ES2679643A1 - Dispositivo y método colorimétrico no instrumental para especies químicas volátiles - Google Patents
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Abstract
Dispositivo y método colorimétrico no instrumental para especies químicas volátiles. La presente invención se refiere a un dispositivo basado en un sustrato sólido, más concretamente papel, y al método colorimétrico no instrumental llevado a cabo con el mismo que permite la determinación cualitativa y cuantitativa de diferentes analitos mediante formación de derivados volátiles y reacción química colorimétrica con una sustancia reactiva confinada en el dispositivo analítico en papel. En la invención, la sustancia reactiva se encuentra confinada en la zona de detección (2) del sustrato de papel mediante barreras hidrofóbicas (4), que separan físicamente la zona de detección (2) de la zona de inyección (3), a través de la cual se puede inyectar un reactivo líquido (11) que permite la generación de una forma volátil del analito sin que la sustancia reactiva presente en la zona de detección (2) se vea afectada en dicho proceso.
Description
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DISPOSITIVO Y MÉTODO COLORIMÉTRICO NO INSTRUMENTAL PARA ESPECIES QUÍMICAS VOLÁTILES
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se encuadra en el campo del análisis químico, con aplicación en sectores como el medioambiental, el alimentario y el farmacéutico, entre otros. Más específicamente, la invención se refiere a un dispositivo basado en un sustrato sólido, más concretamente papel, que permite la determinación cualitativa y cuantitativa de diferentes analitos mediante formación de una especie volátil, extracción de la misma y reacción química colorimétrica.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El empleo de soportes sólidos de distinta naturaleza (celulosa, polímeros plásticos, metales, etc.) ha sido y sigue siendo fundamental en distintos ámbitos de la química analítica. Particularmente, la celulosa es un material funcional muy atractivo que es utilizado como soporte sólido, por ejemplo, en análisis a la gota (denominados spot tests en inglés), en cromatografía, así como en papel indicador de pH y en kits portátiles para análisis rápidos.
Actualmente, diversas casas comerciales ofrecen una amplia variedad de kits colorimétricos que permiten realizar análisis semi-cuantitativos de modo rápido. Dichos sistemas pueden ser empleados por personal no especializado, y se caracterizan por su bajo coste y rapidez, siendo aplicables en la determinación de numerosos parámetros analíticos individuales. Estos kits colorimétricos se basan en la formación de un producto coloreado mediante la reacción entre el analito y un reactivo químico impregnado en tiras de ensayo. Posteriormente, se lleva a cabo la comparación visual entre el color del producto generado y las zonas de color de una tarjeta impresa correspondientes a concentraciones crecientes de analito. Comúnmente, las tiras de ensayo de estos kits son sumergidas en la muestra problema, si bien, en algunos casos, la determinación de analitos puede ser llevada a cabo mediante la generación de una forma volátil de los mismos y posterior reacción colorimétrica con un reactivo
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químico presente en la tira de ensayo. Los documentos de patente US3741727 (A) y US 2008/0069728 A1 describen sistemas basados en el empleo de recipientes de muestra flexibles en cuyo interior se introduce, junto con la muestra problema, al menos una ampolla conteniendo los reactivos necesarios para la formación de los productos volátiles correspondientes. La tira de ensayo se expone a la fase gaseosa generada sobre la muestra a través de una lengüeta abierta (US3741727 A), o bien en los orificios presentes en la parte superior de una bolsa flexible (US 2008/0069728 A1). Estos sistemas abiertos dan lugar a pérdidas del analito, lo que compromete notablemente la exactitud y la precisión del método, existiendo además riesgo de exposición a los vapores generados. Para evitar estos problemas se deben emplear sistemas cerrados que permitan la generación in situ del volátil y su reacción con la sustancia reactiva. Asimismo, la sensibilidad alcanzada con los sistemas anteriormente descritos es muy limitada, por lo que no es posible detectar el analito de interés cuando éste se encuentra presente a niveles de concentración inferiores o equivalentes al límite máximo permitido (por encima del cual se producen riesgos significativos para el medio ambiente y/o la salud humana).
