Tesis BFRs

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN LUIS
FACULTAD DE QUÍMICA, BIOQUÍMICA Y FARMACIA
Área de Química Analítica

DESARROLLOS ANALÍTICOS MODERNOS PARA LA
DETERMINACIÓN DE RETARDADORES BROMADOS DEL
FUEGO A NIVEL DE VESTIGIOS EN MUESTRAS DE ORIGEN
BIOLÓGICO, ALIMENTICIO Y AMBIENTAL

Presentado por:
Bqco. Ariel R. Fontana
Lugar de Trabajo: CCT-CONICET Mendoza

Para optar al grado de:
DOCTOR EN QUÍMICA

Director: Dr. Rodolfo G. Wuilloud
Co-Director: Dr. Luis D. Martínez

Retardantes de llama bromados
(BFRs)

Reactivos Aditivos

Policarbonato, poliestireno, espuma de poliuretano y
Br Br
materiales sintéticos de circuitos eléctricos o electrónicos
Br Br Br
Br
Plásticos, productos textiles, computadoras
A:B → A˙ + B˙ → A:Br + B:Br
calor BFR

Importancia del análisis de PBDEs

Biodisponibilidad Bioacumulación

2,2′,4,4′-tetrabromodifenil éter
Persistencia 2,2′,4,4′,5-pentabromodifenil
Biomagnificación éter
(BDE-47) (BDE-99)

Exposición
2,2′,4,4′,6-pentabromodifenil éter
humana
2,2′,4,4′,5,5′-hexabromodifenil éter
(BDE-100) (BDE-153)
Bromo Carbono Oxígeno
Ingestión Inhalación Absorción
dérmica

¿Por qué desarrollar técnicas de
extracción, limpieza y preconcentración?

Bajos niveles de Complejidad de
concentración las muestras

Extracción, limpieza y
preconcentración eficientes

Técnicas cromatográficas sensibles,
selectivas y confiables

Determinación de PBDEs

Muestras líquidas Muestras sólidas

LLE (Extracción líquido-líquido) SOX (Extracción Soxhlet)
SPE (Extracción en fase sólida) USAL (Lixiviación asistida por ultrasonido)
SPME (Microextracción en fase sólida) MSPD (Dispersión de la matriz en fase sólida)
SBSE (Extracción con barra adsorbente) MAE (Extracción asistida por microondas)
LPME (Microextracciones en fase líquida) SFE (Extracción con fluidos supercríticos)

Limpieza
Met. Destructivos (H2SO4) y no
destructivos (AC, GPC, SPE)

GC-MS/MS, GC-MS, GC-ECD

Técnicas de microextracción líquido-líquido
Miniaturización de la LLE convencional, basada en la partición
del analito entre un microvolumen (1 - 100 µL) de solvente
orgánico (fase de extracción) y una fase acuosa (muestra)
Incrementos en los factores de preconcentración y por lo tanto
en la sensibilidad de la metodología analítica así como también
reducción en los límites de detección

Simplicidad Química
Rapidez Bajo costo
operativa verde

MICROEXTRACCIÓN EN FASE LÍQUIDA
EMULSIFICADA POR ULTRASONIDO PARA
PRECONCENTRACIÓN DE PBDEs EN
MUESTRAS DE AGUA

•Microextracción líquido-líquido
•Radiación ultrasónica
•Análisis de agua

Radiación ultrasónica y su efecto en la
emulsificación
Sistema
bifásico
Efectos
cavitacionales
Agua Solvente Emulsión
(< 1 µm)

US Superficie de contacto

Transferencia de masa Tiempos de extracción

Metodología

Muestra
10 mL de muestra + filtrada
500 µL NaCl 6,15
mol L-1 + 100 L de
Agitación, 2 seg CHCl3

Análisis
Remoción
sobrenadante
GC-MS/MS

Inyección
40 kHz, Centrifugación,
potencia
600W
3500 rpm 2 min

Emulsión
USAEME, 5
min 35 °C

USAEME: Microextracción en fase líquida emulsificada por ultrasonido

Condiciones de separación y determinación
mediante GC-MS/MS
Columna: VF-5ms (5% fenil y 95 % dimetilsiloxano) 30 m x 0,25 mm, 0,25 µm espesor de fase
estacionaria, T inyección: 300 °C modo splitless, Velocidad de flujo He: 1 mL min-1
Velocidad de incremento Tiempo a temperatura
Temperatura (°C)
(°C min-1) constante (min)
Programa de
temperatura 150 0
250 15 0
300 10 10

Espectro MS BDE-47
Ión Iones de
tR’ Rango Ventana de Nivel de
Analito Precursor Cuantificación
(min) m/z aislamiento (m/z) excitación (m/z)
(m/z) (m/z)
BDE-47 0,82 300-500 486 324+326+328 8 214,6
BDE-100 0,93 380-580 566 402+404+406 8 250,0
BDE-99 0,96 380-580 566 402+404+406 8 250,0
Espectro MS/MS BDE-47
BDE-153 1,11 400-650 644 482+484+486 8 284,5
tR’: tiempo de retención relativo al tiempo de retención del estándar interno PCB-209 (IS)

