BR102019017861B1 - Dispositivo para extração, pré-concentração e purificação de analitos com aplicação de campos elétricos e agitação magnética - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO PARA EXTRAÇÃO, PRÉ-CONCENTRAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE ANALITOS COM APLICAÇÃO DE CAMPOS ELÉTRICOS E AGITAÇÃO MAGNÉTICA. A presente tecnologia se refere a um dispositivo que permite purificar, extrair ou pré-concentrar analitos neutros, iônicos ou ionizáveis (compostos orgânicos, inorgânicos ou íons metálicos), presentes em amostras em uma ampla faixa de volumes, através da aplicação de campos elétricos e agitação magnética em um sistema multifásico. O dispositivo permite que múltiplas extrações sejam realizadas e utiliza menor quantidade de solvente do filtro.

Description

[01] A presente tecnologia se refere a um dispositivo que permite purificar, extrair ou pré-concentrar analitos neutros, iônicos ou ionizáveis (compostos orgânicos, inorgânicos ou íons metálicos), presentes em amostras em uma ampla faixa de volumes, através da aplicação de campos elétricos e agitação magnética em um sistema multifásico. O dispositivo permite que múltiplas extrações sejam realizadas e utiliza menor quantidade de solvente do filtro.

[02] O preparo de amostras é uma etapa indispensável para pré- concentrar os analitos ou eliminar os interferentes e pode corresponder até 80% do tempo gasto em um processo analítico, sendo também uma das maiores fontes de erro no resultado. Desta forma, é imprescindível a busca por melhorias nos sistemas usados de forma a se obter melhor eficiência de extração com baixo consumo de solventes, menores custos e menor tempo de execução.

[03] As técnicas de preparo de amostras tradicionalmente estabelecidas, como a extração em fase solida (SPE), extração líquido-líquido (LLE), dentre outras, têm sido combinadas com campo elétrico a fim de contribuir para a aceleração da transferência de massa dos analitos ou transferência de impurezas da amostra para uma fase aceptora. Essas duas fases (amostra e fase aceptora) podem estar em contato direto ou separadas por uma membrana líquida ou sólida. Dentre as diferentes técnicas, têm-se as que possuem membrana e as que não possuem. No primeiro grupo, pode- se citar a eletrodiálise (ED), que utiliza uma membrana sólida para separar as fases aceptora e doadora, e as que usam uma membrana líquida: eletroextração liquida de três fases (3-PLE) e a eletroextração em membrana (EME). No segundo grupo estão às extrações em fase sólida assistida por campo elétrico (EFA-SPE), eletrofiltração (EF), concentração eletroforética (EC) e dieletroforese (DEP).

[04] Dentre todas as extrações supracitadas, de forma geral, a extração mais usada é a EME, que consiste em uma técnica de microextração em fase líquida sob a influência de um campo elétrico. Esse processo permite que analitos carregados de uma amostra (fase doadora) migrem para o eletrodo de carga oposta, localizado na solução aceptora, através de uma membrana líquida suportada (SLM), a qual é formada por um solvente orgânico imiscível em água, imobilizado em um suporte poroso. Então, essas espécies de interesse ficam retidas na solução aceptora devido à ionização e a direção do campo elétrico.

[05] O uso de campo elétrico em preparo de amostras tem sido cada vez mais utilizado, se apresentando como uma excelente alternativa no aumento de transferência das espécies entre as fases, contribuindo para uma maior seletividade no processo de extração.

[06] O estado da técnica apresenta algumas tecnologias que utilizam da aplicação de campos elétricos para extração, pré-concentração e purificação de analitos. A patente BR 1020170054713, intitulada “Sistema e dispositivo para extração e purificação de analitos com aplicação de campos elétricos”, de 2017, descreve um sistema de extração com aplicação de campos elétricos na presença de material sorvente na fase aceptora e formação de mais de uma fase nos sistemas líquidos, ou seja, um sistema multifásico. Este sistema pode realizar múltiplas extrações quando aplicado um potencial elétrico entre o eletrodo inferior e o eletrodo superior. O sistema conta com um suporte para os materiais sorventes que entrarão em contato com a solução multifásica presente dentro dos suportes de amostras na parte inferior. A tecnologia descrita é limitada a pequenos volumes de amostra, não possui sistema de agitação, propriedade que confere melhor convecção das espécies auxiliando no processo extrativo, além de não apresentar a possibilidade de um restritor de volume para o filtro imiscível e para o material sorvente constituinte da fase aceptora. Por fim, a tecnologia não descreve a possibilidade de extração de analitos catiônicos e aniônicos simultaneamente, tão pouco descreve o emprego de filtros orgânicos mais densos que a fase doadora, como é descrito na atual invenção.

