Development of sensitive analytical methods using liquid-liquid microextraction combined with online preconcentration techniques in capillary electrophoresis

Abstract

Kapiler elektroforez güçlü bir ayırma tekniği olmasına rağmen duyarlılığının düşük olması ve gerçek numunelerde örnek matriksinin girişim etkileri nedeni ile mevcut kromatografik yöntemler ile rekabet edememektedir. Bu çalışmada biyolojik önemi olan bazı moleküllerin girişimlerden bağımsız ve duyarlı tayinleri için, yakın zamanda geliştirilmiş mikroekstraksiyon yöntemleri ile kapiler elektroforezde on-line zenginleştirme yöntemleri birleştirilmiştir. Çalışma üç ana başlıkta toplanabilir. İlk kısımda bir endokrin bozucu olan ve şişelenmiş su veya içecek kaplarının üretiminde kullanılan bisfenol A'nın (BPA) su ve idrar numunelerinde tayini çalışılmıştır. Yüzen organik damlacıkların katılaştırılmasına dayanan dispersif sıvı-sıvı mikroekstraksiyon (DLLME-SFO) yöntemi ile kapiler elektroforezde (CE) yükseltilmiş alan numune istifleme (FASS) modu ile ilk defa birleştirilerek su ve idrar örneklerinde bisfenol A'nın zenginleştirilmesi ve tayini için kullanılmıştır. Kalibrasyon grafikleri, su için 2,5-100 ng/mL, idrar için 10-100 ng/mL arasında doğrusallık göstermektedir, bağıl standart sapma (BSS%) 1.9, teşhis sınırı (LOD) ise su ve idrar örneklerinde sırasıyla 0.8 ng/mL ve 2.5 ng/mL olarak bulunmuştur. Çalışmanın ikinci bölümünde, DLLME-FASS-CE kullanılarak kutu süt numunelerinde dört alkilfenol, bisfenol F (BHM), bisfenol A (BPA), 4-tert-bütilfenol ve 4-nonilfenol tayin edildi. Analitlerin doğrusal aralıkları BHM ve BPA için 100-180 ng/mL ve TBP ve NP içinse 140-220 ng/mL arasında, %BSS 5'ten küçük ve LOD değerleri sırasıyla 25.6, 29.7, 48.1 ve 40.2 ng/mL olarak hesaplandı. Çalışmanın üçüncü bölümünde, balık dokusunda trifenilmetan grubuna ait, malaşit yeşili (MG), kristal menekşe (CV) ve bunların löko formları, löko malaşit yeşili ve löko kristal menekşe tayin edilmiştir. Analitlerin matristen ayrılması ve zenginleştirilmesi için bir mikroekstraksiyon yöntemi geliştirildikten sonra tayinler yalancı izotakoforez (P-iTP) yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Optimize edilmiş koşullarda, MG, CV, LMG ve LCV için doğrusal aralıklar 10-100 ng/g arasında, LOD değerleri ise sırasıyla, 2.3, 1.0, 1.6 ve 3.2 ng/g bulunmuştur. Geri kazanımlar %80-103 arasında ve BSS %8'den küçüktür. Geliştirilen yöntemlerin analitlerin biyolojik, çevre ve gıda numunelerinden ekstrakte edilmesi ve tayini için basit, duyarlı, yüksek verimli, ekonomik ve çevre dostu yöntemler olduğu gösterilmiştir.

Although capillary electrophoresis (CE) is a powerful separation technique, it suffers from low sensitivity and matrix effects in real sample analysis. In this study, recently developed liquid-liquid microextraction and on-line preconcentration methods in CE have been combined for interference free and sensitive determination of different molecules having biological and environmental importance. The study included three main parts. In the first part, bisphenol A (BPA), an endocrine disrupter used in the production of bottled water or beverage containers, was determined in water and urine samples. Dispersive liquid–liquid microextraction method based on solidification of floating organic drop (DLLME-SFOD) was combined for the first time with field amplified sample stacking (FASS) in CE for preconcentration and determination of BPA in water and urine samples. Calibration curves were linear in the range of 2.5- 100 ng/mL for water and 10-100 ng/mL for urine samples. The relative standard deviation (RSD %) was 1.9 and the LOD was 0.8 ng/mL for water and 2.5 ng/mL for urine samples. In the second part of the study, four alkylphenols namely, bisphenol A, bisphenol F, 4-nonylphenol and 4-tert-butylphenol were determined in bottled milk using DLLME-FASS-CE. The linear ranges for the analytes were between 100-180 ng/mL for BHM and BPA and 140-220 ng/mL for TBP and NP. The RSD was less than 5% and the LOD values 25.6, 29.7, 48.1 and 40.2 ng/mL for BHM, BPA, TBP and NP respectively. In the third part of the study, triphenylmethane (TPM) dyes namely malachite green (MG), crystal violet (CV) and their leuco forms were determined in aquaculture fish samples. A novel method of sample pretreatment and microextraction was developed and combined with pseudo-isotachophoresis (P-iTP) stacking technique in CE for preconcentration and sensitive determination of TPM. Under the optimized conditions the linear range for the analytes was 10-100 ng/g with LOD values 2.3, 1.0, 1,6 and 3.2 ng/g for MG, CV, LMG and LCV, respectively. The recoveries ranged between 80-103% and the RSD was less than 8%. The developed methods required very simple and cheap devices and minimal consumption of organic solvents making them affordable, efficient and convenient methods for offline and online preconcentration and determination of trace analytes in a wide category of sample matrices including biological, environmental and food samples.