Estudio de variables
Tipo y volumen de solvente de extracción

100 BDE47
BDE100
BDE99
BDE153
Respuesta relativa (%)

80

60

40

20

0
CCl4 CHCl3 C2HCl3

Solvente de extracción

Presión de vapor CHCl3 → emulsificación

10 mL solución patrón 1 ng mL-1 PBDEs

Temperatura de extracción Tiempo de extracción

100
BDE47 100
BDE100
90
BDE99

BDE153 80
80

70 60

60
Emulsifi- BDE47
40 cación
50 BDE100
BDE99
BDE153
40 20

30 Viscosidad Solubilidad de PBDEs
CHCl 3 en la fase acuosa 0
10 20 30 40 50 60 70 80 0 2 4 6 8 10 12 14 16

Temperatura de extracción (°C) Tiempo de extracción (min)

10 mL solución patrón 1 ng mL-1 PBDEs, solvente de extracción 100 µL CHCl3,
USAEME 5 min 35 °C
Estudio del tiempo de centrifugación: 2 – 15 min (3500 rpm). No se observaron
diferencias significativas. Tiempo seleccionado: 2 min

Modo de emulsificación Fuerza iónica

100

90
Sonicado Agitación manual

80
BDE47
70 BDE100
BDE99
Aplicación 5 min 60 Fuerza iónica BDE153
seleccionada: 500 µL
50 NaCl 6,15 mol L-1 Muestras reales
40
0,01 a 1,5 mol L-1
RR% RR%
30
RSDs RSDs
20
Coeficientes de partición
10
0,0 0,5 2,5 3,0 3,5
-1
Concentración NaCl (mol L )

Viscosidad
Microgotas

Absorción de las ondas
US en el medio viscoso
Efecto del pH: pH 2 – 12, no se observaron cambios
significativos
Emulsificación

Cifras de mérito analítico

RSD Rango lineal LOD
PBDE FP r2
(%) (pg mL-1) (pg mL-1)

BDE-47 8,3 333 5– 5000 0,9987 2

0,02 - 0,20 SPME-GC-MS/MS
BDE-100 9,4 328 5– 5000 0,9988 2
3,6 - 8,6 SPME-GC-ECD
BDE-99 9,8 324 5–10000 0,9984 1
32 - 52 DLLME-HPLC-VWD
BDE-153 10,4 319 5–10000 0,9985 1
Cext
Intervalo de confianza 95 %; n=5. FP 
C0
4 - 20 SPME-GC-MS/MS
Eficiencia de extracción: > 99 % para todos los analitos
7 - 9 SPME-GC-ECD
3,8 - 6,3 DLLME-HPLC-VWD M. Polo et al. Analytical Chemistry 76 (2004) 1054-1062
J.X. Wang et al. Journal of Chromatography A 1137 (2006) 8-14
Y Li et al. Analytica Chimica Acta 615 (2008) 96-103
.

Estudio de recuperación y análisis de muestras
Agua corriente Agua de lago Agua de río
I.S.
15
10 pg mL-1 50 pgdel río Las Tunas, Tupungato, MendozamL-1
Agua mL -1 10 pg mL-1 50 pg 10 pg mL-1 50 pg mL-1
BDE Nivel 12 -1
adicionada con 10 ng mL PCB-209 (IS)
Nivel Nivel
Base Ea 9 R%b Ea R%b Base Ea R%b Ea R%b Base Ea R%b Ea R%b
6
Cuentas (x 10 )
3

47 nd 3
9,7±2,0 97 48±4 96 nd 10,0±2,0 100 51±4 102 nd 10,3±1,5 103 52±3 104

100 nd 0
10,5±2,5 105 53±5 106 nd 9,8±1,5 98 52±2 104 nd 10,1±1,5 101 53±3 106
15 Agua del río Las Tunas, Tupungato, Mendoza adicionada
99 nd 10,1±2,0 101 10 ng mL-1103 nd (IS) y 50 pg mL-1 de PBDEs106 nd 9,8±2,0 98 53±2 106
con 51±5 PCB-209 9,7±2,0 97 53±2 I.S.
12
153 nd 9,8±2,5
9 98 48±5 97 nd 9,5±2,5 95 48±5 BDE100 BDE99 10,1±2,0 101 50±4 100
96 nd
BDE153
a E: 6
Encontrado. Resultados expresados como x
t  SD
; n=3;
BDE47
Intervalo de confianza, 95 %; pg mL-1.
n
3
nd: inferior al límite de detección
0
b R%: Recuperación=[(Encontrado - Nivel base)/Agregado]x100 10
0 2 4 6 8 12 14 16
Tiempo (min)