En los últimos años, el interés en el desarrollo de dispositivos analíticos en papel (denominados paper-based analytical devices en inglés) como base para el análisis químico y biológico se ha visto incrementado enormemente tras las importantes contribuciones del grupo de investigación del Prof. Whitesides (Martínez et al., Angew. Chemie - Int. Ed. 46 (2007) 1318-1320; Martínez et al., Anal. Chem. 82 (2010) 3-10). Como sustrato sólido, el papel permite trabajar con cantidades mínimas de reactivos y es susceptible de ser modificado químicamente para incorporar grupos funcionales específicos. La combinación de dispositivos analíticos en papel con diversos sistemas electrónicos de amplia implantación, tales como cámaras digitales, teléfonos móviles, tablets, etc., así como con programas informáticos de análisis de imagen, permite llevar a cabo análisis químico cuantitativo sin necesidad del empleo de las técnicas analíticas instrumentales, más sofisticadas, comúnmente empleadas para tal fin. Esta estrategia ha permitido el desarrollo de nuevas metodologías de análisis caracterizadas por su bajo coste, sencillez y rapidez, lo cual las hace especialmente útiles para realizar medidas de campo (Martínez et al.. Anal. Chem. 82 (2010) 3-10; Martínez et al., Anal. Chem. 80 (2008) 3699-3707).
Los dispositivos analíticos en papel han sido empleados para determinar analitos de muy diversa naturaleza (Cate et al., Anal. Chem. 87 (2015) 19-41). Sin embargo, a pesar del potencial de dichos sistemas, el desarrollo de métodos colorimétricos
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basados en dispositivos analíticos en papel mediante formación de derivados volátiles del analito es todavía muy limitado. Estos se basan en el diseño de sistemas de tres dimensiones relativamente complejos {Jayawardane et al., Anal. Chem. 87 (2015) 4621-4626; Phansi et al., Anal. Chem. 88 (2016) 8749-8756). Además, los dispositivos analíticos basados en papel presentan una sensibilidad inferior a la alcanzada utilizando métodos de análisis análogos en disolución. Este aspecto limita significativamente su aplicación cuando se trata de determinar compuestos presentes a niveles de concentración traza o ultratraza en muestras de interés. Tal es el caso de aquellos contaminantes regulados por la legislación correspondiente cuya concentración máxima admisible es inferior al límite de detección obtenido con dispositivos analíticos en papel. Para mitigar esta limitación, recientemente se han propuesto distintas estrategias con el fin de pre-concentrar analitos en combinación con dispositivos analíticos en papel. Así, Wong y colaboradores han propuesto la evaporación aplicando una temperatura elevada (220 °C) sobre el extremo de un dispositivo en papel (Wong et al., Anal. Chem. 86 (2014) 11981-11985). La sucesiva toma de muestra y evaporación producida de modo localizado permite pre-concentrar significativamente los analitos presentes en la muestra. Satarpai y colaboradores emplean discos circulares preparados a partir de papel de filtro modificados con un adsorbente para la extracción en fase sólida de plomo en muestras acuosas (Satarpai et al., Talanta 154 (2016) 504-510). Tras la etapa de pre-concentración, el disco circular se introduce en la zona central del dispositivo de análisis en papel y el analito retenido en él se dirige hacia la zona de detección con la consiguiente formación de un producto coloreado que permite su determinación. Si bien ambos sistemas permiten incrementar sustancialmente la sensibilidad del análisis, el tiempo de preconcentración es elevado y los procedimientos correspondientes resultan complejos. Más recientemente, se ha demostrado que la implementación de dispositivos analíticos en papel en sistemas de pre-concentración tales como la microextracción en capa fina en espacio de cabeza (denominado headspace-thin film microextraction en inglés) (Jiang and Pawliszyn, TrAC - Trends Anal. Chem. 39 (2012) 245-253) permite alcanzar una elevada sensibilidad (y selectividad) en combinación con detección no instrumental por fluorescencia. Esta estrategia ha sido utilizada para la determinación de selenio en orina mediante generación de una forma volátil del analito (seleniuro de hidrógeno) y su microextracción en capa fina en espacio de cabeza (Huang et al., Anal. Chem. 88 (2016) 789-795). Para ello, se utilizan nanocristales semiconductores fluorescentes inmovilizados en sustrato de papel. La disminución de intensidad de fluorescencia producida por interacción del seleniuro de hidrógeno con los nanocristales semiconductores inmovilizados permite la determinación de selenio a
