NAGIOS: RODERIC FUNCIONANDO

Desarrollo y evaluación de materiales porosos en técnicas analíticas de extracción y separación miniaturizadas

Repositori DSpace/Manakin

IMPORTANT: Aquest repositori està en una versió antiga des del 3/12/2023. La nova instal.lació está en https://roderic.uv.es/

Desarrollo y evaluación de materiales porosos en técnicas analíticas de extracción y separación miniaturizadas

Mostra el registre parcial de l'element

dc.contributor.advisor Simó Alfonso, Ernesto Francisco
dc.contributor.advisor Herrero Martínez, José Manuel
dc.contributor.advisor Vergara Barberán, María
dc.contributor.author Mompó Roselló, Òscar
dc.contributor.other Departament de Química Analítica es_ES
dc.date.accessioned 2021-07-21T11:15:46Z
dc.date.available 2021-07-22T04:45:05Z
dc.date.issued 2021 es_ES
dc.date.submitted 03-09-2021 es_ES
dc.identifier.uri https://hdl.handle.net/10550/79997
dc.description.abstract La presente Tesis Doctoral contempla dos grandes líneas de actuación. La primera de ellas consiste en la síntesis, caracterización y modificación de materiales porosos para su uso como sorbentes en técnicas miniaturizadas de extracción en fase sólida (Solid-Phase Extraction, SPE) de analitos de interés biológico y medioambiental (fármacos, péptidos, proteínas, y contaminantes) utilizándose para ello diferentes formatos o soportes de extracción de uso común en el laboratorio químico tales como jeringas, columnas de centrífuga, etc. con diversos materiales híbridos desarrollados a este respecto (Objetivo i). La segunda línea de actuación consiste en la puesta a punto de metodologías sencillas y fiables en técnicas de separación miniaturizadas como la electrocromatografía capilar (Capillary Electrochromatography, CEC) empleándose para ello monolitos poliméricos como fases estacionarias capaces de ofrecer altas eficacias en la separación cromatográfica de solutos pequeños de diferentes polaridades y naturaleza química (Objetivo ii). Así pues, para la consecución de los objetivos planteados en la presente memoria se ha considerado la experiencia previa del grupo de investigación en el diseño, síntesis y desarrollo de materiales poliméricos y su aplicación en el campo del tratamiento de muestra y de separación miniaturizadas. De entre todas las etapas de un análisis químico, la etapa de tratamiento de muestras tanto de muestras biológicas como medioambientales constituye una tarea complicada, debido al amplio espectro de interferentes que se pueden presentar en dichas matrices. Por lo que, el aislamiento, separación y preconcentración de los analitos de interés (fármacos, péptidos, proteínas y contaminantes) pueden verse comprometidas por las posibles interacciones de éstos con la matriz de la muestra dificultando así su extracción y posterior análisis. En este sentido, los métodos de extracción miniaturizados desarrollados en esta memoria (Objetivo i) suponen una interesante y prometedora alternativa al empleo de las metodologías tradicionales de extracción disponibles, las cuales suelen ser tediosas, poco selectivas y de dudosa sostenibilidad medioambiental. El resultado de este primer objetivo se traduce en el desarrollo de dispositivos miniaturizados para SPE eficaces con prestaciones mejoradas (selectividad, coste o reutilización, entre otros) y en consonancia con los principios de la Química Verde, que los hacen enormemente atractivos para ser empleados en laboratorios analíticos de rutina. Por otro lado, la metodología desarrollada en el Objetivo ii), relacionada con el empleo de una técnica de separación miniaturizada, presenta un gran interés debido a los buenos resultados que se han obtenido con el uso de monolitos poliméricos como fases estacionarias en nuestro grupo de investigación en la separación de moléculas pequeñas, tratándose de alcanzar mejores prestaciones (eficacia y tiempo de análisis) en el ámbito (electro)cromatográfico. Asimismo, el procedimiento desarrollado es sencillo, sostenible, y de bajo coste, lo cual podría permitir abordar el análisis de este tipo de solutos de una forma