Determinación de trazas de aluminio en muestras biológicas después de digestión por microondas seguido de extracción en fase sólida con L-metionina inmovilizada en vidrio de poro controlado

PABLO H. PACHECO, RAÚL A. GIL, PATRICIA SMICHOWSKI, GRISELDA POLLA, LUIS D. MARTINEZ

Tucumán

Congreso; XXVII Congreso Argentino de Química; 2008

El aluminio metal tóxico no esencial, al cual los humanos están expuestos a través del uso drogas que contienen aluminio, inhalación de polvo atmosférico, comidas, bebidas etc. El aluminio está  ampliamente distribuido en la naturaleza (8.3% de la corteza terrestre) y se encuentra en el aire, agua, plantas y consecuentemente en comidas [1]. El aluminio puede ser incorporado a los alimentos, proveniente de utensilios y contenedores, cuando su contenido es ácido. El aluminio es también un componente de muchos aditivos de comida y es incorporado al agua de bebida durante su tratamiento [2].             Debido al carácter ubicuo de aluminio, los seres humanos están expuestos a él; de esta manera las muestras biológicas adquieren gran relevancia para el diagnóstico de la intoxicación por aluminio. Los niveles de aluminio en muestras de orina y saliva es de µg L-1, y en pelo es de µg g-1 [3-5].  Estos bajos niveles no son compatibles con los niveles alcanzados por la espectroscopia de emisión atómica acoplada al plasma inductivamente con nebulización ultrasónica (USN-ICP OES). En adición a esto, su determinación en matrices complejas, tales como muestras biológicas, es una difícil tarea.             La extracción en fase sólida es un medio efectivo para extender los límites de detección de USN-ICP OES y solucionar problemas referidos a interferencias de matriz. El modo de preconcentración en línea usando microcolumnas para la determinación de aluminio presenta varias ventajas sobre los procedimientos fuera de línea (batch), mejorando el poder de detección y la precisión, permitiendo mayor cantidad de muestreo Para superar estos obstáculos en la determinación de aluminio, muchos materiales han sido utilizados para la separación de aluminio desde matrices. El uso de nuevos sustratos tales como aminoácidos y cadenas de poli-aminoácidos han sido empleados exitosamente para la retención de metales, separación y preconcentración [18-23]. El objetivo del presente trabajo es desarrollar un sistema para la retención de aluminio en diferentes muestras biológicas utilizando una minicolumna rellena con L-metionina inmovilizada sobre vidrio de poro controlado (CPG) como agente de retención. Las muestras analizadas son pelo, saliva y orina, y fueron pretratadas con una digestión por microondas. Después de esto el analito fue determinado directamente por USN-ICP OES.   Metodología             Las medidas de aluminio fueron realizadas con un ICP secuencial Baird 2070 (Bedford, MA, USA.). El sistema FIA utilizado se muestra en la figura 1. Se utilizó un nebulizador ultrasónico, U 5000 AT [CETAC Technologies (Omaha, NE, USA)], con sistema de desolvatación.             La minicolumna cónica fue preparada reemplazando 60 mg de L-metionina-CPG en un tip cónico utilizando en método de empaquetamiento en seco. La minicolumna fue conectada entonces a una bomba peristáltica con tubos PTFE para formar el sistema de preconcentración.             El proceso de inmovilización de L-metionina sobre el CPG consistió en tomar 0.2 g de L-metionina (Flucka) y suspenderlos en 15 mL de buffer fosfato 0.1 mol L−1 a pH 7.0. Luego se realizó una silanización del CPG (Sigma) usando 8-aminopropiltrietoxisilano (Sigma). Posteriormente se preparo CPG tratado con glutaraldehido (Sigma). Este fue filtrado y lavado con agua ultrapura. Al recipiente que contiene la solución de L-metionina, se le agregó 1.0 g de CPG tratado se le hizo circular N2 por 15 min. La mezcla fue conservada a 4 °C por 24 h bajo una atmósfera de N2 y filtrada con aire seco.             El sistema empleado para la preconcentración, separación y subsiguiente determinación de aluminio se muestra en la figura 1. Antes de cargar, la columna fue condicionada para la preconcentración a pH 12.5, válvula V1 en posición B. Un volumen determinado de muestra fue entonces cargado en la minicolumna (M) con un flujo de 10 mL min-1, con válvula V1 en posición S y la válvula V2 en posición de carga (a). Finalmente la válvula V2 se cambió a posición de inyección (b) y el vanadio retenido se eluyó con HNO3 20%. Después este se introdujo directamente a USN-ICP OES.   Resultados             El valor de pH óptimo para la retención de aluminio estuvo en el rango de 11.0 a 13.0. Se estudió el efecto de posibles especies interferentes, a los niveles en los que estos pueden encontrarse en las muestras estudiadas. As(III), Cr(III), Cr(VI), Cu(II), Fe(III), Ni(II), Se(IV) y Al(III) fueron tolerados hasta 1000 µg L-1. Otros elementos concomitantes tales álcalis y elementos alcalinos no fueron retenidos por la L-metionina inmovilizada bajo estas condiciones de trabajo. Por otro lado, aniones tales como Cl-, CO32- y SO42- fueron tolerados hasta 2500 µg L-1. El tiempo total requerido para la preconcentración de 10 mL de muestra (1 min, con un flujo de 10 mL min-1), elución (0.16 min, con un flujo de 1 mL min-1), y lavado y condicionamiento de la columna (0.4 min) fue de alrededor de 1.2 min; entonces, la cantidad de muestras analizadas por hora es de aprox. de 50.             La gráfica de calibración usando el sistema de preconcentración para aluminio fue linear con un coeficiente de correlación de 0.9988 desde concentraciones cercanas al límite de detección hasta 2000 µg L-1.             El límite de detección (3σ)  de aluminio fue de 25 ng L-1 para USN-ICP OES con un factor de refuerzo de 1600 (10 para USN y 1600 para L-metionina), y la desviación estándar relativa (R.S.D.) es mejor al 2%.             El sistema propuesto             fue aplicado exitosamente a la determinación de aluminio en orina, pelo y saliva; las cuales fueron pretratadas utilizando una digestión por microondas.  Los niveles de aluminio promedio encontrados en orina, pelo y saliva fueron de 5.5 µg L-1, 19 µg g-1 y 93 µg L-1 respectivamente.   Conclusiones             L-metionina inmovilizada en CPG constituye un sustrato apropiado para la extracción en fase sólida de aluminio en matrices complejas tales como muestras biológicas. La combinación en línea de USN-ICP OES asociada a la digestión por microondas permitió la determinación de aluminio en muestras biológicas a niveles de ng L-1. El proceso determinativo demostró una extracción cuantitativa, buena reproducibilidad y precisión.  L-metionina presentó gran capacidad de retención de aluminio (100%), sin la necesidad de agente complejante. Un proceso adsorción/desorción de cinética rápida permitió un alto factor de refuerzo (1600).