[07] A patente WO 2013157945, intitulada “electroextraction”, de 2013, descreve o processo e dispositivo de extração via campo elétrico com objetivo de se extrair compostos de amostras. Este dispositivo se caracteriza por ter uma fase aceptora condutora em contato com o eletrodo superior, uma fase doadora condutora em contato com o eletrodo inferior, uma fase imiscível de baixa condutividade com as fases aceptoras e doadoras, e um campo elétrico entre o primeiro e o segundo eletrodo. A fase aceptora deste sistema conta com uma gota pendente suspensa por um recipiente capilar. Essa tecnologia apresenta razão do volume de fase imiscível em relação ao volume de fase doadora maior, apresentando uma menor eficiência.

[08] A patente WO2007004892 (“Process for electrokinetic migrationthrough liquid membranes”), de 2015, relata novos processos para purificação, isolamento, concentração ou enriquecimento de amostras bioquímicas ou orgânicas por migração eletrocinética através de membranas líquidas. Há neste sistema uma solução doadora composta de uma parte hidrofílica, com pH predefinido, e presença de pelo menos um analito ionizado de forma completa ou parcial. A segunda solução também deve ser hidrofílica com pH predefinido e caracterizando assim a fase aceptora. Uma membrana líquida é colocada entre as fases doadoras e aceptoras, sendo que esta membrana é uma parte imobilizada no sistema e é composta por solvente orgânico. Esta membrana serve como uma barreira na qual pelo menos um composto orgânico ionizado consiga atravessar, onde o primeiro eletrodo deve ser conectado a fase doadora e o segundo eletrodo conectado a fase aceptora, lembrando que a polaridade de carga sempre depende do analito desejado. Esta invenção também fornece informações quanto a migração na forma de 3 fases com compostos carregados positivamente ou negativamente. A membrana deve ser imiscível em água e pelo menos parcialmente permeável aos analitos para que eles possam atravessa-la e quando aplicado campos elétricos.

[09] O documento intitulado “Micro-electromembrane extraction acrosss free liquid mebranes”, de 2014, apresenta um sistema trifásico chamado de micro eletroextração em membrana (μEME) onde a membrana, também chamada de membrana líquida livre, é um solvente orgânico colocado entre duas fases aquosas, a fase doadora e a fase aceptora. As três fases líquidas são aspiradas sequencialmente para dentro de um tubo, que compreende uma mangueira de TFA (tetrafluoralcóxi) ou um tubo cilíndrico de plástico. Nas extremidades do tubo são posicionados os eletrodos e é aplicada uma diferença de potencial elétrico. Os autores destacam uma extração rápida e exaustiva quando testado para corantes orgânicos (violeta genciana). O sistema descrito, porém, não permite a sua aplicação para grandes volumes de amostra, não apresenta sistema de agitação e a solução aceptora não está estabilizada num suporte sólido. Além disso, o sistema possui baixa estabilidade física. (KUBÁN, P.; BOCEK, P. Micro-electromembrane extraction acrosss free liquid membranes. Instrumentation. Journal of Chromatography A, 1346, 25-33, 2014).

[010] O artigo “Microextraction across supported liquid membranes forced by pH gradients and electrical fields, é pioneiro ao desenvolver a extração de analitos básicos que são transportados via membrana líquida suportada (SLM - Supported Liquid Membrane) com base na difusão estruturada por um gradiente de pH através da SLM. Além disso, neste trabalho observa-se o transporte de analitos via SLM, baseado na migração eletrocinética estabelecida dentro da SLM. O sistema de extração conta com a presença de uma fibra oca de polipropileno como SLM, fase doadora de NaOH 10 mmol L-1 com 5 drogas diferentes. O líquido embebido na membrana é o 2- nitrofenil e a fase aceptora ácida de HCl 10 mmol L-1. O dispositivo de extração é chamado de electro membrane isolation (EMI) e contou com três volumes diferentes na fase doadora: um redutor de volume para 300 μL (insert), um compartimento de polietileno com 0,8 mL e um frasco de vidro com volume de 2 mL. Neste experimento, a solução doadora ácida estava em contato com a fibra oca (25 mm) e a fibra, por sua vez, em contato com a fase aceptora básica. O contato elétrico foi estabelecido por via de eletrodos de platina em contato com a fase aceptora e doadora com potencial de 300 V. Agitações de 450 rpm, 900 rpm e 1350 rpm foram comparadas, sendo que a extração com agitação se mostrou mais eficiente quando comparado com a falta de agitação. Em relação ao volume, quanto menor o volume, a transferência de massa ocorrerá de forma mais eficiente, ou seja, de forma mais rápida (T.M.; RASMUSSEN, K.E.; BJERGAARD, S.P Microextraction across supported liquid membranes forced by pH gradients and electrical fields. Journal of Chromatography A. 1157, 38-45, 2007).