competitiva frente a técnicas cromatográficas más convencionales. Estructura La presente memoria de Tesis Doctoral se divide en tres grandes bloques. El primer bloque consta de una breve introducción, donde se muestra en el Capítulo 1, una visión general del fundamento de la SPE y los posibles formatos miniaturizados de ésta, así como los tipos de sorbentes disponibles, centrándose en la descripción de aquellos que han sido empleados en esta Tesis: los materiales porosos, incluyéndose por un lado, los materiales monolíticos de naturaleza orgánica sin modificar como modificados con nanopartículas de oro (gold nanoparticles, AuNPs), derivados de ácido borónico y líquidos iónicos (ionic liquids, ILs), y por el otro, las redes metalo-orgánicas (metal–organic frameworks, MOFs). Ambos tipos de materiales porosos han supuesto en los últimos años un avance significativo en el desarrollo de nuevas estrategias competitivas y prometedoras en el ámbito del tratamiento de muestra. A continuación, en el Capítulo 2 se abordan las técnicas de electroseparación miniaturizadas, centrándose en la electrocromatografia capilar (capillary electrochromatography, CEC), describiendo brevemente su fundamento teórico y la instrumentación necesaria para llevarla a cabo. Además, se recogen las fases monolíticas comúnmente empleadas en CEC, así como las posibles estrategias que se pueden llevar a cabo para mejorar sus prestaciones, entre las que se encuentran modificaciones en la mezcla de polimerización y condiciones de reacción, el empleo del hiper-entrecruzamiento y la incorporación de nanomateriales. Estas estrategias han resultado esenciales de cara a poder desarrollar de manera relativamente sencilla la manipulación de las propiedades cromatográficas (eficacia, retención, selectividad) de las fases estacionarias y su adaptación a la separación de los analitos de interés. Por su parte, el segundo bloque de la presente Tesis engloba los Capítulos 3-6, en los cuales se muestra la puesta a punto de diferentes sorbentes para su uso en SPE en diferentes formatos de extracción competitivos y sostenibles. Los materiales desarrollados se basan en materiales porosos de diferente naturaleza, como los monolitos poliméricos de metacrilato de glicidilo (glycidyl methacrylate, GMA), los cuales fueron posteriormente modificados químicamente con AuNPs e ILs. También, se describe el uso de otros materiales porosos como los MOFs para su posterior aplicación como sorbentes de extracción. A lo largo de estos capítulos se desarrollarán dispositivos extractivos en diversos soportes de uso común en el laboratorio incluyéndose desde los cartuchos y jeringas convencionales de 1 mL, hasta minicolumnas de centrífuga. A su vez, los materiales desarrollados se han aplicado a diferentes familias de compuestos (β-bloqueantes, péptidos, glicoproteínas y benzomercaptanos) presentes en muestras de naturaleza biológica (orina, saliva y suero) y medioambiental (aguas y suelos). El tercer bloque engloba el Capítulo 7, el cual se centra en el desarrollo de un método cromatográfico miniaturizado, en concreto de CEC, para la separación de moléculas pequeñas de diferente polaridad (alquilbencenos, sulfonamidas y compuestos organofosforados), empleando una fase estacionaria monolítica polimérica hiper-entrecruzada. Resultados y conclusiones En este apartado, se describen los principales resultados obtenidos y las conclusiones derivadas de cada uno de los trabajos incluidos en la Tesis Doctoral. Los trabajos han sido divididos en dos grandes grupos (A y B), correspondientes a los bloques II y III de la presente memoria, donde se indica de forma desglosada por capítulos (cada capítulo corresponde a una publicación), la metodología adoptada en cada uno de ellos para alcanzar los objetivos planteados, así como los resultados y conclusiones más relevantes obtenidos de los mismos. A. Evaluación del potencial de nuevos materiales porosos en técnicas de microextracción A.1. Diseño y aplicación de soportes poliméricos modificados con diversos nanomateriales o ligandos selectivos