Avaliação de hidrogéis como fase extratora para determinação de hormônios em matrizes aquosas por GC-MS/MS

Abstract

Resumo: A procura contínua por métodos analíticos sensíveis e seletivos capazes de identificar e quantificar compostos orgânicos em concentrações a nível traço (?g L-1 a ng L-1), tem estimulado o desenvolvimento de pesquisas na área de preparo de amostra a fim de se obter métodos que consumam menores quantidades de solventes, sejam seletivos, rápidos, de baixo custo e que tenham alto nível de automação. Nesse sentido, a extração em fase sólida (SPE) tem sido uma técnica amplamente utilizada na pré-concentração de analitos e remoção de interferentes. No entanto, as fases comerciais de SPE, como o C18, têm como desvantagem a falta de seletividade que conduz à co-extração de interferentes, além da dificuldade em extrair compostos polares de matrizes aquosas. Comercialmente, existem disponíveis fases extratoras com caráter misto (ex. Oasis® HLB - Waters® e Strata™-X - Phenomenex®) que permitem a extração de compostos em uma faixa mais ampla de polaridade, todavia esses cartuchos apresentam custo elevado e são descartáveis sendo, na maioria das vezes, utilizados uma única vez. Então, recentemente, muitos esforços têm sido realizados no sentido de desenvolver novos materiais sorventes mais seletivos, com alta capacidade de sorção, estáveis (maior vida útil) e de baixo custo. Diante disto, o hidrogel, que é um material formado por redes poliméricas hidrofílicas química ou fisicamente reticuladas, tem se mostrado promissor para aplicação como fase extratora. Devido à presença de diversos sítios hidrofílicos em sua estrutura polimérica, como -OH, -COOH, -SO3H e -NH2, esse material possibilita a extração de compostos polares de matrizes aquosas, o que tem sido um grande obstáculo para as técnicas de extração em geral. Então, neste trabalho foi desenvolvida e proposta uma nova técnica de extração, denominada aqui por extração em fase gel (GPE - "Gel Phase Extraction"). Esta técnica emprega um hidrogel, material inovador para fins de extração, como fase sorvente para a extração de seis hormônios esteroidais (estriol, estrona, 17?-estradiol, 17?-etinilestradiol, progesterona e testosterona) de amostras aquosas, seguida pela determinação por GC-MS/MS. Desenvolveu-se um hidrogel de álcool polivinílico (PVA) e pectina reticulado com ácido cítrico, o qual possibilitou a extração dos hormônios estudados. O método utilizando a técnica de GPE apresentou limites que quantificação iguais a 0,5 ?g L-1, para E1 e E2, e a 1 ?g L-1 para TES, EE2, PRO e E3. Os valores de exatidão ficaram entre o intervalo de 80% a 110%, enquanto que a precisão interensaio variou de 0,23% a 22,2% e a intraensaio de 0,55% a 12,3%. Como principais destaques da técnica e da fase extratora proposta, pode-se citar o baixo custo (inferior a 15 centavos de real - R$ 0,15) e a possibilidade de reutilização dos discos de extração. Portanto, o uso do hidrogel como fase extratora mostrou-se muito promissor para extração de compostos de média e alta polaridade, sendo possível, neste trabalho, obter uma fase sorvente de caráter anfifílico, reprodutível, livre de efeito de memória e de baixo custo. Palavras-chave: Hidrogel. GPE. Hormônios. GC-MS/MS. Contaminantes emergentes.

Abstract: The continuous search for sensitive and selective analytical methods capable of identifying and quantifying organic compounds in trace levels (?g L-1 a ng L-1) has stimulated the development of research in the sample preparation field in order to obtain methods with less solvent consumption, high selectivity, fast and with high level of automation and low cost. In this regard, the solid phase extraction (SPE) has been widely used for the pre-concentration of analytes and removal of interferents. However, commercials SPE phases, such as C18, have the disadvantage of poor selectivity that leads to co-extraction of interferents, besides the difficulty in extracting polar compounds from aqueous matrices. Commercially there are available extractive phases (eg Oasis® HLB - Waters® and Strata™-X - Phenomenex®) that allow the extraction of compounds over a wider range of polarity, however these cartridges are expensives, and also these devices are disposable and usually used only once. Much effort has recently been made to develop new materials with high sorption capacity, more selective, stable (longer lifetime) and low cost. In this view, the hydrogel, a material formed by chemically or physically crosslinked hydrophilic polymer networks, has shown a potential for application as an extractive phase. Due the presence of diverse hydrophilic sites in the polymeric structure such as -OH, - COOH, -SO3H and -NH2, this material makes possible the extraction of polar compounds from aqueous matrices, which has been a challenge for the extraction techniques in general. Therefore, a new technique of extraction, denominated here by gel phase extraction (GPE - "Gel Phase Extraction"), was developed and proposed. This technique employs a hydrogel, an innovative material for extraction purposes, as a sorbent phase for the extraction and determination of six steroidal hormones (estriol, estrone, 17?-estradiol, 17?-ethinylestradiol, progesterone and testosterone) in aqueous samples by gas chromatography-tandem mass spectrometry (GC-MS/MS). A hydrogel of polyvinyl alcohol (PVA) and pectin cross-linked with citric acid was developed and it allowed the extraction of the target hormones. The method using the GPE technique showed quantification limits equal to 0.5 ?g L-1 for E1 and E2, and 1 ?g L-1 for TES, EE2, PRO and E3. Accuracy values ranged from 80% to 110%, while the interassay precision ranged from 0.23% to 22.2% and the intraassay from 0.55% to 12.3%. As the main highlights of the technique and extraction phase proposed, it can be mentioned the low cost (less than 15 cents of real per disc - R$ 0.15) and the possibility of reuse of the extraction discs. As a result, the use of the hydrogel as extraction phase was very promising for the extraction of medium to high polarity compounds, being possible to obtain an amphiphilic, reproducible and free of memory effect phase with low cost. Key-words: Hydrogel. GPE. Hormones. GC-MS/MS. Emerging contaminants.