[011] Huang e colaboradores descrevem uma forma de se extrair compostos carregados empregando campos elétricos e uma nova técnica caracterizada como membrana plana. A membrana plana tem formato diferente da membrana oca, mas ambas possuem uma camada fina. Neste artigo, os autores usam um dispositivo de eletroextração de membrana (EME) com uma membrana de 100 μm com forma planar, formada por estrutura porosa de polipropileno. A membrana plana conta como suporte do líquido (2-nitrofenil) que entra em contato com a solução doadora. A solução aceptora foi colocada em uma ponteira de pipeta (10-1000 μL), cortada em sua extremidade fina, e com a membrana plana localizada (selada por solda) na sua parte de maior diâmetro. O compartimento da amostra foi um tubo de centrifuga de 2 mL. (HUANG, C.; EIBAK, L.E.E.; GJELSTAD, A.; SHEN, X.; TRONES, R.; JENSEN, H.; PEDERSEN- BJERGAARD, S. Development of a flat membrane based device for electromembrane extraction: A new approach for exhaustive extraction of basic drugs from human plasma, Journal of Chromatography A. 1326, 7-12, 2014).

[012] O artigo intitulado “Low-voltage electrically-enhanced microextraction as a novel technique for simultaneous extraction of acidic and basic drugs from biological fluids” descreve a extração de compostos ácidos e básicos de forma simultânea, quando aplicado potenciais elétricos na amostra. Este sistema conta com duas fibras ocas, que podem ser de materiais diferentes. Os eletrodos encontram-se dentro da fase aceptora, que está dentro da fibra oca. Uma das características únicas deste sistema, quando comparado aos sistemas anteriores, é a ausência de eletrodos diretamente inseridos na fase doadora. Neste sistema a fase doadora conta com agitação magnética para homogeneização do sistema. De forma geral, este artigo usou as condições específicas: frasco de 24 mL (2,5 cm de diâmetro e altura de 5,5 cm) para suporte da fase doadora, eletrodos de platina 0,25 mm, 3,8 cm de fibra oca imersa em solução orgânica por 5 s e posterior remoção de excesso desta fase, fases aceptoras de NaOH e HCl (ambas a 50mM), agitação de 700 rpm, diferença de potencial de 40 V por tempo de 14 min (SEIDI, S.; YAMINI, Y.; REZAZADEH, M.; ESRAFILI, A. Low-voltage electrically-enhanced microextraction as a novel technique for simultaneous extraction of acidic and basic drugs from biological fluids, Journal of Chromatography A. 1243, 6-13, 2012).

[013] Os artigos intitulados “Low-voltage electrically-enhancedmicroextraction as a novel technique for simultaneous extraction of acidic and basic drugs from biological fluids” e “Simultaneous extraction of acidic and basic drugs at neutral sample pH: A novel electro-mediated microextraction approach” descrevem a extração simultânea de compostos catiônicos e aniônicos, porém, os filtros orgânicos são menos densos que a fase doadora, o que dificulta sua acomodação no fundo do frasco da fase doadora.

[014] A presente tecnologia utiliza materiais de fácil aquisição e requer pequenas quantidades de solvente; apresenta seletividade, uma vez que, para a eletroextração ocorrer, a espécie de interesse deve estar ionizada e migrar entre as fases de acordo com sua carga e na direção do campo aplicado; demanda pouco tempo, uma vez que é constituída de um dispositivo que permite multiextrações; e pode ser empregada em amostras de grandes volumes sob agitação magnética, o que promove uma homogeneização dos analitos em solução, evitando a formação de camadas de íons na superfície do filtro líquido imiscível durante o processo de eletroextração. Além disso, a tecnologia apresenta estratégias de redução do volume de solvente que compõe o filtro imiscível, geralmente composto por um solvente orgânico caro, poluente e tóxico.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[015] A Figura 1 apresenta a parte superior de um dispositivo para extração, pré-concentração e purificação de analitos para grandes volumes de amostra com aplicação de campos elétricos e agitação magnética, que compreende um material sorvente embebido em solução eletrolítica (1), conectado a um eletrodo superior (2) e mergulhado em uma fase líquida imiscível (3), contida em um restritor de volume (4). O dispositivo proposto neste exemplo apresenta um sistema multifásico que inclui uma solução doadora (6), onde se encontra os analitos a serem extraídos; uma fase líquida imiscível (3); e um material sorvente embebido em solução eletrolítica (1). O dispositivo apresenta ainda um eletrodo inferior (5), imerso na solução doadora (6); um elemento de agitação magnética (9), que permite a convecção dos analitos quando da aplicação de um campo magnético; e uma fonte de diferença de potencial (8), para geração do campo elétrico. O eletrodo superior (2) e o eletrodo inferior (5) são de material metálico e não oxidável, podendo ser, por exemplo, de aço inoxidável, platina ou cobre.

