SPME en tubo

La extracción de los analitos se lleva a cabo en la superficie interna de una columna capilar. Las muestras deben filtrarse antes de la extracción. Otra diferencia respecto a la SPME manual con fibras es que en la SPME en tubo no es posible el desacoplamiento entre la desorción y la inyección. La desorción se lleva a cabo por la fase móvil o aspirando un disolvente de desorción de un segundo vial. El ensanchamiento de picos es comparativamente pequeño si los analitos se desorben completamente antes de la inyección. El efecto memoria es del 0.1 % o incluso menor, lo cual hace que este procedimiento sea adecuado para la mayoría de las aplicaciones analíticas.

Las columnas de CG pueden usarse como capila res para llevar a cabo la SPME en tubo. La inserción de una varilla de acero inoxidable en el interior del capilar implica una reducción significativa de su volumen interno mientras que el área de superficie polimérica sigue siendo la misma. De este modo la relación volumen interno/fase se reduce considerablemente y la extracción es más eficaz. Otra modalidad es la llamada fibra en tubo que consiste en el uso de varios cientos de finos filamentos de material polimérico empaquetados longitudinalmente dentro del capilar. Esta técnica no sólo se usa para reducir el volumen interno del tubo de extracción, sino que además los filamentos poliméricos se utilizan como medio de extracción. La reducción del tamaño del mecanismo de extracción facilita el acoplamiento con métodos que emplean microcolumnas de separación [66]. En la Figura 10 se presenta la estructura de la varilla en el tubo y de la fibra en el tubo.

Figura 10. Esquema de los tres tipos de capilares de extracción en tubo: (A) capilar convencional, (B) varilla en tubo y (C) fibra en tubo [66].

(A)

(B)

Acoplamiento SPME en tubo -CL

La SPME en tubo es una variante relativamente nueva y eficaz de microextracción y preconcentración, que puede ser fácilmente acoplada en línea con la CL para el análisis de los compuestos menos volátiles y/o térmicamente inestables [67]. Como medio de extracción se utiliza el interior de un fragmento de columna capilar, permitiendo la automatización del proceso si se acopla el capilar con el automuestreador. El capilar tiene la superficie interna recubierta de un sorbente. Las fases disponibles comercialmente son poco polares y no iónicas, y por tanto no presentan alta eficacia de extracción para compuestos polares y especies iónicas [68]. Una posible solución para la extracción de dichos analitos presentes en las muestras sería el desarrollo de nuevas fases polares y de intercambio iónico [69, 70, 71]. Los polímeros conductores son materiales muy versátiles que presentan reconocimiento molecular de los analitos. Los polipirroles y sus derivados han sido los más utilizados debido a sus ventajas adicionales: i) pueden ser fácilmente polimerizables, ii) son relativamente estables en agua y en disolución, y iii) su monómero y alguno de sus derivados están disponibles comercialmente. La longitud del capilar depende de la aplicación, pero suele oscilar alrededor de los 60 cm; se coloca entre el loop de inyección y la jeringa de inyección del automuestreador como se puede observar en la Figura 11. Durante la etapa de extracció n la muestra es aspirada y se hace pasar a través del capilar; después es devuelta de nuevo al vial, lo que se conoce como ciclo de aspiración-dispensa. Este proceso se repite hasta llegar al equilibrio o hasta alcanzar la sensibilidad requerida [72]. La desorción de los analitos retenidos se lleva a cabo pasando fase móvil o un disolvente adecuado a través del capilar; y finalmente son introducidos en la columna analítica.

Figura 11. Esquema del acoplamiento SPME en tubo-CL (en posición de extracción).

Bomba Columna Detector Automuestreador Jeringa de inyección Loop de inyección Capilar de SPME en tubo Desecho

Este acoplamiento permite llevar a cabo la extracción, concentración, desorción e inyección de los analitos de forma totalmente automatizada. Además no se utilizan disolventes, el tiempo de análisis es corto y es una técnica barata, por lo que se considera una buena alternativa al uso de fibras como medio de extracción. Otras ventajas adicionales de la SPME en tubo respecto a la de fibras son el hecho de que el número de columnas capilares con fases estacionarias diferentes es ilimitado y que el efecto memoria es inapreciable. El principal inconveniente de la SPME en tubo es que sólo puede aplicarse a muestras limpias para no obstruir el capilar y que sean miscibles con la fase móvil [73].

En esta Tesis se ha utilizado el acoplamiento entre la SPME en tubo con la cromatografía líquida capilar para el análisis de triazinas. Se han ensayado dos configuraciones: tubo empaquetado y tubo abierto (Apéndice 10). La SPME en tubo se ha aplicado también a la determinación de compuestos organofosforados (Apéndice 11) en muestras reales de agua. El uso de micro flujos facilita dicho acoplamiento. El grado de automatización es mayor al del procedimiento de extracción con una fibra y posterior desorción en la interfase. Por último se ha estudiado la influencia del espesor del sorbente que recubre la superficie interna del capilar (Apéndice 11), observando que la capacidad de extracción del mismo aumenta con el espesor del sorbente.

La miniaturización y la automatización son dos tendencias actuales en el campo de la CL. Las principales ventajas de la CL capilar son: i) aumento de la eficacia en un intervalo de tiempo muy corto, ii) disminución del consumo de disolventes, iii) disminución de los LDDs [74]. Además, la sensibilidad de la CL capilar puede mejorarse mediante diferentes técnicas que implican un aumento en el volumen de inyección.

El acoplamiento de la SPME en tubo con un sistema de CL capilar proporciona un método sensible, con una etapa de preparación de la muestra fácil y eficaz comparada con la de la CL convencional [75, 76]. Según la base de datos Web del Conocimiento

(Ciencias) desde 1997 hasta 2005 se han publicado 51 artículos sobre SPME en tubo, lo

cual representa el 2% del total de trabajos sobre SPME. De estas publicaciones, el 4% corresponde a su acoplamiento con CL capilar, mientras que el 43% corresponde a CL convencional.

Acoplamiento SPME en tubo -CG

También existen algunas aplicaciones en las que la SPME en tubo se acopla a la CG. El paso de extracción no requiere de un inyector a elevada temperatura, sino únicamente de un capilar que puede unirse como una precolumna a la columna de separación. De esta forma el capilar tiene una doble función, ya que actúa como sistema de SPME durante la etapa de extracción y como inyector “on-column” durante la etapa de elución, tanto si es isoterma como con gradiente de temperatura [77]. En la Figura 12 se puede observar el esquema correspondiente a este acoplamiento.

Figura 12. Esquema del acoplamiento SPME en tubo-CG.

Acoplamiento SPME en tubo -EC

La inyección de volúmenes pequeños se puede conseguir mediante el diseño de microinyectores. Un ejemplo es el inyector desarrollado para isotacoforesis capilar [78]. La extracción se lleva a cabo sobre una fibra insertada en un capilar de la misma longitud. Este tipo de preconcentración se ha aplicado a muestras medioambientales [79]. La Figura 13 muestra el esquema del sistema. En el proceso de extracción, la muestra se hace pasar a través de la fibra insertada en el capilar durante un determinado tiempo y a una velocidad de flujo determinada. Los analitos interaccionan y quedan retenidos en la fibra y en el polímero que reviste la superficie interior del capilar. En el proceso de desorción se bombea el disolvente a través del medio de extracción. Los analitos desorbidos son arrastrados hasta el conector cruzado, donde la muestra preconcentrada es inyectada y, al aplicar un voltaje los analitos son separados.

horno Columna de separación Detector Capilar extractor Muestra Gases

Figura 13. Esquema del acoplamiento SPME en tubo-EC.