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bajos niveles de concentración. La configuración del dispositivo empleado, sin embargo, presenta un problema que limita significativamente su aplicación. Dicho dispositivo es preparado por inmersión del sustrato de papel en una disolución de sustancia reactiva, de modo que ésta se encuentra presente en toda la superficie del sustrato de papel. Así, la inyección del agente derivatizante a través del dispositivo puede afectar e incluso impedir la determinación cuantitativa de los analitos de interés como consecuencia de la posible reacción con la sustancia reactiva presente en el sustrato de papel. Por tanto, la aplicabilidad del sistema depende de la compatibilidad de la sustancia reactiva presente en el dispositivo analítico en papel y el reactivo empleado para generar la forma volátil del analito, dado que la sustancia reactiva no se encuentra separada físicamente de la zona de inyección.
En vista de lo expuesto en los párrafos anteriores, existe la necesidad de utilizar un nuevo dispositivo que permita separar la zona de inyección de la zona de detección para que la aplicación de este tipo de sistemas analíticos en papel pueda ser generalizable. El uso del dispositivo descrito en la presente invención soluciona este problema.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un dispositivo y al método colorimétrico no instrumental llevado a cabo con el mismo que permite la determinación de analitos mediante formación de derivados volátiles y que solventa las limitaciones de los métodos descritos en ei estado de la técnica.
En la presente invención se entiende por “sustancia reactiva” una sustancia que reacciona de modo selectivo con la forma volátil del analito, produciendo una reacción colorimétrica con dicha sustancia en el sustrato de papel, permitiendo así llevar a cabo la determinación del analito presente en la muestra.
Se entiende por “reacción colorimétrica" aquella reacción en la cual se genera un producto cuyo color difiere con respecto al de la sustancia reactiva presente en el sustrato de papel, así como al incremento o disminución de la intensidad de color del producto generado con respecto al de la sustancia reactiva.
Se entiende por “agente derivatizante" aquella sustancia que permite formar, mediante
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reacción química con el analito, un producto que presenta propiedades físico-químicas más apropiadas para llevar a cabo el análisis químico.
Un aspecto de la presente invención se refiere a un dispositivo para la determinación de derivados volátiles de analitos no volátiles que comprende un sustrato de papel, preferentemente papel de filtro o papel cromatográfico, que a su vez comprende una zona de detección en la cual se inmoviliza la sustancia reactiva, separada físicamente de una zona de inyección mediante una barrera hidrofóbica, dicho sustrato de papel se inserta en el interior de un tapón de rosca con un septum flexible, de tal manera que la zona de detección del sustrato de papel modificado pueda ser expuesta al interior del vial.
El dispositivo de la invención permite llevar a cabo la separación y pre-concentración del analito mediante la generación de una forma volátil del mismo susceptible de dar lugar a una reacción colorimétrica en la zona de detección del sustrato de papel. Cabe destacar que la separación física obtenida mediante la formación de barreras hidrofóbicas permite llevar a cabo la reacción de generación de la forma volátil del analito de modo independiente mediante inyección externa a través de la zona de inyección sin que la sustancia reactiva presente en la zona de detección pueda verse afectada en el proceso.