En estos trabajos (Capítulos 3-5 de la memoria) se desarrollaron y evaluaron diferentes materiales monolíticos porosos como sorbentes de SPE para el aislamiento de diferentes analitos (fármacos, péptidos y glicoproteínas). En concreto, los materiales seleccionados incluyen un monolito polimérico de GMA modificado con AuNPs (Capítulo 3), un monolito de GMA funcionalizado con un derivado del ácido borónico y posteriormente con AuNPs (Capítulo 4), y por último un monolito de GMA funcionalizado con un IL de tipo alquilpiridinio (Capítulo 5). En el primer estudio que abre el bloque II (Capítulo 3) se llevó a cabo la síntesis de materiales poliméricos de GMA modificados con AuNPs y se evaluó su aplicación como sorbentes de SPE en formato jeringa para el aislamiento del polipéptido glutatión (GSH) en fluidos biológicos. Para ello, en primer lugar se prepararon sorbentes a partir de monolitos genéricos de GMA modificados con tres ligandos diferentes (amoníaco, cisteamina y cistamina) con el fin de dotar la superficie del sorbente de grupos amino (amoníaco) y grupos tiol (cisteamina y cistamina), para poder así modificar posteriormente la superficie de dicho sorbente con AuNPs. Para llevar a cabo la síntesis de los diferentes materiales poliméricos en el interior de jeringas, las paredes interiores de éstas fueron previamente vinilizadas para permitir el anclaje covalente de la fase monolítica, y así evitar su desprendimiento durante las operaciones de carga de muestra, lavado y elución. El tratamiento de la superficie interior de la jeringa se llevó a cabo en dos etapas. En primer lugar, se realiza una reacción de vinilización del polipropileno de la jeringa para facilitar el posterior anclaje del monolito, seguido de una polimerización in-situ de la fase monolítica en la jeringa mediante radiación UV. El resultado es un monolito híbrido unido covalentemente a la superficie interior de la jeringa, pero que presenta a su vez la suficiente estabilidad y permeabilidad para facilitar el proceso de extracción. Una vez realizada la modificación de la pared de la jeringa y generado el monolito de GMA, este polímero base conteniendo grupos epóxido en su superficie se funcionaliza con los ligandos anteriormente mencionados y posteriormente con AuNPs, Los materiales resultantes fueron caracterizados mediante técnicas tales como SEM (para evaluar la morfología) y microanálisis (para confirmar la presencia de Au). De los tres materiales preparados, el material funcionalizado con cistamina fue el que proporcionó el mayor contenido de Au (entre 22 y 29%), y por ello se seleccionó este material para los estudios posteriores. Esto puede ser debido a que la cistamina produce mayor número de grupos reactivos (en este caso, tiol) sobre los cuales se puede depositar o inmovilizar mayor cantidad de AuNPs. Para demostrar la aplicabilidad del sorbente desarrollado, se seleccionó como analito diana, el GSH. Este compuesto es un tripéptido de vital importancia a nivel biológico que se produce dentro de los organismos y desempeña la función de antioxidante. Además, puede ser un marcador de algunas enfermedades como artritis reumatoide, distrofias musculares o Alzheimer. Por ello, su extracción de matrices complejas tales como fluidos biológicos y su posterior determinación resulta de enorme interés. Con respecto al procedimiento SPE, se optimizó el pH de la muestra y la composición de la fase eluyente. Se obtuvieron las mejores condiciones de extracción ajustando la muestra a un pH final de 6, y usándose como eluyente una disolución de ditiotreitol (DTT) de una concentración de 500 mM. Si bien se ensayaron otros reactivos para producir la desorción del GSH del material híbrido diseñado, el DTT proporcionó rendimientos elevados así como no produjo interferencia, tras la reacción de derivatización oportuna con o-ftalaldehído, con el pico cromatográfico del analito. A continuación, se obtuvieron los parámetros de calidad del dispositivo, obteniéndose un satisfactorio volumen de ruptura (1,5 mL), una buena capacidad de carga (2,93 mg de GSH