERIMENTALEXPERIMENTALMiniMini--frascosfrascos PP: PP: CryovialCryovial®®, , SimporteSimporte, (, (BeloeilBeloeil, Canada), Canada)PF: 176PF: 176ooC; C; CapacidadeCapacidade: 2 : 2 mLmL
Mini-frascos de PP e suporte de PTFE
Mini-frasco
Suporte
Barra
Sistemacompleto
EXPERIMENTALEXPERIMENTAL
FORNO DE MW TIPO CAVIDADE FORNO DE MW TIPO CAVIDADE
SuporteSuporteSistema Sistema
completocompleto
MiniMini--frascosfrascosAdaptaçãoao frasco
MicroondasMicroondas tipotipo cavidade cavidade
Marco A. Z. ArrudaMarco A. Z. Arruda
Marco A. Z. ArrudaMarco A. Z. ArrudaEXPERIMENTALEXPERIMENTAL
Bar
raB
arra
MicroondasMicroondas focalizadas focalizadas
EXPERIMENTALEXPERIMENTAL
SistemaSistema TSTS--FFFF--AAS AAS
CarregadorCarregador: : etanoletanol 80% (v/v) 80% (v/v)
vazãovazão: 1.0 : 1.0 mLmL minmin--11
alçaalça de de amostragemamostragem: 300 : 300 µµLLProp
idad
esPr
opid
ades
do s
iste
ma
do s
iste
ma
Marco A. Z. ArrudaMarco A. Z. Arruda
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
CarrierEthanol 80% v/v
Peristaltic pump
Sample loop(300 µL)
Connector
Ceramic capillary0.5 mm (id) / 2 mm (od) / 100 mm
Flame heatedNi tube
Capillary endflame heated
FAASburner
Flow SystemSamples
Injector commutator
TSTS--FFFF--AASAAS
Marco A. Z. Arruda
Marco A. Z. Arruda FormaçãoFormação do aerosol TSdo aerosol TS--FFFF--AAS AAS
RESULTADOSMoagemMoagem
Tamanho de partículas (em µm) para diferentes
45.4 ± 27.448.1 ± 21.934.9 ± 17.2211 ± 95.0218 ± 102101 ± 45.6218 ± 125289 ± 130199 ± 90.7322 ± 103302 ± 109302 ± 1195 min
Quebra-pedra
Espinheira-SantaCavalinha
Amostratempos de moagem
Tempo do moagem
10 min15 min20 min
Marco A. Z. Arruda
RESULTADOSRESULTADOSOtimizaOtimizaçãçãoo -- MW MW tipotipo cavidadecavidade (1)(1)
MassaMassa dadaamostrasamostras
5 mg:5 mg: melhormelhor eficieficiêênciancia de de decomposidecomposiçãçãoo
SoluSoluçãçãoo llíímpida mpida
C residual C residual atatéé 0,43%0,43%
200 200 µµLL-- HNOHNO3 3 conc. conc.
+ 150 + 150 µµLL-- HH22OO2 2 30% v/vMisturaMistura de de
agentesagentesoxidantes
30% v/voxidantes
Marco A. Z. ArrudaMarco A. Z. Arruda
MelhorMelhor condicondiçãçãoo: : maioresmaiores volumes de HNOvolumes de HNO33 e He H22OO22
Marco A. Z. ArrudaMarco A. Z. Arruda
Numero Numero de minide mini--frascosfrascos dentrodentro do do
fornoforno24 mini24 mini--frascosfrascos
(6 (6 frascosfrascos do MW)do MW)
NNúúmeromero de minide mini--frascosfrascos: : limitado limitado pela eficipela eficiêência ncia de de decomposidecomposiçãçãoo (C (C residual)residual)
AumentoAumento nana capacidadecapacidade do do fornoforno: 4 : 4 vezesvezes
OtimizaOtimizaçãçãoo -- MW MW tipotipo cavidadecavidade (2)(2)
ProgramaPrograma de de aquecimentoaquecimento
a) 30s @ 800Wa) 30s @ 800W
b) 60s @ 0Wb) 60s @ 0W
c) 30s @ 800Wc) 30s @ 800W
d) 120s @ 0Wd) 120s @ 0W
e) 30s @ 800We) 30s @ 800WTempo total: 4,5 minTempo total: 4,5 min
RESULTADOSRESULTADOS
C residual (0,30 e 0,43%)C residual (0,30 e 0,43%)
OtimizaOtimizaçãçãoo -- fornoforno de MW de MW focalizadasfocalizadasRESULTADOSRESULTADOS
OtimizaçãoOtimização
Condições já Condições já otimizadasotimizadas (MW (MW tipotipocavidadecavidade):):
5 mg de 5 mg de amostraamostra;;200 200 µµL HNOL HNO3 3 concconc..