Otro aspecto de la presente invención se refiere a un método para la determinación de especies volátiles del analito mediante el empleo del dispositivo descrito anteriormente, que comprende las etapas siguientes:
a) Preparación del sustrato del papel e inmovilización de la sustancia reactiva en la zona de detección;
b) Introducción de la muestra que contiene el analito a determinar en el vial para su posterior análisis;
c) Generación de la forma volátil del analito mediante la introducción de la aguja de una jeringa que contiene el reactivo requerido para la generación del derivado volátil del analito a través de la zona de inyección del sustrato de papel modificado e inyección del contenido de la jeringa en el interior del vial;
d) Simultáneamente a la etapa c) se produce la transferencia de la especie volátil del analito al espacio de cabeza y, posteriormente, a la zona de detección del dispositivo analítico en papel, en la cual se produce la reacción colorimétrica correspondiente;
e) Digitalización de la zona de detección del dispositivo analítico en papel;
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f) Procesado y análisis de la imagen obtenida.
Una realización preferida del método se caracteriza por que la sustancia reactiva empleada puede ser inmovilizada en la zona de detección químicamente (mediante reacción química con el sustrato de papel) o físicamente (mediante deposición de la disolución de la sustancia reactiva sobre la zona correspondiente del sustrato de papel).
Una realización preferente en la etapa d) de transferencia de los analitos volátiles al espacio de cabeza se puede favorecer mediante el empleo de sistemas termostatizados, así como mediante sistemas de agitación por vortex, sistemas de ultrasonidos o, preferentemente, mediante agitación magnética. En este último caso es necesario introducir un agitador magnético en el interior del vial junto con la muestra antes de llevar a cabo la etapa de generación de la forma volátil del analito.
Otra realización preferente, la digitalización de la zona de detección del dispositivo analítico en papel, se realiza mediante el empleo de dispositivos de captura digital, tales como una cámara digital, un teléfono móvil o un escáner.
Otra realización preferida, la etapa de procesado y análisis de la imagen obtenida, se lleva a cabo mediante el empleo de un programa informático de análisis de imagen.
Otro aspecto de la presente invención se refiere al uso de un método de análisis colorimétrico no instrumental mediante el empleo del sistema descrito anteriormente para la determinación de analitos tales como arsénico, amonio, antimonio, bromuro, bromato, cianuro, hipoclorito, mercurio, metilmercurio, nitrato, nitrito, sulfito, sulfuro, trimetilamonio, yoduro, yodato, etc., mediante formación de sus correspondientes derivados volátiles y reacción selectiva de los mismos con la sustancia reactiva presente en la zona de detección del dispositivo analítico en papel.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción un juego de figuras en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo,
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se ha representado lo siguiente:
La Figura 1 muestra los componentes dei dispositivo según una realización preferida de la invención.
La Figura 2 muestra el dispositivo empleado para la preconcentración de formas volátiles de analitos no volátiles mediante derivatización según una realización preferida de la invención (a) y una vista esquemática que muestra el dispositivo (b).
La Figura 3 muestra el efecto de las distintas variables experimentales sobre la señal analítica correspondiente a arsénico (As): a) modos de color (RGB); b) masa de nitrato de plata (AgN03) presente en la zona de detección; c) concentración de agente reductor (borohidruro de sodio, NaBFU) empleado para la generación de arsina o hidruro de arsénico (ASH3); d) concentración de HCI empleado para la generación de AsH3 a partir de dos especies de As inorgánico (As(lll) y As(V)); e) concentración de ácido cítrico empleado para la generación de AsH3 a partir de dos especies de As inorgánico (As(lll) y As(V)); f) tiempo de extracción.
La Figura 4 muestra como varía la señal analítica con la concentración para la determinación de As(lll) y As inorgánico total: a) relación entre la señal analítica y la concentración de As(lll); b) relación entre la señal analítica y la concentración de As inorgánico total.
