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Authors
Abstract(s)
In this thesis, the use of different flow systems was exploited for developing new methodologies for miniaturization of the analysis of complex matrix samples (food-related, water and biological samples). The main purpose was to devise methodologies able to perform in-line the necessary sample treatment operations, reducing the operator influence and reagents manipulation, and tentatively using greener processes. Under this program, a flow-based spectrofluorimetric chip manifold method for the iodine determination in food-related samples, was developed. The use of a multi-syringe enabled the automation of the Sandell-Kolthoff reaction, leading to a lower operator influence and reagents consumption and manipulation. An in-line oxidation process was implemented to analyse samples with organo-iodine containing compounds; this implied to eliminate interferences and decomposition of organo-iodine compounds in supplement pills and seaweed samples (Chapter 3). The developed method was effectively applied to the iodine determination in salt, food supplements (algae), seaweed and pharmaceutical samples, which are examples of intake forms of iodine. The proposed manifold, combined with the fluorometric reaction, made this method more sensitive than the classic approach of the Sandell-Kolthoff reaction and presents some advantageous over previously described flow methods, namely in terms of a wider dynamic concentration range. The method allowed to determine iodine within a range of 0.20 – 4.0 µmol/L, with or without the in-line UV digestion, with a limit of detection of 0.028 µmol/L and 0.025 µmol/L, respectively. In Chapter 4, an hexadentate 3-hydroxy-4-pyridinone (3,4–HPO) ligand was used as a chromogenic reagent for the spectrophotometric quantification of iron(III) in fresh and sea waters. A method based on a micro sequential injection lab-on-valve (µSI-LOV) system in a solid phase spectrometry (SPS) mode, is described. To implement SPS, a packed column of nitrilotriacetic acid superflow resin (NTA) in the flow cell, was used, consequently eliminating the sample matrix. Furthermore, the possibility to perform of an analytical curve resorting to just one standard was demonstrated. The consumption of the hexadentate 3,4–HPO ligand was about 30 µg per determination and the effluent production lower than 2.5 mL. The dynamic concentration range was 0.45 – 9.0 µmol/L, with a limit of detection of 0.13 µmol/L and limit of quantification 0.43 µmol/L. The proposed µSI-LOV-SPS methodology was successfully applied to river, ground, estuarine, tap, and sea waters. The evaluation of the analytical performance of different 3,4–HPO bidentate chelators, as chromogenic reagents in the determination of iron(III), using a µSI system, in aqueous samples, was described in Chapter 5. In Chapter 6, a bidentate 3-hydroxy-4-pyridinone ligand was anchored to sepharose beads and used as chromogenic reagent for the spectrophotometric quantification of non-transferrin-bound iron (NTBI). By employing a micro sequential injection lab-on-valve (µSI-LOV) system with a SPS technique, it was possible to eliminate the interference of the sample matrix and quantify iron(III) directly on the beads surface. The dynamic concentration range was 1.62 – 7.16 µmol/L, with a limit of detection of 0.49 µmol/L and limit of quantification 1.62 µmol/L. The proposed µSI-LOV-SPS method, in Chapter 6, was a contribution to the development of an automated method for the quantification of the NTBI in serum samples.
Nesta tese de doutoramento foi explorada a utilização de diferentes sistemas de fluxo para o desenvolvimento de novas metodologias para a miniaturização da análise de amostras com matrizes complexas (amostras alimentares, águas naturais e biológicas). O objetivo principal era desenvolver metodologias capazes de realizar, em linha, os tratamentos de amostra necessários, reduzindo a influência do operador e a manipulação de reagentes, e tentativamente usando processos mais verdes. No âmbito deste programa doutoral, foi desenvolvido um método de fluxo espectrofluorimétrico, utilizando um “chip”, para a determinação de iodo em amostras alimentares. Para a automatização da reação de Sandell-Kolthoff, utilizou-se uma multi-seringa, possibilitando uma menor influência do operador, consumo e manipulação de reagentes. Foi implementado um processo de oxidação em linha para a análise de amostras contendo compostos iodo-orgânicos, implicando a eliminação de interferências e decomposição de compostos iodo-orgânicos em comprimidos de suplemento e amostras de algas (Capítulo 3). O método desenvolvido foi aplicado na determinação de iodo em amostras de sal, suplementos (algas), algas e amostras farmacêuticas, enquanto exemplos de formas de ingestão de iodo. O sistema proposto, combinado com a reação fluorimétrica, tornou este método mais sensível do que a abordagem clássica da reação de Sandell-Kolthoff e apresentou algumas vantagens em relação aos métodos de fluxo descritos anteriormente, nomeadamente em termos de intervalo de determinação, apresentado um intervalo amplo. O método permitiu determinar o conteúdo em iodo no intervalo de 0,20 - 4,0 µmol/L, com um limite de deteção de 0,028 µmol/L e 0,025 µmol/L, com ou sem a digestão-UV em linha, respetivamente. No Capítulo 4 foi utilizado um ligando de 3-hidroxi-4-piridinona (3,4–HPO) hexadentado como reagente cromogénico para a quantificação espectrofotométrica de ferro(III) em águas doces e marinhas. O método descrito foi desenvolvido para um micro-sistema de injeção sequencial labon-valve (µSI-LOV) utilizando espectrofotometria de fase sólida (SPS). Para a implementação da SPS, foi utilizada uma coluna compactada de resina de ácido nitrilotriacético (NTA) na célula de fluxo, possibilitando a eliminação da matriz da amostra. Além disso, foi demonstrada a possibilidade de realização de uma curva de calibração recorrendo a apenas um padrão. O consumo de ligando 3,4-HPO hexadentado foi de cerca de 30 µg por determinação e a produção de efluente inferior a 2,5 mL. O intervalo de determinação foi de 0,45 - 9,0 µmol/L de ferro(III), com limite de deteção de 0,13 µmol/L e limite de quantificação de 0,43 µmol/L. A metodologia µSI-LOVSPS proposta foi aplicada com sucesso a amostras de águas de rios, subterrâneas, estuarinas, de torneira e do mar. No Capítulo 5 foi descrita a utilização de um sistema µSI para a avaliação do desempenho analítico de diferentes quelantes bidentados de 3,4–HPO, como reagentes cromogénicos para a determinação de ferro(III), em amostras aquosas. No Capítulo 6, um ligando bidentado de 3-hidroxi-4-piridinona foi ancorado a esferas de sefarose e utilizado como reagente cromogénico para a quantificação espectrofotométrica de ferro não ligado à transferrina (NTBI). Utilizando um micro-sistema de injeção sequencial lab-on-valve (µSI-LOV) com a técnica de SPS, foi possível eliminar a interferência da matriz da amostra e quantificar o ferro diretamente na superfície das esferas funcionalizadas de sefarose. O intervalo de determinação foi de 1,62 - 7,16 µmol/L, com um limite um de deteção de 0,49 µmol/L e um limite de quantificação de 1,62 µmol/L. O método µSI-LOV-SPS, proposto no Capítulo 6, foi uma contribuição para o desenvolvimento de um método automatizado para a quantificação do NTBI em amostras de soro.
