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)


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


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


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. ArrudaEXPERIMENTALEXPERIMENTAL

Bar

raB

arra

MicroondasMicroondas focalizadas focalizadas


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


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


MelhorMelhor condicondiçãçãoo: : maioresmaiores volumes de HNOvolumes de HNO33 e He H22OO22


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


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


novonovo 1 ciclo1 ciclo

Marco A. Z. Arruda5 ciclos5 ciclos 5 ciclos5 ciclos


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)


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

uso de forno de microondas e mini-frascos no preparo de...

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