La Figura 5 muestra como varía K/(Omax/lmedia) ~ l) con Ia concentración para la determinación de As(lll) y As inorgánico total: a) relación entre K/((¡max/Imedia) - l) y la concentración de As(lll); b) relación entre K/((lmax//media') - l) y concentración de As inorgánico total.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
En cualquier caso, en todas las posibles realizaciones de la invención, se parte del dispositivo de la invención, representado en la Figura 1 y Figura 2, que comprende un sustrato de papel (1), comúnmente papel de filtro o papel cromatográfico, que a su vez comprende una zona de detección (2) en la cual se inmoviliza (física o químicamente) la sustancia reactiva, separada físicamente de la zona de inyección (3) mediante
barreras hidrofóbicas (4). El sustrato de papel modificado es ¡nsertable en el interior de un tapón de rosca (5) con septum flexible (6), de tal manera que la zona de detección (2) del sustrato de pape! modificado queda expuesta al interior de un vial (7). La muestra a analizar (8) se encuentra en el interior del vial (7) acoplable al tapón de 5 rosca (5), de modo que el sistema cerrado comprende un espacio de cabeza (9). El dispositivo de la invención permite la generación de una forma volátil del analito presente en la muestra a analizar (8) mediante inyección externa de una disolución del reactivo correspondiente (11) a través de la zona de inyección (3) del sustrato de papel (1). Los volátiles generados son transferidos al espacio de cabeza (9), y reaccionan 10 con la sustancia reactiva presente en la zona de detección del sustrato de papel (2), de modo que se produce una reacción colorimétrica en la misma.
A continuación se describe una posible realización de la invención para el análisis de especiación de As en matrices acuosas, que incluye: la preparación de un dispositivo 15 analítico en papel para la detección de arsina, la evaluación de distintos parámetros experimentales que afectan a la determinación colorimétrica no instrumental de As, la obtención de las características analíticas, la evaluación de posibles interferencias y la aplicación de la invención a la determinación de As(lll) y As inorgánico total en muestras de agua de consumo humano. La aplicabilidad de la presente invención no 20 debe considerarse en absoluto restringida a la descrita en el ejemplo ilustrativo expuesto.
Ejemplo
Preparación de un dispositivo analítico en papel para detección de arsina 25 Inicialmente se prepara un sustrato de papel (1) de forma y dimensiones equivalentes a las del septum (6) incluido en el interior del tapón de rosca (5) compatible con el vial (7). Las dimensiones de la zona de detección (2) son establecidas en función del diámetro del orificio superior de! tapón de rosca (5) compatible con el vial (7). En el ejemplo, el sustrato de papel (1) alberga, en su zona central, un cuadrado de 0,64 cm2 30 perfilado con un rotulador permanente que delimita la zona de detección (2). Los rotuladores permanentes constituyen una opción simple y económica para preparar in situ el dispositivo analítico en papel (Nie et al.. Anal. Chem. 84 (2012) 6331-6335). Cuando la tinta penetra en los poros del papel, el disolvente se evapora y la resina permanece en el sustrato formando las barreras hidrofóbicas que delimitan físicamente 35 las distintas zonas del papel. Otros métodos de fabricación de dispositivos analíticos en papel, entre los que destaca la impresión con cera, también son aplicables (Cate et al., Anal. Chem. 87 (2015) 19-41; Carrilho et al., Anal. Chem. 81 (2009) 7091-7095;
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Jiang and Fan, Annu. Rev. Anal. Chem. 9 (2016) 203-222). Las barreras hidrofóbicas (4) asi obtenidas permiten confinar la sustancia reactiva en la zona de detección (2) y, por tanto, separar físicamente la zona de detección (2) de la zona de inyección (3).