por g de sorbente polimérico modificado), y una adecuada reutilización del sorbente (hasta 15 ciclos de carga y desorción sin obtener pérdidas significativas en las recuperaciones del analito). Tras llevar a cabo la optimización de las diferentes etapas del proceso de extracción, se analizaron muestras reales de saliva, lográndose valores de recuperación comprendidos entre 86 y 105%, y un LOD muy bajo (1,5 ng mL-1). Estos resultados pusieron de manifiesto la buena efectividad del sorbente sintetizado tanto en el proceso de “clean-up” de la muestra como en la preconcentración del GSH. El mecanismo de retención de este analito en el sorbente diseñado radica principalmente en la elevada afinidad que existe entre el grupo tiol presente en la molécula de GSH y las AuNPs que se encuentran localizadas en la superficie del monolito durante la etapa de extracción.En comparación con otros métodos actuales que emplean nanomateriales para la preconcentración de GSH en diferentes muestras, la metodología aquí desarrollada resultó ser más simple y económica, gracias a la buena reutilización del material. Así pues, la metodología propuesta representa una alternativa alentadora para la extracción de compuestos relevantes que contengan grupos tiol en su estructura presentes en diferentes muestras biológicas. En lo referente a los materiales monolíticos funcionalizados con grupos boronato (Capítulo 4), se sintetizaron dos materiales a partir de un monolito genérico de GMA en jeringas para su posterior uso como sorbentes en la extracción de glicopéptidos derivados de una proteína estándar, la proteína del rábano picante (Horseradish peroxidase, HRP), y las glicoproteínas presentes en suero humano. Para ello, se seleccionó el polimercaptopropilmetilsilosano (PMPMS) como politiol para reaccionar con los grupos epoxi presentes en la molécula de GMA, para posteriormente introducir el ácido vinil fenil borónico (vinyl phenyl boronic acid, VPBA) mediante una reacción de química click (reacción de acoplamiento tiol-alqueno). En concreto, en el primero de los materiales sintetizados, se partió del polímero de GMA, el cual se funcionalizó con PMPMS y VPBA de forma sucesiva. El polímero resultante de esta estrategia se designó como GMA-PMPMS-VPBA. Por su parte, el segundo material utilizó como polímero base un monolito de GMA modificado con cistamina (véase capítulo anterior), el cual fue funcionalizado con AuNPs. Posteriormente, este material híbrido se modificó con PMPMS y seguidamente con VPBA. El material híbrido obtenido siguiendo esta segunda estrategia se designó como GMA-SH@AuNP@PMMPS-VPBA. Se procedió a llevar a cabo la caracterización de ambos materiales mediante SEM y microanálisis. Los resultados de esta caracterización morfológica condujo a la presencia de estructuras globulares en ambos materiales (características de los monolitos poliméricos), y además se obtuvo un contenido de silicio y boro de 2,48 y 2,78% en el primer material, y de 2,02% y de 3,04, en el segundo material. También, se determinó la cantidad de boro presente en el polímero total, no únicamente en la superficie, mediante espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS), obteniéndose 0,10 y 0,45% en peso para el monolito GMA-PMPMS-VPBA y GMA-SH@AuNP@PMMPS-VPBA, respectivamente. Estos datos demuestran que los grupos boronato se anclaron de forma satisfactoria sobre la superficie del monolito. No obstante, la presencia de VPBA en el material resultante se confirmó/corroboró mediante las bandas de absorción en el infrarrojo características del derivado de ácido borónico. La alta cantidad de boro inmovilizado en el segundo material puede ser atribuido al mayor número de AuNPs disponible en este material, causado por el alto grado de recubrimiento que ofrece el ligando PMPMS, obteniéndose así un mayor número de sitios activos disponibles de NPs para una mayor inmovilización del VPBA. En lo que respecta al protocolo SPE, los materiales preparados se emplearon como sorbentes SPE para el aislamiento de glicopéptidos tras la digestión de la proteína