R% satisfactorias→Cuantificación por calibración externa
EIC para 324, 326, 328, 402, 404, 406, 426, 428, 430, 482, 484, 486 y 496 m/z

utilizando soluciones patrones de PBDEs preparadas en CHCl 3

Conclusiones parciales

La USAEME resultó una alternativa original, simple, eficiente
y de bajo costo para la extracción y preconcentración de
vestigios de PBDEs en muestras de agua

La reducción del consumo de solventes y reactivos, y
consecuentemente desechos, conduce a una metodología
de bajo costo y ambientalmente sustentable

EXTRACCIÓN Y PRECONCENTRACIÓN DE
PBDEs EN MUESTRAS DE AGUA MEDIANTE
EXTRACCIÓN POR PUNTO NUBE Y
RETROEXTRACCIÓN ASISTIDA POR
ULTRASONIDO

•Extracción por punto nube (CPE)
•Solventes ecológicos
•Retroextracción asistida por ultrasonido (UABE)
•Análisis de agua y suelo

Extracción cloud point
vs.
Extracción L-L

Miniaturización del
sistema de extracción/
preconcentración

Capacidad de Eficiencia de Tiempos de Consumo de
preconcentración extracción extracción solventes

LC Análisis instrumental CE

GC?

Metodología

Muestra
filtrada
10 mL de muestra + 400 µL NaCl 6,15
mol L-1 + 500 µL solución citrato 0,1
Agitación, 2 seg
CPE, 5 min mol L-1 + 40 µL Tritón X-114 100 g L-1
80 °C
Centrifugación,
3500 rpm 2 min.
0°C 3 min

Remoción 50 µL Análisis
Isooctano
sobrenadante GC-qMS

Inyección

UABE, 5 min Analitos tR ’ (min) IP (m/z) IC (m/z)
BDE-47 0,64 486 484; 326
BDE-100 0,80 404 564; 406
CPE: extracción por cloud point BDE-99 0,84 404 564; 406
BDE-153 1,09 484 644; 486
UABE: Retroextracción asistida por ultrasonido IP: ión cuantificación; IC: ión de confirmación

Tipo de tensoactivo y concentración

Tritón X-100 Tritón X-114 PONPE 7.5 100 BDE47
BDE100
BDE99

90 BDE153

80

[Tritón X-114]:
70
Sistema bifásico Emulsión 0,4 g L-1

60
Factor de
preconcentración
50
0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00
-1
60 µL Tritón X-114 (g L )
30 µL

Volumen de 10 mL solución patrón 1 ng mL-1 PBDEs, 100 µL
solvente UABE tensoactivo, CPE 10 min 80 °C

Naturaleza de la solución reguladora

BDE47
100 BDE100
BDE99
Modificación de propiedades micelares
BDE153

80

60
Efectos en la solubilización
micelar de los analitos
40

O OH
20 O
O

HO
OH OH
0
sin buffer Citrato pH 5.6 Acetato pH 4 Fosfato pH 7 Borato pH 9.2

Solución reguladora
Interacciones puente H
estabilizantes con
grupos de Tritón X-114
Estudio del pH: pH 2 – 12, no se observaron cambios significativos
Estudio de la concentración de citrato: 2,5 x 10-3 a 0,5 mol L -1. Resultados óptimos para [ ] > 4 x
10-3 mol L-1. Condición seleccionada: 500 µL solución citrato 0,1 mol L-1

10 mL solución patrón 1 ng mL-1 PBDEs, 100 µL Tritón X-114, CPE 10 min 80 °C

Temperatura y tiempo de equilibración

Temperatura Tiempo

Volumen de fase
Deshidratación micelar
tensoactivo

100
Tiempos de extracción: 3 – 20 min.
Tiempo seleccionado: 5 min. Para
90
tiempos ↑ no se observaron cambios

80
significativos
70

60
Estudio del efecto de la concentración
salina del medio: 0 – 3,4 mol L-1.
50
BDE47
Concentración salina seleccionada:
40 BDE100
BDE99
0,4 mol L-1
30 BDE153

20 10 mL solución patrón 1 ng mL-1 PBDEs,
40 50 60 70 80 90
Temperatura (°C)
500 µL buffer citrato 0,1 mol L-1,40 µL
Tritón X-114, CPE 10 min 80 °C

Tipo de solvente y volumen UABE

100 BDE47 100
BDE100
250 BDE47
BDE99 BDE100

Factor de preconcentración
BDE153 BDE99
80 80


200 BDE153

60 150 60

40 100 40

20 50 20

0 0 0
Isooctano Hexano Eter 50 100 150 200 250 300 350 400
Solvente UABE Volumen de isooctano adicionado (L)

Efecto del tiempo UABE: 1 – 15 min
Resultados óptimos: 4 min Respuestas relativas máximas