Nesta tese de doutoramento foi explorada a utilização de diferentes sistemas de fluxo para o desenvolvimento de novas metodologias para a miniaturização da análise de amostras com matrizes complexas (amostras alimentares, águas naturais e biológicas). O objetivo principal era desenvolver metodologias capazes de realizar, em linha, os tratamentos de amostra necessários, reduzindo a influência do operador e a manipulação de reagentes, e tentativamente usando processos mais verdes. No âmbito deste programa doutoral, foi desenvolvido um método de fluxo espectrofluorimétrico, utilizando um “chip”, para a determinação de iodo em amostras alimentares. Para a automatização da reação de Sandell-Kolthoff, utilizou-se uma multi-seringa, possibilitando uma menor influência do operador, consumo e manipulação de reagentes. Foi implementado um processo de oxidação em linha para a análise de amostras contendo compostos iodo-orgânicos, implicando a eliminação de interferências e decomposição de compostos iodo-orgânicos em comprimidos de suplemento e amostras de algas (Capítulo 3). O método desenvolvido foi aplicado na determinação de iodo em amostras de sal, suplementos (algas), algas e amostras farmacêuticas, enquanto exemplos de formas de ingestão de iodo. O sistema proposto, combinado com a reação fluorimétrica, tornou este método mais sensível do que a abordagem clássica da reação de Sandell-Kolthoff e apresentou algumas vantagens em relação aos métodos de fluxo descritos anteriormente, nomeadamente em termos de intervalo de determinação, apresentado um intervalo amplo. O método permitiu determinar o conteúdo em iodo no intervalo de 0,20 - 4,0 µmol/L, com um limite de deteção de 0,028 µmol/L e 0,025 µmol/L, com ou sem a digestão-UV em linha, respetivamente. No Capítulo 4 foi utilizado um ligando de 3-hidroxi-4-piridinona (3,4–HPO) hexadentado como reagente cromogénico para a quantificação espectrofotométrica de ferro(III) em águas doces e marinhas. O método descrito foi desenvolvido para um micro-sistema de injeção sequencial labon-valve (µSI-LOV) utilizando espectrofotometria de fase sólida (SPS). Para a implementação da SPS, foi utilizada uma coluna compactada de resina de ácido nitrilotriacético (NTA) na célula de fluxo, possibilitando a eliminação da matriz da amostra. Além disso, foi demonstrada a possibilidade de realização de uma curva de calibração recorrendo a apenas um padrão. O consumo de ligando 3,4-HPO hexadentado foi de cerca de 30 µg por determinação e a produção de efluente inferior a 2,5 mL. O intervalo de determinação foi de 0,45 - 9,0 µmol/L de ferro(III), com limite de deteção de 0,13 µmol/L e limite de quantificação de 0,43 µmol/L. A metodologia µSI-LOVSPS proposta foi aplicada com sucesso a amostras de águas de rios, subterrâneas, estuarinas, de torneira e do mar. No Capítulo 5 foi descrita a utilização de um sistema µSI para a avaliação do desempenho analítico de diferentes quelantes bidentados de 3,4–HPO, como reagentes cromogénicos para a determinação de ferro(III), em amostras aquosas. No Capítulo 6, um ligando bidentado de 3-hidroxi-4-piridinona foi ancorado a esferas de sefarose e utilizado como reagente cromogénico para a quantificação espectrofotométrica de ferro não ligado à transferrina (NTBI). Utilizando um micro-sistema de injeção sequencial lab-on-valve (µSI-LOV) com a técnica de SPS, foi possível eliminar a interferência da matriz da amostra e quantificar o ferro diretamente na superfície das esferas funcionalizadas de sefarose. O intervalo de determinação foi de 1,62 - 7,16 µmol/L, com um limite um de deteção de 0,49 µmol/L e um limite de quantificação de 1,62 µmol/L. O método µSI-LOV-SPS, proposto no Capítulo 6, foi uma contribuição para o desenvolvimento de um método automatizado para a quantificação do NTBI em amostras de soro.
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Keywords
Iodine Iron Flow based systems 3,4–hydroxypyridinone ligands Food and biological samples Iodo Ferro Sistemas de fluxo Ligandos 3,4–hidroxipiridinona Amostras alimentares e biológicas