[016] A Figura 2 apresenta um material sorvente embebido em solução eletrolítica (1) sólido ou semissólido, cristalino ou amorfo, que pode estar livre (compreendendo vários formatos) ou acomodado ou empacotado em um recipiente de acomodação do material sorvente (11).

[017] A Figura 3 apresenta exemplos de possíveis variações (“a”, “b”, “c”, “d”, e “e”) do restritor de volume (4), onde se localiza a fase líquida imiscível (3), na qual o recipiente de acomodação do material sorvente (11) está inserido.

[018] A Figura 4 apresenta a parte inferior de um dispositivo para extração, pré-concentração e purificação de analitos para grandes volumes de amostra com aplicação de campos elétricos e agitação magnética, que compreende um dispositivo de agitação magnética (10). Neste exemplo, o dispositivo de agitação magnética (10) compreende múltiplos motores de rotação (16), que permitem a agitação de várias amostrassimultaneamente; uma fonte de energia (18); e terminais elétricos (17) para conexão com os polos positivo e negativo da fonte de diferença de potencial elétrico (8).

[019] A Figura 5 apresenta exemplos de possíveis variações (“a”, “b”, “c”, “d”, e “e”) do restritor de volume (4), onde se localiza a fase líquida imiscível (3), na qual o recipiente de acomodação do material sorvente (11) está inserido, considerando sua inserção no frasco de acomodação da solução doadora (7). Na figura também são indicados conectores do tipo garra de jacaré (19), utilizados neste exemplo para conexão dos eletrodos superior (2) e inferior (5) à fonte de diferença de potencial (8), sendo este tipo de conector não limitante da tecnologia.

[020] A Figura 6 apresenta um exemplo da configuração do dispositivo para casos em que os solventes orgânicos imiscíveis que compõe a fase líquida imiscível (3) possuem densidade superior à densidade da solução doadora (6). Nesse caso, o restritor de volume (4) pode ser um recipiente posicionado no fundo do frasco de acomodação da solução doadora (7).

[021] A Figura 7 apresenta um exemplo da configuração do dispositivo que permite a eletroextração de dupla polaridade, em que analitos com cargas opostas, presentes na mesma solução doadora (6), podem ser extraídos por eletromigração, simultaneamente, cada qual para o eletrodo superior (2) de carga contrária a carga desse analito.

[022] A Figura 8 apresenta um exemplo da configuração do dispositivo que permite a eletroextração de dupla polaridade para casos em que os solventes orgânicos imiscíveis que compõe a fase líquida imiscível (3) possuem densidade superior à densidade da solução doadora (6).

[023] A Figura 9 apresenta exemplos (“a” e “b”) de possíveis configurações do dispositivo, onde mais de um material sorvente embebido em solução eletrolítica (1) ou mais de um recipiente de acomodação do material sorvente (11) podem ser usados, simultaneamente, imersos em uma dada solução doadora (6).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA TECNOLOGIA

[024] A presente tecnologia se refere a um dispositivo que permite purificar, extrair ou pré-concentrar analitos neutros, iônicos ou ionizáveis (compostos orgânicos, inorgânicos ou íons metálicos), presentes em amostras em uma ampla faixa de volumes, através da aplicação de campos elétricos e agitação magnética em um sistema multifásico. O dispositivo permite que múltiplas extrações sejam realizadas, sendo possível reduzir a quantidade de solvente que compõe o filtro imiscível através do uso de um restritor de volume (4).

[025] O dispositivo para eletroextração compreende um material sorvente embebido em solução eletrolítica (1) ou suporte de eletrólito sólido ou semissólido, podendo estar livres (autossustentados) ou acomodados em um recipiente de acomodação do material sorvente (11), conectado a um eletrodo superior (2) e ainda mergulhado em uma fase líquida imiscível (3) (filtro imiscível nas fases de sua interface). A fase líquida imiscível (3) é suportada em um restritor de volume (4). Os analitos da solução doadora (6) são seletivamente transportados para o material sorvente embebido em solução eletrolítica (1) ou o líquido que este suporta, sob a influência de campos elétricos e agitação magnética (Figura 1 e Figura 2).