10 mL solución patrón 1 ng mL-1 PBDEs, 400 µL 6,15 mol L-1 NaCl, 500 µL
solución citrato 0,1 mol L-1 pH 5,6 y 40 µL Tritón X-114 100 g L-1, CPE 7 min 80 °C


PBDE FP r2
(%) (pg mL-1) (pg mL-1)

BDE-47 4,2 250 5 - 150 0,9989 1,2

BDE-100 6,2 250 4 - 150 0,9987 1,0

BDE-99 6,9 250 6 - 150 0,9992 1,5

BDE-153 8,3 250 7 - 150 0,9994 2,0
Cext
Intervalo de confianza 95 %; n=5. FP 
C0
Eficiencia de extracción: > 99 % para todos los analitos


Agua corriente Agua de lago Agua de río

10 pg mL-1 50 pg mL-1 10 pg mL-1 50 pg mL-1 10 pg mL-1 50 pg mL-1
BDE Nivel Nivel Nivel
Base R%
Ea R%b Ea R%b Base Ea R%b Ea R%b Base Ea R%b Ea b

47 nd 9,9 ± 1,2 99 49,0 ± 5,1 98 nd 10,6 ± 1,3 106 52,5 ± 5,5 105 nd 10,8 ± 1,3 108 53,0 ± 5,5 106

100 nd 10,9 ± 1,7 109 52,0 ± 8,0 104 nd 9,8 ± 1,5 98 51,0 ± 7,8 102 nd 10,3 ± 1,6 103 52,0 ± 8,0 104

99 nd 10,2 ± 1,7 102 49,5 ± 8,5 99 nd 9,7 ± 1,7 97 53,5 ± 9,2 107 nd 9,7 ± 1,7 97 51,0 ± 8,7 102

153 nd 9,7 ± 2,0 97 48,0 ± 9,9 96 nd 9,9 ± 2,0 99 48,5 ± 9,9 97 nd 10,4 ± 2,1 104 48,5 ± 9,9 97
t  SD
a E: Encontrado. Resultados expresados como x ; n=3; Intervalo de confianza, 95 %; pg mL-1.
n

b
R%: Recuperación=[(Encontrado - Nivel base)/Agregado]x100

R% satisfactorias→Cuantificación por calibración externa
utilizando soluciones patrones de PBDEs preparadas en isooctano

La metodología desarrollada es eficiente, robusta, rápida y
simple para la extracción y preconcentración de vestigios de
PBDEs en muestras de agua

La introducción de la UABE permitió retroextraer los PBDEs
y realizar su determinación satisfactoria en el GC-qMS, sin
evidencias de deterioro en la eficiencia de la cromatografía

La reducción del consumo de solventes y reactivos,
mediante la utilización de solventes alternativos, sumado a la
miniaturización, brindó una metodología de bajo costo y
ambientalmente sustentable

LIXIVIACIÓN ASISTIDA POR ULTRASONIDO,
EXTRACCIÓN EN FASE SÓLIDA DISPERSIVA Y
MICROEXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO PARA
LA EXTRACCIÓN, LIMPIEZA Y
PRECONCENTRACIÓN DE PBDEs EN
SEDIMENTOS

•Lixiviación asistida por ultrasonido (USAL)
•Extracción en fase sólida dispersiva (DSPE)
•Microextracción líquido-líquido dispersiva (DLLME)
•Análisis de sedimentos

Presión y Penetración del
USAL temperatura solvente en la matriz

Transporte de los
Extracción exhaustiva componentes solubilizados
(no selectiva)
Rápida “Qu”
Simple “E”
DSPE QuEChERS Económica “Ch”
Eficiente “E”
Robusta “R”
Segura “S”

Solvente dispersante
Sistema ternario
Fase acuosa
DLLME
Selectividad en Sin separación
muestras complejas de fases

Metodología
0,1 g sílica 1,2 mL
activada Centrifugación,
extracto 0,25 g sedimento
3500 rpm 2 min
+ 1,5 mL acetona

USAL, 6 ciclos de 5
DSPE min, 35 °C

Agitación,
USAL: Lixiviación asistida por ultrasonido
30 seg
DSPE: Extracción en fase sólida dispersiva
5 mL agua + 1 mL DLLME: Microextracción líquido-líquido dispersiva
de extracto acetona
+ 60 µL CCl4

Análisis
GC-MS/MS
Inyección

Agitación, 5 seg DLLME, 5
min 35 °C

Estudio de variables USAL-DSPE
Solvente USAL Volumen de solvente USAL
Afinidad por Solvente dispersante 100
los PBDEs DLLME 4,8

80

ng BDE47
ng BDE100 4,4

Masa PBDEs (ng)
ng BDE99
ng BDE153
60
BDE47
BDE100 4,0
Miscible y polar 40
BDE99
BDE153