La zona de detección (2) se modifica mediante la adición de 5-10 pL de disolución de AgNC>3 sobre la misma, y se deja secar para su posterior empleo. De este modo, la sustancia reactiva (AgNCb) se encuentra confinada en la zona de detección (2), separada físicamente de la zona no modificada del sustrato de papel correspondiente a la zona de inyección (3), a través de la cual se puede inyectar un reactivo en disolución (NaBFL) que permita la generación de una forma volátil del analito (en este caso AsFh) sin que la sustancia reactiva presente en la zona de detección (2) se vea afectada en dicho proceso (por reducción de los iones Ag* presentes en la zona de detección).
Evaluación de parámetros experimentales que afectan a la determinación colorimétrica no instrumental de arsénico
Se realizó una evaluación de las distintas variables experimentales que afectan a la determinación selectiva no instrumental de As mediante el empleo de! dispositivo analítico en papel cuya preparación se ilustra en el anterior apartado. El método se basa en la generación in situ de Ashh y posterior reacción del volátil con los iones Ag+ presentes en la zona de detección (2) del sustrato de papel (1), lo cual resulta en la formación de un producto coloreado (debido a la generación de Ag° y AS2O3). Para obtener la señal analítica correspondiente (intensidad de color) se digitaliza el sustrato de papel con un escáner y se procede a la determinación de la intensidad de color correspondiente al canal de color (RGB) más apropiado de la zona de detección (2) de la imagen obtenida.
En primer lugar, se evaluó la influencia de los distintos canales de color (RGB) en la señal analítica de patrones y blancos (Figura 3a). Los distintos canales permiten obtener valores de intensidad de color similares, si bien el canal rojo (R) proporciona los valores de intensidad de color más bajos para el blanco, lo que supone una mayor relación señal/ruido.
Se evaluó el efecto de la masa de sustancia reactiva (en el ejemplo, masa de AgNÜ3) presente en la zona de detección (2) del dispositivo analítico en papel (1). La selección de masa en el intervalo 0.5-1.0 mg permite obtener una elevada sensibilidad con un bajo consumo del reactivo (Figura 3b).
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Se evaluó el efecto de la concentración de reductor (NaBH4) para As(lll). Como se observa gráficamente en la Figura 3c, se requiere una concentración de NaBH4 entre 1 y 1.5 % (m/v) para obtener máxima sensibilidad.
Se evaluó también el efecto de la concentración y tipo de ácido sobre la señal analítica con As(lll) y As(V). Una concentración de HCI 1-2 M es adecuada para obtener una señal analítica equivalente para ambas especies de As (Figura 3d). El uso de ácido cítrico hasta 1 % (m/v) permite generar AsFb de modo selectivo a partir de As(lll) en presencia de As(V) (Figura 3e). Esto hace posible determinar As(lll) utilizando ácido cítrico o As inorgánico total [As(lll) + As(V)] mediante el empleo de HCI.
La evaluación del tiempo de extracción (Figura 3f) muestra que la señal analítica aumenta significativamente con esta variable, alcanzándose máxima sensibilidad con tiempos de extracción de, al menos, 3 minutos.
Características analíticas
En condiciones óptimas se obtuvieron las curvas de respuesta que relacionan la concentración de As con la señal analítica obtenida, tanto para la cuantificación de As(lll) (Figura 4a), como para la de As inorgánico total (Figura 4b). Como se puede observar en la Figura 4, al representar la seña! analítica frente a la concentración del analito se obtiene una relación hiperbólica rectangular, tal y como se describe en la bibliografía (Chaplan et al., Anal. Methods 6 (2014) 1296-1300; Pena-Pereira et al., Talanta 147 (2016) 390-396). La relación hiperbólica rectangular relaciona la
intensidad de color (I) con la concentración (C) de acuerdo a ia ecuación:
i __ ¡maxC \
K+C ^ '
Donde lmax es el valor máximo de intensidad de color al que tiende la curva y K es la
concentración que corresponde a la mitad de la lmax. La ecuación (1) puede expresarse en función de la concentración como sigue:
C ~ (i»»*-1) (2)
Idealmente, la representación de K/(Umax/1media) - l) vs C se ajusta a una recta en la cual los parámetros idóneos para la pendiente y ordenada en el origen son 1 y 0,
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respectivamente.
