Potencial de materiales tubulares no convencionales en el tratamiento de muestra

Abstract

1. Introducción o motivación de la tesis En los últimos años, el avance de la etapa de tratamiento de muestra se ha visto impulsado con la aparición de los materiales nanométricos. Estos sólidos, de gran área superficial, han supuesto una gran ventaja debido a sus excelentes cualidades sorbentes. De este modo, con pequeñas cantidades de material, se han podido conseguir resultados más eficientes que los obtenidos con materiales convencionales, tales como C18 y HLB, entre otros [1]. No obstante, el principal inconveniente que presentan los materiales nanométricos es su difícil adquisición, en la mayoría de los casos de elevado coste, así como su alta tendencia a la agregación en el caso de los nanomateriales de carbono [2]. La investigación desarrollada en esta Tesis Doctoral se ha centrado en el diseño y empleo de nuevos materiales sorbentes en microextracción en fase sólida. De esta manera, se han sintetizado dos tipos de materiales tubulares con base de carbono como característica común. La principal ventaja que presentan estos sólidos deriva de su morfología y su composición. La estructura tubular le confiere una mayor superficie activa, además, su composición de carbón le permite interaccionar eficientemente con analitos moderadamente hidrofóbicos. Así, por un lado se ha propuesto un material alternativo con mayor estabilidad en dispersión [3], solucionando de este modo las deficiencias asociadas a los nanomateriales de carbono. Este factor es de gran importancia ya que implica una mayor disponibilidad del material para su interacción con los analitos diana. Por otro lado, se han propuesto materiales sorbentes alternativos procedentes de fibras vegetales, como es el caso de algodón [4]. El proceso de síntesis consiste en un tratamiento térmico simple y asequible. Finalmente, dichos materiales se han aplicado a la resolución de problemas analíticos de carácter medioambiental y clínico. 2. Contenido de la investigación Durante el desarrollo experimental de la presente Tesis Doctoral se ha llevado a cabo la síntesis de nuevos materiales sorbentes basados en el carbono para mejorar la capacidad extractiva o simplificar los procesos de extracción. Dichos materiales se han empleado en microextracción en fase sólida en modalidad dispersiva y en un sistema mesofluídico automatizado. El primer sólido sintetizado consistió en nanotubos de dióxido de titanio recubiertos con carbón. Esta combinación produce un material con gran capacidad extractiva debido a la forma tubular nanométrica de los nanotubos combinada con el carbón del recubrimiento. Este material se empleó para la determinación de antiinflamatorios no esteroideos y un biomarcador tumoral en muestras de saliva y orina mediante la modalidad dispersiva. Para ello se diseñó una unidad de extracción capaz de procesar bajos volúmenes de muestra y de incorporar la extracción y elución de los analitos. Además, debido a su bajo coste, puede desecharse tras su uso [5]. Posteriormente, se modificó ligeramente la síntesis de este material con la adición de un tensioactivo de manera que se produjo una mejora en la porosidad del material. Este se utilizó para la determinación de compuestos presentes en productos de cuidado personal en muestras de agua de mar. Para este fin, el sólido se inmovilizó en uno de los canales del sistema mesofluídico automatizado, lab-on-valve, generando una microcolumna de extracción en fase sólida. De esta manera, se consiguió la automatización del proceso de extracción, de gran importancia debido a la disminución de errores relacionados con esta etapa del proceso de medida químico. Además, se logró la determinación on-line mediante LC-MS/MS, lo que le aportó una mayor sensibilidad al método propuesto [6]. Tras esto, se sintetizaron fibras tubulares procedentes de biopolímeros naturales, como es el caso de algodón. Para ello, se empleó un sencillo proceso de pirolisis en el que el biopolímero es modificado en carbón. La aplicabilidad del material se demostró con la determinación de clorofenoles en muestras de orina. Finalmente, se llevó a cabo un estudio que relacionaba la selectividad con la polaridad del material sorbente. Para ello se seleccionaron analitos de diferente naturaleza y se realizó un análisis estadístico de la afinidad de estos materiales con la polaridad de los analitos estudiados [7]. 3. Conclusión El objetivo general y los objetivos específicos planteados en la presente Tesis Doctoral se han alcanzado con éxito. De este modo, se ha llevado a cabo la síntesis de nuevos materiales sorbentes que solucionan los problemas de agregación encontrados en nanomateriales de carbono, así como la obtención de materiales a partir de fibras naturales lo que facilita. Por otro lado, se ha conseguido relacionar la selectividad con la polaridad del material sorbente, lo que permite adaptar el material sorbente en función del problema analítico planteado. Estos materiales se han empleado como sorbentes en diferentes modalidades de microextracción en fase sólida. Además, se ha realizado la caracterización de dichos sólidos mediante diferentes técnicas, espectroscópicas (infrarrojo) y microscópicas (microscopía electrónica de transmisión y de barrido), así como porosimetría y análisis elemental, entre otras. Las herramientas desarrolladas se han aplicado a la resolución de problemas medioambientales y/o clínicos.