HRP. El material GMA-SH@AuNP@PMMPS-VPBA fue el que mostró una mayor eficacia extractiva de los glicopéptidos, lo cual puede ser atribuido a la mayor cantidad de grupos boronato presente en su estructura del polímero, tal y como se ha comentado anteriormente. Además, el material mostró una preconcentración selectiva de glicopéptidos (24 glicopéptidos de un total de 27), una elevada capacidad de adsorción (25 mg g-1), alta sensibilidad (0.5 fmol/µL) y selectividad, así como una buena reproducibilidad y reutilización (hasta 10 ciclos sin pérdidas apreciables en los valores de recuperación). También, se evaluó las prestaciones del material GMA-SH@AuNP@PMMPS-VPBA a la preconcentración de glicopéptidos en una muestra de suero humana. El empleo de este material junto con el protocolo de extracción óptimo y con el análisis mediante nano-LC–MS/MS permitió obtener la identificación de un total de 85 péptidos N-glicosilados derivados de 42 proteínas N-glicosiladas sin necesidad de eliminar ninguna proteína abundante. La capacidad de preconcentrar e identificar péptidos del sorbente monolítico desarrollado en este trabajo fue ligeramente superior a otros monolitos de tipo hidrofílico descritos en bibliografía. Sin embargo, el rendimiento en la identificación de péptidos resultante fue menor que el obtenido utilizando monolitos híbridos con AuNPs inmovilizados y modificados con cisteína. Los buenos resultados obtenidos en este trabajo hacen que la metodología propuesta represente una alternativa sencilla para el aislamiento y preconcentración de glicopéptidos en matrices biológicas complejas. En este trabajo (Capítulo 5) se prepararon sorbentes monolíticos funcionalizados con IL de tipo imidazolio (cloruro de 1-alil-3-metilimidazolio, [AMIM] [Cl]) en columnas de microcentrífuga para su posterior aplicación en la extracción de β-bloqueantes en muestras de orina humana. Estos analitos generalmente se emplean en el tratamiento de algunas enfermedades cardiacas, y actúan relajando los músculos cardiacos y disminuyendo la frecuencia cardiaca. Por ello, se emplean de forma fraudulenta en algunos deportes siendo necesario llevar a cabo un control estricto de estas sustancias en muestras biológicas. Con el fin de desarrollar un sorbente capaz de extraer dichos analitos de muestras complejas, en primer lugar, se optimizó la relación monómeros/porógenos, proporcionando la ratio 60/40% (p/p) los mejores resultados en cuanto a estabilidad mecánica y resistencia durante la etapa de centrifugado. En segundo lugar, se llevó a cabo la incorporación del IL al monolito mediante su generación in situ sobre la superficie del monolito base (GMA). Esta estrategia dio lugar a sorbentes monolíticos frágiles los cuales se rompían durante la etapa de centrifugación. Por ello, se abordó una estrategia alternativa para llevar a cabo la introducción del IL en el monolito que consistía en incorporar el IL a la mezcla de polimerización. El material resultante mostró una buena resistencia mecánica y unas propiedades de permeabilidad y porosidad apropiadas. Así pues, se seleccionó este segundo polímero como sorbente y se optimizó el protocolo SPE en términos de contenido de [AMIM] [Cl], el pH de carga de la muestra y la composición del eluyente con el fin de obtener el mayor rendimiento de extracción posible. Así pues, la presencia de [AMIM] [Cl] en el sorbente polimérico resultante causó una mayor retención de los β-bloqueantes (en comparación con el polímero base de GMA) debido a interacciones electrostáticas, enlaces por puente de hidrógeno, interacciones π-π, y fuerzas hidrofóbicas. Bajo las condiciones óptimas del procedimiento SPE, el sorbente desarrollado mostró altas recuperaciones (> 90 %), LODs entre 1,4 y 40 μg L-1, una capacidad de carga de 2.5 μg por mg sorbente y una reutilización de hasta 20 ciclos sin apreciar pérdidas de analitos significativas. El método desarrollado se aplicó a la extracción del β-bloqueante propranolol en muestras de orina humana, observándose una limpieza efectiva (clean up) de la muestra, pudiéndose determinar de