3,6

20
BDE47 3,2
Metanol BDE100
BDE99 0
BDE153 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
Volumen de solvente USAL (mL)
Solvente USAL

Acetona
Eficiencia de
Efecto de dilución
extracción

Acetonitrilo

0 20 40 60 80 100 0,25 g de sedimento 50 ng g-1, USAL
Respuesta relativa (%) radiación continua, 40 min. DSPE: 0,15 g C18

Extracción en fase sólida dispersiva

Sílica activada
Selectividad y
Adsorbente DSPE

sensibilidad
C18

PSA

BDE47
BDE100
Sin limpieza
BDE99
BDE153

0 20 40 60 80 100

0,25 g de sedimento 50 ng g-1, USAL 1,5 mL acetona, radiación
continua 40 min. DSPE: 0,1 g de cada adsorbente.

Tiempo y modo
Temperatura USAL
de extracción USAL
BDE47 BDE47
100
30 min continuo BDE100 BDE100
BDE99 BDE99
BDE153 BDE153

80

2 ciclos de 15 min
Modo USAL

60

3 ciclos de 10 min 40

20
6 ciclos de 5 min

0
0 20 40 60 80 100 10 20 30 40 50
Respuesta relativa (%) Temperatura USAL (°C)

Transferencia de masa

Eficiencias de extracción
0,25 g de sedimento 50 ng g-1, USAL 1,5
mL acetona. DSPE: 0,1 g sílica activada

Estudio de variables DLLME
Solvente y volumen de extracción
Apolaridad
Inmiscibilidad en agua
Afinidad por los analitos 100 BDE47
BDE100
Compatibilidad con GC BDE99

80 BDE153

BDE47
BDE100 60
C2HCl3 BDE99

BDE153

40

CHCl3
20

EE% Dilución
0
30 60 90 120 150 180 210
CCl4
Volumen de solvente de extracción (L)

0 20 40 60 80 100
Efecto del volumen adicional de solvente
dispersante: 0 – 1 mL acetona.
-Dispersión satisfactoria 0 a 0,5 mL resultados óptimos. Volúmenes
-Sistema bifásico mayores generaban < Respuestas relativas →
↑ Solubilidad de PBDEs en la fase acuosa

Temperatura DLLME
100 BDE47
BDE100
BDE99
BDE153

Respuesta relativa (%) 80

60

40 Solubilidad de
Viscosidad
CCl4 PBDEs
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Temperatura DLLME (°C)

Dispersión Transferencia de masa

Efecto del tiempo DLLME: 0 – 15 min
Resultados óptimos: 5 min, equilibrio térmico y dispersión satisfactoria del solvente de
extracción


RSD Rango lineal LOD LOD Soxhlet
PBDE r2
(%) (ng g-1) (ng g-1) (ng g-1)

BDE-47 4,7 0,9992 0,07-1000 0,02 0,04

BDE-100 7,3 0,9996 0,09-1000 0,03 0,05

BDE-99 5,5 0,9996 0,10-1000 0,03 0,07

BDE-153 9,8 0,9991 0,19-1000 0,06 0,08
Intervalo de confianza 95 %; n=5

Comparación con una
Curva en matriz
metodología de Referencia

test-t para dos muestras con un 95 % de nivel de LODs estadísticamente
confianza comparables

Muestras de diferente naturaleza y composición:
Muestra 1: corriente arriba Río Mendoza, %TOC: 0,19
Muestra 2: corriente abajo Canal Pescara, % TOC: 4,61
Cuentas
Muestra 3: lago de la ciudad de Mendoza, % TOC: 2,16
600 Muestra 2 (5 ng g-1 IS) analizada
500 con USAL-DSPE-DLLME-GC-MS/MS 2
Muestra 1 Muestra Muestra 3
IS
400
0,25 ng g 300 1 ng g-1
-1 0,25 ng g-1
BDE99 1 ng g-1 0,25 ng g-1 1 ng g-1
BDE 200
Nivel Nivel Nivel
BDE100
Base
Ea R%b 100 Ea R%b
Base
BDE47 Ea R%b Ea
BDE153
R% b Base Ea R%b Ea R%b
0
Soxhlet-SPE-GC-MS/MS
600 Muestra 2 (5 ng g-1 IS) analizada
47 0,40±0,05con 112 0,32±0,04 0,20±0,04 80 0,80±0,09 80
nd 0,21±0,03 84 1,12±0,13 Soxhlet-SPE-GC-MS/MS IS nd 0,23±0,03 92 1,03±0,12 103
500
100 nd 0,22±0,03 88 400
0,25±0,05
1,04±0,19 104 0,22±0,04 0,21±0,04 84 0,91±0,16 91 nd 0,27±0,05 108 0,89±0,16 89
300 BDE99
99 0,31±0,04
nd 0,27±0,04 108 200
1,08±0,15 108 0,26±0,05 0,20±0,03 80 0,83±0,11 83 nd 0,25±0,03 100 0,91±0,12 91
BDE100
BDE153
100
153 nd 0,24±0,06 0,29±0,06
96 0,98±0,24 98 BDE47
0,26±0,06 0,22±0,07 88 0,92±0,22 92 nd 0,26±0,06 104 1,11±0,27 111
0
Encontrado. Resultados expresados 6 7 x  8 ; 9n=3; Intervalo de 13 14 15 16 pg mL-1.
4 5 10 11 12 confianza, 95 %; 17 18
a E: t  SD
como
test-t para dos muestras con un 95 n% Tiempo (min)
nd: inferior al límitenivel de confianza 326, 328, 402, 404, 406, 426, 428, 430, 482, 484, 486 y 496 m/z
de de detección EIC para 324,
b R%: Recuperación=[(Encontrado - Nivel base)/Agregado]x100