[026] O dispositivo para extração, pré-concentração e purificação de analitos com aplicação de campos elétricos e agitação magnética, compreende pelo menos um material sorvente embebido em solução eletrolítica (1), conectado a um eletrodo superior (2), e mergulhado em uma fase líquida imiscível (3), contida em um restritor de volume (4). Um eletrodo inferior (5), com polo contrário ao eletrodo superior (2), é imerso na solução doadora (6) que contém os analitos a serem extraídos e também possui um elemento de agitação magnética (9), que permite a convecção da solução quando acionado o dispositivo de agitação magnética (10). Para tal, o recipiente de acomodação da solução doadora (6), bem como todos os elementos internos a ele, é depositado sobre o dispositivo de agitação magnética (10).

[027] Mais de um recipiente de acomodação da solução doadora (7), bem como todos os elementos internos a ele, pode ser depositado, simultaneamente, sobre o dispositivo de agitação magnética (10), o que permite múltiplas extrações, em diferentes configurações (Figura 4).

[028] Para que ocorra a eletroextração, os eletrodos superior (2) e inferior (5) são conectados à fonte de diferença de potencial (8). Tal conexão pode ser realizada, por exemplo, através de conectores do tipo garra de jacaré (19), que ligam os eletrodos superior (2) e inferior (5) aos terminais elétricos (17) disponíveis no dispositivo de agitação magnética (10), também conectados à fonte de diferença de potencial elétrico (8).

[029] [030] Em cada conjunto, o material sorvente embebido em soluçãoeletrolítica (1) pode ser sólido ou semissólido, cristalino ou amorfo, podendo estar livre (compreendendo vários formatos) ou acomodado em um recipiente de acomodação do material sorvente (11) (Figura 2).

[030] O dispositivo compreende pelo menos um conjunto multifásico, que inclui pelo menos um material sorvente embebido em solução eletrolítica (1), pelo menos uma solução doadora (6) e sendo possível o uso de uma fase líquida imiscível (3) sendo essa última não obrigatória. O dispositivo proposto requer a utilização de no mínimo três fases (líquido-líquido-sólido), mas a sua configuração permite também que sejam empregadas quatro fases (líquido-líquido-líquido-sólido) ou mais. Em situações em que o sistema possuir apenas três fases, é necessário que a fase doadora seja imiscível na solução eletrolítica.

[031] Os eletrodos superior (2) e inferior (5) utilizados podem ser constituídos de qualquer material metálico e não oxidável preferencialmente aço inoxidável ou platina.

[032] O material sorvente embebido em solução eletrolítica (1) deve ser poroso e ter boas características de molhabilidade e retenção de líquidos, além de não se solubilizar nos solventes com os quais entrará em contato. O material sorvente embebido em solução eletrolítica (1) pode ser particulado ou polimérico, a base de um polímero natural ou sintético, podendo este material, inclusive, ser modificado quimicamente pela inserção de grupos químicos que melhore a capacidade sortiva e de molhabilidade.

[033] A fase líquida imiscível (3), na qual o material sorvente está mergulhado, deve ser composta por um solvente imiscível nas demais fases, contido em um restritor de volume (4). O restritor de volume (4) pode ser constituído de material rígido ou flexível, pode ser aberto nas duas extremidades ou conter um suporte sólido poroso (12), acoplado em sua base, que imobiliza a fase líquida imiscível (3).

[034] O suporte sólido poroso (12) que imobiliza a fase líquida imiscível (3) pode ser constituído de um polímero natural ou sintético (preferencialmente teflon, polietileno, vidro ou celulose), e pode ser acoplado na extremidade inferior do restritor de volume (4) ou em seu interior, por exemplo, como disposto nas Figuras 3 e 5.

[035] O restritor de volume (4) se baseia em um tubo rígido ou flexível, que pode ser aberto nas duas extremidades. O restritor de volume (4) pode ser fixado, por exemplo, por hastes (13) que se movimentam no sentido vertical ou acoplado a uma boia (14 ou ainda acoplado a uma tampa (15) constituído de qualquer material inerte as soluções utilizadas no sistema e que se encaixe ao frasco de acomodação da solução doadora (7) como disposto na Figura 5. As hastes (13) podem ser constituídas de material metálico ou um polímero rígido e a boia (14) pode ser constituída de qualquer material inerte menos denso que a solução doadora (6).

[036] O restritor de volume (4) pode ser posicionado no fundo do frasco de acomodação da solução doadora (6), quando a fase líquida imiscível (3) for mais densa que o solvente que compõe a solução doadora (6) (Figura 6).