forma satisfactoria. Por último, cabe destacar que, el método de tratamiento de muestra propuesto no sólo implica una reducción en la cantidad de reactivos necesaria, sino que, debido a la simplicidad asociada al manejo del material requerido, permite el procesamiento de un mayor número de muestras respecto a métodos de SPE tradicionales. Los resultados de estos trabajos se encuentran publicados en: Ó. Mompó-Roselló, M. Vergara-Barberán, E.F. Simó-Alfonso, J.M. Herrero-Martínez, In syringe hybrid monoliths modified with gold nanoparticles for selective extraction of glutathione in biological fluids prior to its determination by HPLC, Talanta 209 (2020) 120566. Ó. Mompó-Roselló, M. Vergara-Barberán, M.J. Lerma-García, E.F. Simó-Alfonso, J.M. Herrero-Martínez, Boronate affinity sorbents based on thiol-functionalized polysiloxane-polymethacrylate composite materials in syringe format for selective extraction of glycopeptides, Microchem. J. 164 (2021) 106018. Ó. Mompó-Roselló, A. Ribera-Castelló, E.F. Simó-Alfonso, M.J. Ruiz-Ángel, M.C. García-Álvarez-Coque, J.M. Herrero-Martínez, Extraction of β-blockers from urine with a polymeric monolith modified with 1-allyl-3-methylimidazolium chloride in spin column format, Talanta 214 (2020) 120860. A.2. Diseño y aplicación de sorbentes basados en redes metalo-orgánicas (MOF) En este trabajo (Capítulo 6) se sintetizaron y caracterizaron nanocristales de MOF con topología zeolítica, empleándose grupos imidazolato como ligandos orgánicos (Zeolite imidazolate frameworks, ZIFs). En concreto, el MOF sintetizado fue el ZIF-8, el cual se modificó con grupos amino empleándose como moduladores aminas orgánicas (concretamente, la n-butilamina, BA). El MOF resultante se evaluó como sorbente en SPE para la extracción de benzomercaptanos en muestras de agua y suelo. En primer lugar, se estudió la influencia de la cantidad del modulador BA (en la mezcla de síntesis) sobre el tamaño de los cristales resultantes además de la capacidad de retención del MOF. La caracterización morfológica del material sintetizado por SEM mostró la estructura poliédrica característica de los nanocristales ZIF-8. Además, se determinó el tamaño de partícula mediante microscopía de transmisión electrónica (Transmission electron microscopy, TEM), situándose entre 47 y 89 nm. Asimismo, se apreció que un incremento del contenido de BA se tradujo en un aumento del tamaño de partícula. También, la presencia de grupos amino (proporcionados por la molécula BA) en los materiales obtenidos se confirmó mediante microanálisis. Además, se determinó el área superficial de todos los materiales sintetizados mediante las isotermas de adsorción-desorción de nitrógeno, obteniéndose en todos los casos valores superiores a 1000 m2 g-1. Todos los materiales sintetizados se testaron como sorbentes en SPE, y se obtuvieron los mejores resultados con ZIF-8 que contenía 10 mmol de BA como modulador. Además, se investigaron varios parámetros experimentales del protocolo SPE que influyen en el rendimiento de extracción (pH de la muestra, composición y volumen del disolvente de elución o reutilización). Para llevar a cabo este estudio, se utilizaron 20 mg del material seleccionado y se colocaron en un cartucho convencional de 1 mL. Para poner de manifiesto la aplicabilidad del material fabricado como sorbente, se seleccionó una mezcla de benzomercaptanos como disolución test. Como resultado de este estudio, se estableció que el pH de la muestra no era un factor que implicara cambios significativos en la retención, mientras que la composición del eluyente si afectaba a la retención de los solutos. En concreto, los mejores rendimientos de extracción (97-108%) se obtuvieron con un eluyente compuesto por 0,5 M NaOH en 50/50 % (v/v) MeOH/H2O, y un volumen de 250 µL. Además, cabe destacar que el método propuesto permitió alcanzar factores de preconcentración de 100, obteniéndose LODs comprendidos entre 1,6 y 2 µg L-1. Por último, se aplicó la metodología desarrollada a la extracción de los benzomercaptanos en muestras de agua y suelos, alcanzándose