La Figura 5 muestra ia representación de K/(Umax/1 medía) — l) frente a la concentración de As(lll) (Figura 5a) y As inorgánico total (Figura 5b) de acuerdo con la ecuación (2). En ambos casos se obtiene una respuesta lineal en el intervalo de concentraciones de 5 a 400 ng/mL. El límite de detección alcanzado fue de 1 ng/mL. En consecuencia, ¡a sensibilidad alcanzada es, a diferencia de distintos kits colorimétricos comerciales cuyos límites de detección se encuentran en el intervalo 20100 ng/mL (Pande et al., Environ. Monit. Assess. 68 (2001) 1-18), suficiente para la determinación de As en muestras de agua de consumo humano, cuya concentración máxima permitida es de 10 ng/mL de acuerdo con el Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero (Ministerio de la Presidencia, Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano., Bol. Of. Del Estado. (2003) 7228-7245).
Evaluación de posibles interferencias
Se evaluó la tolerancia del método descrito a la presencia de distintos compuestos que pueden producir un efecto significativo (positivo o negativo) sobre la señal analítica de As. En este estudio se incluyeron distintas sales, metales de transición, elementos generadores de hidruros y ácido húmico. Los elevados niveles de tolerancia obtenidos indican que el método es aplicable al análisis de muestras de agua de consumo humano, dado que los niveles de concentración de los distintos compuestos evaluados son, típicamente, inferiores en dichas muestras.
Aplicación de la invención a la determinación de As(lll) y As inorgánico total en muestras de agua de consumo humano
La utilidad de la invención descrita se demuestra, a modo de ejemplo, mediante la aplicación de la misma a la determinación de As(lll) y As inorgánico total en muestras de agua de consumo humano. Se analizaron tres muestras acuosas (agua mineral embotellada, agua de fuente y agua de rio), obteniéndose en todo caso concentraciones de As(lll) y As inorgánico total inferiores al límite de detección. Para la evaluación de la exactitud del método se realizaron estudios de recuperación empleando distintos niveles de concentración de As(lll) y As(V). Los resultados obtenidos (Tabla 1) muestran valores de recuperación próximos al valor teórico del 100% tanto para As(lll) como para As inorgánico total. Se puede confirmar, por tanto, que la matriz de muestra evaluada no produce un efecto significativo y el método propuesto es aplicable al análisis de especiación de As en matrices acuosas.
Tabial: Estudios de recuperación.
- Muestra
- Concentración añadida (ng/mL) Recuperación (%)
- As(lll)
- As(V) As(lll)* As inorgánico total*
- Agua mineral
- 10 — 96±18 102±11
- embotellada
- 10 10 107±3 105±5
- Agua de fuente
- 10 — 111±1 101±12
- 10 10 94±7 101±14
- Agua de rio
- 10 — 102±6 93±6
- 10 10 101±5 106±5
* Valor medio ± desviación estándar
Claims (9)
1. Dispositivo para la determinación colorimétrica no instrumental de derivados volátiles de analitos no volátiles que comprende un vial (7) donde se halla la 5 muestra a analizar (8), al cual se le acopla un tapón de rosca (5) con orificio
superior, de modo que en el sistema cerrado se crea un espacio de cabeza (9), caracterizado por que en el interior del tapón de rosca (5) se inserta un sustrato de papel (1) que a su vez comprende una zona de detección (2) en la cual se inmoviliza la sustancia reactiva, separada físicamente de la zona de 10 inyección (3) mediante una barrera hidrofóbica (4), dicho sustrato de papel (1)
se inserta en el interior del tapón de rosca (5) con un septum flexible (6), de tal manera que la zona de detección (2) del sustrato de papel modificado pueda ser expuesta al interior del vial (7).
15 2. Dispositivo según reivindicación 1, caracterizado por que en la zona de
detección (2) se inmoviliza físicamente o químicamente una sustancia reactiva susceptible de producir una reacción colorimétrica con los derivados volátiles del analito.