[037] As polaridades dos eletrodos superior (2) e inferior (5) podem ser invertidas em função das cargas dos analitos a serem extraídos.

[038] O dispositivo pode ser montado em formato de dupla extração, onde o conjunto que inclui um material sorvente (1), um restritor de volume (4) e uma fase líquida imiscível (3) é multiplicado e cada eletrodo (2) pode receber polaridades distintas, o que permite a extração simultânea de analitos aniônicos e catiônicos (Figura 7).

[039] O preparo de múltiplas amostras simultaneamente, com a aplicação de campo elétrico e agitação magnética, pode ser realizado através da utilização de um dispositivo de agitação magnética (10) que compreenda uma fonte de energia (18) e terminais elétricos (13) (positivo e negativo) para conexão com a fonte de diferença de potencial (8); e múltiplos motores de rotação (16), acoplados em sua face superior, com uma porção magnética (imã) dispostos em múltiplas posições para o encaixe do frasco que contêm a amostra (Figura 4).

[040] O dispositivo para extração, pré-concentração e purificação de analitos com aplicação de campos elétricos e agitação magnética pode realizar extrações de analitos catiônicos ou aniônicos utilizando solventes orgânicos como filtros orgânicos na fase líquida imiscível (3), mais ou menos densos que a solução doadora (6) (Figura 8). Podem-se realizar também extrações onde mais de um material sorvente (1) sólido ou mais de um recipiente de acomodação do material sorvente (11) são usados simultaneamente, para somar as quantidades extraídas; empregar dois ou mais filtros orgânicos separados como fase líquida imiscível (3); empregar materiais sorventes embebidos em solução eletrolítica (1) diferentes, soluções de eletrólitos diferentes e elevar a seletividade ou a eficiência de extração (Figura 9).

[041] O recipiente de acomodação da fase doadora (7), onde se encontram os analitos a serem extraídos, pode comportar volumes de amostra de até 2000 mL e conta com a presença de um elemento de agitação magnética (9).

[042] O uso do dispositivo utiliza de analitos ionizáveis, compreendendo compostos orgânicos, inorgânicos e íons metálicos.

[043] A presente invenção é mais bem entendida de acordo com o exemplo descrito a seguir.

EXEMPLO 1 - Extração, pré-concentração e purificação de analitos com aplicação de campos elétricos

[044] A presente tecnologia trata de um dispositivo que permite purificar, extrair ou pré concentrar analitos ionizáveis (compostos orgânicos, inorgânicos ou íons metálicos), presentes em grandes volumes de amostra, com aplicação de campo elétrico e agitação magnética (Figura 1), compreendendo um material sorvente embebido em solução eletrolítica (1) sólido ou semissólido, cristalino ou amorfo, podendo estar livre (compreendendo vários formatos) ou acomodado em um recipiente de acomodação do material sorvente (11) (Figura 2). O material sorvente embebido em solução eletrolítica (1) sólido está conectado a um eletrodo superior (2) e está mergulhado em uma fase líquida imiscível (3), que por sua vez, está contida em um restritor de volume (4). O restritor de volume (4) pode assumir diversas configurações diferentes (Figuras 3 e 5). O dispositivo proposto utiliza de um sistema multifásico, podendo ser usado no modo três fases (líquido-líquido-sólido), quatro fases (líquido-líquido- líquido-sólido) ou mais fases. O dispositivo permite múltiplas extrações, simultaneamente, com aplicação de campos elétricos com ou sem agitação (Figura 4).

[045] O dispositivo apresenta ainda um eletrodo inferior (5) imerso na solução doadora (6), que contêm os analitos a serem extraídos; um dispositivo de agitação magnética (10), que promove a convecção dos analitos presentes na solução doadora (6) através de um elemento de agitação magnética (9), mergulhado na mesma.

[046] Os dois eletrodos (2) (5) são constituídos de qualquer materialmetálico e não oxidável (preferencialmente aço inoxidável, platina ou cobre), sendo estes conectados a uma fonte de diferença de potencial (8).

[047] O material sorvente (1) deve ser preferencialmente poroso e ter boas características de molhabilidade e retenção de líquidos, uma vez que será suporte para uma fase líquida aceptora dos analitos a serem extraídos. A constituição do material sorvente embebido em solução eletrolítica (1) deve impedir a solubilização desse material nas fases aquosa e orgânica em que ele entrará em contato, podendo ser um polímero natural ou sintético. Esse material pode ser modificado quimicamente pela inserção de outros grupos químicos que melhore a capacidade sortiva e de molhabilidade.