unos rendimientos comprendidos entre 74 y 117%. Este trabajo representa el primer estudio sobre la influencia del contenido de modulador en la morfología del sorbente, así como en el rendimiento de extracción de contaminantes orgánicos. La satisfactoria aplicación del material a la extracción de benzomercaptanos abre la puerta, sin duda, a su extensión a otro tipo de contaminantes como otras posibles aplicaciones de interés industrial. Los resultados de estos trabajos se encuentran publicados en: H. Martínez-Pérez-Cejuela, Ó. Mompó-Roselló, N. Crespí-Sánchez, C.P. Cabello, M. Catalá-Icardo, E.F. Simó-Alfonso, J.M. Herrero-Martínez, Determination of benzomercaptans in environmental complex samples by combining zeolitic imidazolate framework-8-based solid-phase extraction and high-performance liquid chromatography with UV detection, J. Chromatogr. A 1631 (2020) 461580. B. Aplicación de materiales monolíticos en técnicas cromatográficas miniaturizadas En el trabajo descrito en el Capítulo 7 se sintetizaron y caracterizaron una serie de columnas monolíticas basadas en polietilenglicol diacrilato (PEGDA) para la separación de moléculas pequeñas de diferentes polaridades mediante la técnica CEC. En este caso, el empleo de monómeros de PEGDA de diferentes longitudes de cadena del grupo alquilo permitió modificar la hidrofobicidad de la fase estacionaria resultante, así como también una manipulación en las eficacias de separación obtenidas. En primer lugar, se optimizó la composición de las mezclas de polimerización (concentración y longitud de cadena del PEGDA, concentración de porógenos y temperatura de polimerización). Se caracterizaron morfológicamente las fases monolíticas mediante SEM, y se evaluó la eficacia de separación cromatográfica de las columnas sintetizadas empleando una mezcla de alquilbencenos como soluto test, obteniéndose valores cercanos a 76.000 platos m-1 con una mezcla compuesta por el monómero de PEGDA 700. Posteriormente, se demostró la viabilidad de esa misma fase estacionaria en la separación mediante CEC de pequeños solutos polares de naturaleza diferente como son los compuestos organofosforados, derivados del ácido benzoico y sulfonamidas, que se emplearon como soluto test en este trabajo. Cabe destacar la elevada eficacia cromatográfica que se obtuvo en la separación de sulfonamidas, en concreto 144.000 platos m-1. Además, las columnas sintetizadas exhibieron excelentes reproducibilidades con valores de coeficiente de variación por debajo del 2,5 %, lo que confirma los beneficios de utilizar el monómero de PEGDA en las mezclas de polimerización debido al alto grado de entrecruzamiento que genera. Asimismo, cabe destacar que el empleo de PEGDA como único monómero en la mezcla de polimerización, sin la necesidad de recurrir a ningún otro agente entrelazante, facilita la preparación y la optimización de las diferentes variables que afectan a las propiedades morfológicas y cromatográficas del monolito resultante. Los resultados de este trabajo se encuentran publicados en la siguiente referencia: M. Vergara-Barberán, Ó. Mompó-Roselló, J.M. Herrero-Martínez, E.F. Simó-Alfonso, Poly (ethylene glycol) diacrylate based monolithic capillary columns for the analysis of polar small solutes by capillary electrochromatography, J. Sep. Sci. 41(12) (2018) 2632-2639. es_ES
dc.description.abstract This thesis is divided into three main blocks. The first block consists of a brief introduction including an overview of the fundaments of the solid-phase extraction (SPE) and the possible miniaturized formats as well as the types of solid phases available. Also, a description of porous materials, which have been used in this thesis, including monolithic materials modified with gold nanoparticles (AuNPs), boronic acid derivatives and ionic liquids (ILs) and metal-organic frameworks (MOFs) has been accomplished. Both types of porous materials have represented a significant advance in the development of new competitive and promising strategies in the field of sample treatment in the last years. Next, in