20 3. Dispositivo según reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que las
dimensiones de la zona de detección (2) dependerán del diámetro del orificio superior del tapón de rosca (5) compatible con el vial (7).
25
4. Dispositivo según reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que la forma y dimensiones del sustrato del papel (1) son equivalentes a las del septum flexible (6).
5. Dispositivo según reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el sustrato de papel (1) puede ser papel de filtro o papel cromatográfico.
30
6. Dispositivo según reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la preparación de la barrera hidrofóbica (3) puede llevarse a cabo mediante impresión con cera, o preferentemente de modo manual con rotuladores permanentes.
35 7. Método de análisis colorimétrico no instrumental para especies químicas
volátiles según reivindicaciones anteriores que comprende:
a) Preparación del sustrato de papel (1) e inmovilización de la sustancia reactiva en la zona de detección (2);
5
10
15
20
25
30
35
b) Introducción de la muestra (8) en el vial (7) para su posterior análisis;
c) Generación de la forma volátil del analito mediante introducción de la aguja de una jeringa (10) conteniendo el reactivo derivatizante (11) requerido para la generación del derivado volátil del analito a través de la zona de inyección (3) del sustrato de papel modificado e inyección del contenido de la jeringa (10) en el interior del vial (7):
d) Simultáneamente a la etapa c) se produce la transferencia de la especie volátil del analito al espacio de cabeza (9) y, posteriormente, a la zona de detección (2) del dispositivo analítico en papel, en la cual se produce la reacción colorimétrica correspondiente;
e) Digitalízación de la zona de detección (2) del dispositivo analítico en papel (1);
f) Procesado y análisis de la imagen obtenida.
8. Método según reivindicación 7, caracterizado por que la sustancia reactiva puede ser inmovilizada en la zona de detección (2) tanto químicamente mediante reacción química con el sustrato de papel (1) o bien físicamente mediante depósito de la disolución de sustancia reactiva sobre la zona correspondiente del sustrato de papel (1).
9. Método según reivindicaciones 7 a 8, caracterizado por que la etapa d) de transferencia de la forma volátil del analito al espacio de cabeza (9) se lleva a cabo mediante el empleo de sistemas termostatizados, agitación magnética, agitación por vortex, o sistemas ultrasónicos.
10. Método de análisis colorimétrico según reivindicación 7, caracterizado por que la etapa de digitalízación de la zona de detección (2) se lleva a cabo mediante el empleo de dispositivos de captura digital, tales como una cámara digital, un teléfono móvil o un escáner.
11. Método de análisis colorimétrico según reivindicación 7, caracterizado por que la información analítica es obtenida mediante el empleo de un programa informático de análisis de imagen.
12. Uso de un método de análisis colorimétrico no instrumental según reivindicaciones anteriores, caracterizado por que puede ser aplicado para la determinación de analitos tales como arsénico, amonio, antimonio, bromuro,
bromato, cianuro, hipoclorito, mercurio, metilmercurio, nitrato, nitrito, sulfito, sulfuro, trimetilamonio, yoduro, yodato, así como otros analitos que permita la formación de sus correspondientes derivados volátiles y reacción selectiva de los mismos con la sustancia reactiva presente en la zona de detección (2) del 5 dispositivo analítico en papel (1).
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| ES201700149A ES2679643B1 (es) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | Dispositivo y método colorimétrico no instrumental para especies químicas volátiles |
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| US20080145947A1 (en) * | 2006-12-14 | 2008-06-19 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Detection of formaldehyde in urine samples |
-
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6397658B1 (en) * | 1997-11-15 | 2002-06-04 | Brechbuhler Ag | Method and equipment for measuring global volatile substances |
| US20080145947A1 (en) * | 2006-12-14 | 2008-06-19 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Detection of formaldehyde in urine samples |
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| ES2679643B1 (es) | 2019-03-21 |
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