La metodología desarrollada es eficiente y rápida para la
extracción y preconcentración de vestigios de PBDEs en
muestras de sedimentos

El acoplamiento USAL-DSPE permitió incrementar la
selectividad y sensibilidad de la metodología; posibilitando la
aplicación de DLLME en matrices complejas de sedimentos

La validación satisfactoria mediante la comparación con una
técnica de extracción de referencia (Soxhlet), demostró la
aplicabilidad de la metodología propuesta

DETERMINACIÓN DE PBDEs EN MUESTRAS
BIOLÓGICAS Y ALIMENTICIAS UTILIZANDO
EXTRACCIÓN EN FASE SÓLIDA DISPERSIVA
COMO NOVEDOSA TÉCNICA DE LIMPIEZA DE
EXTRACTOS

•Limpieza de extractos
•Extracción en fase sólida dispersiva (DSPE)
•Análisis de muestras biológicas y alimenticias

Muestras biológicas

Lípidos y Sensibilidad
Extracción exhaustiva
proteínas instrumental

DSPE
vs.
SPE

Limpieza y Sustentabilidad Capacidad de
recuperaciones comparables ambiental adsorción/g adsorbente

Metodología
Muestra homogeneizada 1 g de muestra + 4 g
Agitación,
+ 8 mL Hex:DCM (8:2) sulfato de sodio anhidro
10 seg

USAL, 30 min

Centrifugación,
3500 rpm 2 min
500 µL Hex +
5 mL 0,20 g C18
sobrenadante
Análisis
GC-MS/MS
Agitación,
30 seg
Evaporación Inyección
a sequedad

DSPE

Modo de extracción Solvente de extracción
PBDEs → interacción con
lípidos no polares Hex-ace (8:2)

100 BDE47
BDE100
BDE99
Hex-DCM-ace (4.5:4.5:1)
BDE153
80

Hex-DCM (8:2)
60

BDE47
40 BDE100
Hex
BDE99
BDE153

20 0 20 40 60 80 100
0
USAL Vórtex Manual Efecto del volumen de solvente de extracción: 5 –
Modo de extracción 16 mL Hex-DCM (8:2). Volumen seleccionado: 8 mL
Efecto del tiempo USAL: 0 – 60 min. Valores
Eficiencia US en la máximos de Respuesta relativa→30 min, después
destrucción de la matriz de lo cual permanecían invariantes.

1 g de muestra 20 ng g-1 de PBDEs. DSPE: 0,25 g C18

Limpieza
Tipo de adsorbente DSPE •Comparación con el formato SPE usando
el mismo adsorbente DSPE
Sin limpieza
•Comparación con método destructivo de
Alúmina neutra
lípidos utilizando ácido sulfúrico 40 %
Adsorbente DSPE

PSA 2400 Acido sulfúrico 40 % p/v
Acido sulfúrico 40 % p/v y DSPE
DSPE sin ácido sulfúrico 40 % p/v
C18 SPE con 0,2 g C18 BDE-153

Sílica neutra 1600
IS
BDE47

Cuentas
BDE100
Florisil BDE99
BDE-47
BDE153
BDE-100 BDE-99
0 20 40 60 80 100 800

Adsorción de interferentes (ácidos grasos,
triglicéridos, fosfolípidos y colesterol) 0 TIC (Corriente total de iones)
10 11 12
Tiempo (min)
Efecto de la cantidad de adsorbente: 0,05 –
0,50 g C18. Valores máximos de Respuesta 1 g de muestra 20 ng g-1 de PBDEs.
relativa → 0,20 g USAL: 8 mL Hex-DCM (8:2), 30 min


PBDE
(%) (pg g-1) (pg g-1)

BDE-47 8,7 53-500000 9
BDE-100 10,5 66-500000 17
BDE-99 9,3 89-500000 24
BDE-153 10,9 151-500000 44

Intervalo de confianza 95 %; n=5

Curva en matriz

Exactitud de la metodología
Material de referencia certificado, matriz de salmón (WELL-WMF-01)