Chapter 2, miniaturized electroseparation techniques are discussed, focusing on capillary electrochromatography (CEC), its theoretical basis and the instrumentation required to carry it out is briefly descripted. In addition, the most commonly used monolithic phases in CEC are commented, as well as the possible approaches that can be adopted to improve their chromatographic performance. These approaches include: modifications in the polymerization mixture and reaction conditions, the use of hyper-crosslinking. and the incorporation of nanomaterials. These strategies have been essential in order to be able to develop in a relatively simple way the manipulation of the chromatographic properties (efficiency, retention, selectivity) of the stationary phases and their adaptation to the separation of the target analytes. For its part, the second block of this thesis includes Chapters 3-6, which involve the development of different sorbents to be used as sorbents in different competitive and sustainable extraction formats in SPE. The developed materials, based on porous materials of a different nature, such as glycidyl methacrylate (GMA) polymeric monoliths, were later chemically modified with AuNPs and ILs. Also, the use of other porous materials such as MOFs for their subsequent application as extraction sorbents is described. Throughout these chapters, extractive devices will be developed on various supports commonly used in the laboratory, ranging from conventional 1 mL cartridges and syringes to mini centrifuge columns. In turn, the materials developed have been applied to different families of compounds (β-blockers, peptides, glycoproteins and benzomercaptans) present in samples of biological (urine, saliva and blood serum) and environmental nature (water and soil). The results of those studies are published in: Ó. Mompó-Roselló, M. Vergara-Barberán, E.F. Simó-Alfonso, J.M. Herrero-Martínez, In syringe hybrid monoliths modified with gold nanoparticles for selective extraction of glutathione in biological fluids prior to its determination by HPLC, Talanta 209 (2020) 120566. Ó. Mompó-Roselló, M. Vergara-Barberán, M.J. Lerma-García, E.F. Simó-Alfonso, J.M. Herrero-Martínez, Boronate affinity sorbents based on thiol-functionalized polysiloxane-polymethacrylate composite materials in syringe format for selective extraction of glycopeptides, Microchem. J. 164 (2021) 106018. Ó. Mompó-Roselló, A. Ribera-Castelló, E.F. Simó-Alfonso, M.J. Ruiz-Ángel, M.C. García-Álvarez-Coque, J.M. Herrero-Martínez, Extraction of β-blockers from urine with a polymeric monolith modified with 1-allyl-3-methylimidazolium chloride in spin column format, Talanta 214 (2020) 120860. The third block includes Chapter 7, which focuses on the development of a miniaturized chromatographic method. A series of monolithic columns based on polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) were synthesized and characterized for the separation of small molecules of different polarities using the CEC technique. The results are published in: M. Vergara-Barberán, Ó. Mompó-Roselló, J.M. Herrero-Martínez, E.F. Simó-Alfonso, Poly (ethylene glycol) diacrylate based monolithic capillary columns for the analysis of polar small solutes by capillary electrochromatography, J. Sep. Sci. 41(12) (2018) 2632-2639. en_US
dc.format.extent 281 p. es_ES
dc.language.iso es es_ES
dc.subject química es_ES
dc.subject química analítica es_ES
dc.subject polímeros monolíticos es_ES
dc.subject tratamiento de muestra es_ES
dc.subject extracción en fase sólida es_ES
dc.subject separación es_ES
dc.title Desarrollo y evaluación de materiales porosos en técnicas analíticas de extracción y separación miniaturizadas es_ES
dc.type doctoral thesis es_ES
dc.subject.unesco UNESCO::QUÍMICA es_ES
dc.subject.unesco UNESCO::QUÍMICA::Química analítica es_ES
dc.embargo.terms 0 days es_ES

Visualització       (8.112Mb)

Aquest element apareix en la col·lecció o col·leccions següent(s)

Mostra el registre parcial de l'element

Cerca a RODERIC

Cerca avançada

Visualitza

Estadístiques