[048] A fase líquida imiscível (3) na qual o material sorvente embebido em solução eletrolítica (1) está mergulhado é um solvente imiscível nas demais fases em que entra em contato e está contido em um restritor de volume (4), podendo este ser um tubo rígido ou flexível aberto nas duas extremidades ou um suporte sólido poroso (12), que imobiliza esse solvente (Figuras 3 e 5). O suporte sólido poroso (12) é constituído de um polímero natural ou sintético (preferencialmente teflon, polietileno, vidro ou celulose) e pode ser acoplado na extremidade inferior de um tubo ou no interior de um filtro de seringa, por exemplo (Figura 3). No caso em que o restritor de volume (4) é um tubo rígido e aberto nas duas extremidades, este pode ser fixado por hastes (13) que se movimentam no sentido vertical ou estar acoplado a uma boia (Figura 5). Por outro lado, se o restritor de volume (4) for um tubo flexível, este deve ter um diâmetro interno que permita o encaixe diretamente no recipiente de acomodação do material sorvente (11) e ainda permita suspender por capilaridade a solução da fase líquida imiscível (3), que compõe o filtro. Caso o restritor de volume (4) tenha o formato de tubo flexível, semelhante a uma mangueira, este poderá ser constituído de qualquer material polimérico flexível, preferencialmente silicone. Assim, o conjunto formado pelo material sorvente (1) sólido, o restritor de volume (4) e eletrodo superior (2) pode estar apoiado ou preso por sistema de hastes (13); ou preso a uma boia (14); ou ainda acoplado a uma tampa (15) constituído de qualquer material inerte as soluções utilizadas no sistema e que se encaixe ao frasco de acomodação da solução doadora (7) (Figura 5).

[049] O restritor de volume (4) pode ser posicionado no fundo do frasco de acomodação da solução doadora (7) (solução que contém os analitos a serem extraídos) para os casos em que a fase líquida imiscível (3) é mais densa que o solvente da solução doadora (6) (Figura 6). Nesse caso, o restritor de volume (4) é um recipiente localizado no fundo do frasco de acomodação da solução doadora (7) e, do mesmo modo que os outros sistemas, o material sorvente é mergulhado nessa fase líquida.

[050] O dispositivo descrito permite a extração de analitos devido ao campo elétrico aplicado entre dois eletrodos (polo positivo e polo negativo), sendo um colocado na solução doadora (6) e outro no material sorvente embebido em solução eletrolítica (1) que imobiliza a solução aceptora. As polaridades dos dois eletrodos (2) (5) podem ser invertidas em função das cargas dos analitos a serem extraídos, o que permite ainda ampliar a seletividade da extração. O dispositivo pode ainda ser montado no modo dupla extração (Figura 7) onde o sistema superior (material sorvente embebido em solução eletrolítica (1), restritor de volume (4) e fase líquida imiscível (3)) é duplicado e cada eletrodo superior (2) recebe uma polaridade e estão em contato com os materiais sorventes embebidos em soluções eletrolíticas (1), permitindo a extração simultânea de analitos aniônicos e catiônicos.

[051] O preparo de múltiplas amostras simultaneamente, com a aplicação de campo elétrico e agitação magnética, pode ser realizado através da utilização de um dispositivo de agitação magnética (10) que compreenda uma fonte de energia (18) e terminais elétricos (13) (positivo e negativo) para conexão com a fonte de diferença de potencial (8); e múltiplos motores de rotação (16), acoplados em sua face superior, com uma porção magnética (imã) dispostos em múltiplas posições para o encaixe do frasco que contêm a amostra (Figura 4).

[052] A fonte de energia (18), localizada no dispositivo de agitação magnética (10), ligam os motores de rotação (16), que por sua vez, fazem rotacionar o elemento de agitação magnética (9) dentro da solução doadora (6). Os terminais elétricos (17) (positivo e negativo) estão conectados à fiação condutora de corrente, os quais possuem em sua extremidade conectores do tipo garra de jacaré (19) para conexão com respectivos eletrodos superior (2) e inferior (5).A parte superior do dispositivo de agitação magnética (10) possui múltiplas posições (poços) para encaixe do recipiente de acomodação da solução doadora (7), sendo que o fundo dos poços possui uma placa suficientemente fina e que permite que o campo magnético gerado pelos motores de rotação (16) movimente o elemento de agitação magnética (9) colocado no interior do recipiente de acomodação da solução doadora (7).