160

140
Certificado
Medido
120
Concentración (ng g )
-1

100

80

60

40

20

0
BDE 47 BDE 100 BDE 99 BDE 153
Analito

95 % de nivel de confianza

Validación de la metodología
•Comparación con técnica de limpieza SPE previamente reportada

Muestra de salmón rosado

USAL-DSPE-GC-MS/MS USAL-SPE-GC-MS/MS
BDE
Nivel base a b Nivel base a b
R% R%
(pg g-1) (pg g-1)

47 98 ± 12 85 ± 9 95 ± 19 81 ± 11
100 nq 79 ± 6 nq 76 ± 8
99 93 ± 16 84 ± 8 91 ± 22 83 ± 10
153 nd 77 ± 8 nd 74 ± 11
t  SD
aResultados expresados como x  ; n=3; Intervalo de confianza, 95 %;
n
pg g-1. Concentraciones adicionadas: 200, 250, 400 y 750 pg g-1 para
BDE-47, BDE-100, BDE-99 y BDE-153, respectivamente
nq: inferior al límite de cuantificación
b
Estadísticamente comparables
R%: Recuperación= [(Encontrado-Nivel base)/Agregado]x100

test-t para dos muestras con un 95 % de nivel de confianza

•Estudio de recuperación y análisis de muestras

Pechuga
Boga Patí Surubí Moncholo Salmón Huevo
600 de pollo
500 Muestra de patí adicionada IS
% Lípidosc 7,8 400 6,7 con 2 ng g 3,9
IS
-1
9,2 8,7 2,5 11,8
300
Ra,b a,b
R
BDE-47 Ra,b Ra,b Ra,b Ra,b Ra,b
BDE Ea Ea Ea BDE-99 E
a Ea Ea Ea
(%) 200
-1
127 pg g
(%) BDE-100 (%) g
118 pg
-1 (%) (%) (%) (%)
100
-1
102 pg g
Cuentas

47 nq 84 127±21 107 140±25
0 106 nd 89 98±12 85 nd 97 nd 79
500 Muestra de patí adicionada
100 nd 89 102±20 ng g IS123±24 g 104BDEs
con 2 111
-1
y 0,2 ng de nd -1
IS83 nq 79 nd 104 nd 77
400
BDE-47
99 nd 81 118±23
300 114 nd 95 nd 79 93±16 84 nd 94 nd 76
200 BDE-100 BDE-99
153 nd 78 nd 98 nd 89 nd 78 nd BDE-153
77 nd 91 nd 75
100
Concentraciones adicionadas: 200, 250, 400 y 750 pg g -1 para BDE-47, BDE-100, BDE-99 y BDE-153, respectivamente. a E: Encontrado. Resultados
expresados como x  t  SD ; n=3; Intervalo 0 confianza, 95 %; pg g-1 peso húmedo.
de
n
10 11 12
nq: inferior al límite de cuantificación Tiempo (min)
b R%: Recuperación= [(Encontrado-Nivel EIC para 324, 326, 328, 402, 404, 406, 426, 428, 430, 482, 484, 486 y 496 m/z
base)/Agregado]x100
C Determinado por gravimetría

Concentraciones inferiores a las reportadas

La metodología propuesta es una alternativa conveniente
para la preparación de muestras complejas debido a su
eficiencia analítica, escaso costo, simplicidad, robustez y
exactitud

La novedosa limpieza mediante DSPE brindó resultados
satisfactorios, reduciendo los tiempos y costos inherentes a
las técnicas convencionales

El reporte de contaminación con PBDEs en peces de nuestro
país constituye un dato valioso en el establecimiento de
probables rutas de exposición a estas sustancias en países
en desarrollo

Las metodologías desarrolladas brindan una solución
concreta y eficiente a muchos de los inconvenientes que
surgen en el análisis de PBDEs

La utilización de novedosas técnicas de microextracción
como USAEME, DLLME y CPE así como la limpieza DSPE
posibilitó eficientes desarrollos analíticos ambientalmente
sustentables

Se obtuvieron metodologías analíticas eficientes utilizando
instrumentación y materiales de bajo costo, disponibles en
laboratorios, sumado al reducido impacto ambiental de las
mismas

PUBLICACIONES CIENTÍFICAS
(CON REFERATO INTERNACIONAL)