+ 150 + 150 µµL HL H22OO2 2 30% v/v30% v/v
ProgramaPrograma de de aquecimentoaquecimento
Marco A. Z. ArrudaMarco A. Z. Arruda
C residual (0,38 C residual (0,38 --0,45%)0,45%)
60607070303044120120606030303312012050503030221201204040303011
PermanPerman(s)(s)
TemperaturaTemperatura(ºC)(ºC)
RampaRampa(s)(s)
Tempo total: 7 minTempo total: 7 min
RESULTADOSRESULTADOS
novonovo 1 ciclo1 ciclo
Marco A. Z. Arruda5 ciclos5 ciclos 5 ciclos5 ciclos
RESULTADOSRESULTADOS
DeterminaDeterminaçãçãoo de de CdCd
aa Valor Valor certificadocertificado: 0,50 : 0,50 ±± 0,030,03
0,49 0,49 ±± 0,030,030,46 0,46 ±± 0,020,020,48 0,48 ±± 0,020,02FFíígadogado bovinobovino CRMCRMaa
0,71 0,71 ±± 0,030,030,76 0,76 ±± 0,040,040,79 0,79 ±± 0,010,01QuebraQuebra--pedrapedra0,11 0,11 ±± 0,010,010,10 0,10 ±± 0,010,010,11 0,11 ±± 0,010,01EspinheiraEspinheira--SantaSanta0,11 0,11 ±± 0,030,030,11 0,11 ±± 0,020,020,10 0,10 ±± 0,010,01CavalinhaCavalinha
DecomposiDecomposiçãção o convencional convencional MWMW((nn=3)=3)
MMéétodo todo propostopropostoFMW (FMW (nn=5)=5)
MMéétodotodoproposto proposto CVMW (CVMW (nn=5)=5)
Plantas medicinaisPlantas medicinais
ResultadosResultados ((µµg gg g--11) ) para Cdpara Cd em plantasem plantas medicinaismedicinais e CRMe CRM
Marco A. Z. Arruda
Marco A. Z. ArrudaMarco A. Z. ArrudaCONCLUSÕES (1)CONCLUSÕES (1)
c
λ
εε
HH
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
MétodoMétodo confiávelconfiável MW MW convencional convencional e CRM;e CRM;
Minimiza massa Minimiza massa de de amostrasamostras ((caca 5 mg) e volumes (400 5 mg) e volumes (400 µµL);L);
<< t << t decomposiçãodecomposição (4 (4 -- 7 min);7 min);
>> >> capacidadecapacidade do do fornoforno de MW (4 de MW (4 vezesvezes););
FacilitaFacilita programasprogramas de de monitoramentomonitoramento parapara o o controlecontrole de de qualidadequalidade ((plantasplantas medicinaismedicinais););
CONCLUSÕES (2)CONCLUSÕES (2)
Marco A. Z. ArrudaMarco A. Z. Arruda
PesagemPesagem
TransferênciasTransferências de volumesde volumes
Fechar os frascosFechar os frascos
Remoção Remoção do do sistema sistema de de aquecimentoaquecimento
ResfriamentoResfriamento
Remoção da solução resultanteRemoção da solução resultante
Transferência Transferência de volumesde volumes
Descontaminação Descontaminação dos dos frascosfrascos
Processamento Processamento de de grande númerogrande número de de amostrasamostras
Novas Novas perspectivas em estudos envolvendo erros em perspectivas em estudos envolvendo erros em amostragemamostragem, , representatividaderepresentatividade, , materiaismateriais, etc , etc
cλ
εεHH
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
1.8
1.0
ML
ExTechExTech 20052005
77thth International Symposium on Advances International Symposium on Advances ininExtraction TechnologiesExtraction Technologies
1313--15 Novembro 200515 Novembro 2005
IQ IQ –– UnicampUnicamp
www.extech2005.www.extech2005.iqmiqm.unicamp..unicamp.brbree--mailmail: : [email protected]@iqmiqm.unicamp..unicamp.brbr
Marco A. Z. Arruda
OBRIGADO!!OBRIGADO!!
Marco A. Z. Arruda