Claims (10)

1. DISPOSITIVO PARA EXTRAÇÃO, PRÉ-CONCENTRAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE ANALITOS COM APLICAÇÃO DE CAMPOS ELÉTRICOS E AGITAÇÃO MAGNÉTICA, caracterizado por compreender pelo menos um material sorvente embebido em solução eletrolítica (1), conectado a um eletrodo superior (2) e mergulhado em uma fase líquida imiscível (3), contida em um restritor de volume (4), um eletrodo inferior (5) e um elemento de agitação magnética (9), imersos em uma solução doadora (6), contida em um frasco de acomodação da solução doadora (7), uma fonte de diferença de potencial (8), e um dispositivo de agitação magnética (10).

2. DISPOSITIVO PARA EXTRAÇÃO, PRÉ-CONCENTRAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE ANALITOS COM APLICAÇÃO DE CAMPOS ELÉTRICOS E AGITAÇÃO MAGNÉTICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo material sorvente embebido em solução eletrolítica (1) ser sólido ou semissólido, cristalino ou amorfo, podendo estar livre (compreendendo vários formatos) ou compreendido em um recipiente de acomodação do material sorvente (11).

3. DISPOSITIVO PARA EXTRAÇÃO, PRÉ-CONCENTRAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE ANALITOS COM APLICAÇÃO DE CAMPOS ELÉTRICOS E AGITAÇÃO MAGNÉTICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender pelo menos um conjunto multifásico, que inclui pelo menos um material sorvente embebido em solução eletrolítica (1), pelo menos uma solução doadora (6) e sendo possível o uso de uma fase líquida imiscível (3) sendo essa última não obrigatória.

4. DISPOSITIVO PARA EXTRAÇÃO, PRÉ-CONCENTRAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE ANALITOS COM APLICAÇÃO DE CAMPOS ELÉTRICOS E AGITAÇÃO MAGNÉTICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos eletrodos superior (2) e inferior (5) serem constituídos de um material metálico e não oxidável, preferencialmente aço inoxidável ou platina .

5. DISPOSITIVO PARA EXTRAÇÃO, PRÉ-CONCENTRAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE ANALITOS COM APLICAÇÃO DE CAMPOS ELÉTRICOS E AGITAÇÃO MAGNÉTICA, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo restritor de volume (4) ser constituído de material rígido ou flexível; ser aberto nas duas extremidades ou conter um suporte sólido poroso (12) acoplado em sua base.

6. DISPOSITIVO PARA EXTRAÇÃO, PRÉ-CONCENTRAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE ANALITOS COM APLICAÇÃO DE CAMPOS ELÉTRICOS E AGITAÇÃO MAGNÉTICA, de acordo com areivindicação 5, caracterizado pelo suporte sólido poroso (12) serconstituído de material polimérico, natural ou sintético, preferencialmente a base de teflon, polietileno, vidro ou celulose.

7. DISPOSITIVO PARA EXTRAÇÃO, PRÉ-CONCENTRAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE ANALITOS COM APLICAÇÃO DE CAMPOS ELÉTRICOS E AGITAÇÃO MAGNÉTICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo restritor de volume (4) ser fixado por hastes (13) ou acoplado a uma boia (14); as hastes (13) podem ser constituídas de material metálico ou um polímero rígido e a boia (14) pode ser constituída de qualquer material inerte menos denso que a solução doadora (6).

8. DISPOSITIVO PARA EXTRAÇÃO, PRÉ-CONCENTRAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE ANALITOS COM APLICAÇÃO DE CAMPOS ELÉTRICOS E AGITAÇÃO MAGNÉTICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo restritor de volume para líquidos imiscíveis densos (4) poder ser também um recipiente no fundo do frasco de acomodação da solução doadora quando o solvente imiscível é mais denso do que essa solução doadora .

9. DISPOSITIVO PARA EXTRAÇÃO, PRÉ-CONCENTRAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE ANALITOS COM APLICAÇÃO DE CAMPOS ELÉTRICOS E AGITAÇÃO MAGNÉTICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender, em um mesmo frasco de acomodação da solução doadora (6), diversos conjuntos formados por pelo menos um eletrodo superior (2), pelo menos um material sorvente embebido em solução eletrolítica (1), pelo menos um restritor de volume (4) e pelo menos uma fase líquida imiscível (3), sendo os eletrodos superiores (2) conectados a diferentes polaridades.

10. DISPOSITIVO PARA EXTRAÇÃO, PRÉ-CONCENTRAÇÃO E PURIFICAÇÃO DE ANALITOS COM APLICAÇÃO DE CAMPOS ELÉTRICOS E AGITAÇÃO MAGNÉTICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um frasco de acomodação da solução doadora (6) com capacidade de até 2000 mL.