PRESENTACIONES A
REUNIONES CIENTÍFICAS

XXVII Congreso Argentino de Química
Septiembre de 2008, Tucumán - Argentina
Microextracción en fase líquida emulsificada por Aplicación de sistemas micelares organizados como
ultrasonido para preconcentración de éteres difenilos técnica de extracción y preconcentración para GC-
polibromados y posterior análisis por GC-MS MS: análisis de PBDEs en muestras de agua
Ariel R. Fontanaa; Rodolfo G. Wuillouda,b, Luis D. Ariel R. Fontanaa; María F. Silvab,c; Rodolfo G.
Martínezb,c; Jorgelina C. Altamiranoa,b Wuillouda,b, Luis D. Martínezd,b; Jorgelina C.
aLaboratorio de Investigaciones y Servicios Ambientales Mendoza
Altamiranoa,b
aLaboratorio de Investigaciones y Servicios Ambientales Mendoza
(LISAMEN), (CCT-CONICET-Mendoza), Av. Ruiz Leal S/N Parque General (LISAMEN), (CCT-CONICET-Mendoza), Av. Ruiz Leal S/N Parque General
San Martín, CC. 131, M 5502 IRA Mendoza, Argentina, b Consejo Nacional San Martín, CC. 131, M 5502 IRA Mendoza, Argentina, b Consejo Nacional
de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), cArea de Química de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), cDepartamento de
Analítica, Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia, Universidad Química Orgánica y Biológica de la Facultad de Ciencias Agrarias,
Nacional de San Luis Universidad Nacional de Cuyo, d Area de Química Analítica, Facultad de
Química, Bioquímica y Farmacia, Universidad Nacional de San Luis

COLACRO XII, Latin American Congress of
Chromatography and Related Techniques
Octubre del 2008, Florianópolis(SC) - Brazil
Micellar organized medium as extraction and
preconcentration technique for GC-MS: determination
of brominated flame retardants in water samples

Ariel R. Fontanaa; María F. Silvab,d; Fabio De Souza
Diasc; Rodolfo G. Wuillouda,d; Jorgelina C.
Altamiranoa,d

aLaboratorio de Investigaciones y Servicios Ambientales Mendoza, CCT - CONICET
- Mendoza- Argentina, bDepartamento de Química Orgánica y Biológica, Facultad de
Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Cuyo, Mendoza, Argentina,
cUniversidade Federal da Bahia, Instituto de Química, Salvador, Bahia, Brazil,
dConsejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)

2nd Latin American Pesticide Residue
Workshop. Food and Environment
Junio del 2009, Santa Fe - Argentina
Simple approach based on dispersive liquid-liquid
microextraction technique for determination of
polibrominated flame retardants in water samples by
GC-MS/MS

Ariel R. Fontanaa; Rodolfo G. Wuillouda,b; Jorgelina C.
Altamiranoa,b

a
Laboratorio de Investigaciones y Servicios Ambientales Mendoza (LISAMEN), CCT-
CONICET-Mendoza. P.O. Box 131, 5500 Mendoza, Argentina, bInstituto de Ciencias
Básicas, Universidad Nacional de Cuyo

V Congreso Argentino de Química Analítica
Noviembre de 2009, Bahía Blanca - Argentina

Sensible determinación de éteres difenilos polibromados
en sedimentos mediante combinación de lixiviación
asistida por ultrasonido y microextracción líquido-líquido
dispersiva previo al análisis por GC-MS/MS

Ariel R. Fontanaa; Rodolfo G. Wuillouda,b; Jorgelina C.
Altamiranoa,b

a
Grupo de Investigación y Desarrollo en Química Analítica (QUIANID), (LISAMEN,
CCT CONICET–Mendoza), bInstituto de Ciencias Básicas, Universidad Nacional de
Cuyo

5th International Symposium on Brominated
Flame Retardants
Abril de 2010, Kioto - Japón
Dispersive solid-phase extraction followed by liquid-
liquid microextraction for extraction and
preconcentration of PBDEs from sediment samples
prior gas chromatography-mass spectrometry

Jorgelina C. Altamiranoa,b;Ariel R. Fontanaa; Rodolfo
G. Wuillouda,b

a
Grupo de Investigación y Desarrollo en Química Analítica (QUIANID) (LISAMEN,
CCT CONICET – Mendoza), Av. Ruiz Leal S/N, Parque General San Martín, 5500
Mendoza, Argentina, bInstituto de Ciencias Básicas, Universidad Nacional de Cuyo.
Mendoza, Argentina

31st International Symposium on Halogenated
Persistent Organic Pollutants – Dioxin 2011
Agosto de 2011, Bruselas - Bélgica
Novel clean-up technique based on dispersive solid-
phase extraction for the determination of
polybrominated diphenyl ethers in biological samples

Ariel R. Fontanaa; Luis D. Martinezb,c; Jorgelina C. Presentación oral
Altamiranoa,d

aGrupo de Investigación y Desarrollo en Química Analítica (QUIANID) (LISAMEN,
CCT CONICET – Mendoza), Av. Ruiz Leal S/N, 5500 Mendoza, Argentina, b Facultad
de Química, Bioquímica y Farmacia, Universidad Nacional de San Luis, Argentina,
cINQUISAL-CONICET, Departamento de Química Analítica, Facultad de Química,

Bioquímica y Farmacia, Universidad Nacional de San Luis, Argentina, d Instituto de
Ciencias Básicas, Universidad Nacional de Cuyo, Argentina

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