Nuevos avances en metodologías analíticas basadas en técnicas miniaturizadas de extracción en fase sólida y en fase líquida

Resumen

La demanda de métodos analíticos rápidos, sencillos, económicos, respetuosos con el medio ambiente y que permitan realizar análisis descentralizados y en tiempo real es cada vez mayor. Para cumplir con estos objetivos, la miniaturización de las metodologías y dispositivos utilizados resulta fundamental. Cuando se habla de la miniaturización de un método de análisis conviene considerar por separado dos partes del proceso analítico total: (a) la preparación de la muestra; y (b) la separación-detección (i.e., proceso de medida). La miniaturización de la preparación de la muestra se ha convertido en una tendencia dominante dentro de la Química Analítica actual, dando lugar a nuevas técnicas de microextracción en fase sólida y en fase líquida. Estas técnicas miniaturizadas reducen el consumo de muestra y reactivos, los tiempos de análisis, costes y riesgos, con todas las ventajas que estos avances suponen. Por otro lado, la miniaturización de los sistemas de separación-detección no ha alcanzado el mismo grado de desarrollo que el de la preparación de la muestra, debido a la complejidad de la instrumentación analítica y de la tecnología necesaria para tal fin. Por tanto, hace falta realizar un mayor esfuerzo investigador para miniaturizar las técnicas instrumentales existentes o emplear las actualmente disponibles en formato miniaturizado pero que han sido escasamente utilizadas tras una etapa de microextracción. En este sentido, los sensores electroquímicos son una opción especialmente interesante y prometedora por tratarse de una tecnología en formato miniaturizado muy desarrollada y de bajo coste. La presente Tesis Doctoral posee dos objetivos fundamentales. El primero de ellos consiste en desarrollar y evaluar nuevas estrategias para la miniaturización de la preparación de la muestra, así como avanzar en la investigación de las ya existentes. El segundo objetivo está centrado en la utilización y evaluación de los electrodos serigrafiados como sistemas de detección alternativos para las técnicas de microextracción, desarrollando así métodos analíticos en los que se utilizan sistemas miniaturizados tanto en la preparación de la muestra como en la etapa de detección. Las principales conclusiones que se han obtenido del trabajo de investigación realizado en esta Tesis Doctoral son:  Capítulo 1: el nuevo sorbente sólido magnético presentado, basado en la zeolita sintética ZSM-5 modificada con nanopartículas de Fe2O3, ha permitido investiga la extracción en fase sólida magnética de benceno, tolueno, etilbenceno y xileno desde muestras de agua alcanzando unos límites de detección que satisfacen la normativa vigente sobre el contenido de estos compuestos en aguas destinadas al consumo. Este nuevo sorbente presenta propiedades destacables como bajo coste y amplia disponibilidad, síntesis sencilla, fácil manipulación y opciones de reutilización. Por tanto, se considera que su utilización para la extracción de diferentes analitos tanto de naturaleza orgánica como inorgánica (i.e., metales y compuestos organometálicos) posee un futuro muy prometedor.  Capítulo 2: se ha presentado un nuevo líquido iónico magnético hidrofílico como fase extractante para la extracción de clorobencenos desde muestras acuosas mediante la técnica de microextracción en gota en espacio de cabeza de clorobencenos empleando un pequeño imán de neodimio como soporte. La utilización de un sistema de desorción térmica ha permitido la determinación de los analitos extraídos en el líquido iónico magnético mediante cromatografía de gases-espectrometría de masas. Los parámeros analíticos obtenidos son comparables a los obtenidos con otros líquidos iónicos y sistemas análogos. Sin embargo, el sistema propuesto presenta las ventajas del pequeño volumen de líquido iónico magnético utilizado y su fácil manipulación.  Capítulo 3: se ha conseguido por primera vez la extracción con electromembrana de especies básicas con una elevada polaridad utilizando un sistema de formación de complejos selectivos y reversibles en la interfase muestra/membrana líquida soportada. Aunque el trabajo presentado tiene un carácter preliminar, los resultados obtenidos son muy prometedores y abren una nueva vía de investigación sobre la extracción con electromembrana de especies polares mediada por complejación.  Capítulo 4: se han desarrollado diferentes métodos analíticos en los que se utilizan sistemas miniaturizados tanto en la etapa de preparación de la muestra como en la etapa de detección. La técnica de microextracción líquido-líquido dispersiva, en todas sus modalidades, es de manejo sencillo, rápida, económica, ecológica y eficaz, ya que se logra una buena extracción de los analitos en un periodo corto de tiempo por el buen contacto existente entre las fases. Por su parte, los electrodos serigrafiados ofrecen una buena sensibilidad y una rápida respuesta con una instrumentación relativamente económica, sencilla, fácil de manejar y con opciones de portabilidad. Todos los métodos desarrollados poseen unos parámetros analíticos comparables, o incluso mejores, que los proporcionados por otros métodos para los mismos fines.  De forma general, en el presente trabajo se han desarrollado y evaluado nuevas estrategias para la miniaturización de la preparación de la muestra, mejorando de este modo la etapa más crítica del proceso analítico total. Además, se ha estudiado el uso de sensores electroquímicos como sistemas de detección alternativos a los tradicionalmente acoplados a técnicas miniaturizadas de extracción, avanzando en el desarrollo de métodos analíticos en formato miniaturizado, rápidos y portátiles.