EUGENIA GALLARDO

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ANÁLISE TOXICOLÓGICA: PREPARAÇÃO DE AMOSTRA; TÉCNICAS ANALÍTICAS. ANÁLISE LABORATORIAL EUGENIA GALLARDO UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR ANÁLISE TOXICOLÓGICA Salvo algumas excepções, a análise toxicológica não pode ser efectuada directamente sobre a amostra, devendo esta sofrer um tratamento prévio: EXTRACÇÃO O primeiro passo de uma análise toxicológica, e também o mais importante e crítico , é então a separação e isolamento das substâncias de interesse do resto dos constituintes da matriz, como por exemplo proteínas e ácidos gordos (no caso de f. biológicos), compostos estes que dificultam a análise Deve ainda ter-se em conta que as substâncias tóxicas podem ou não estar ligadas a alguns constituintes da amostra, como por exemplo as proteínas, pelo que pode ser necessária a sua remoção

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ANÁLISE TOXICOLÓGICA: PREPARAÇÃO DE AMOSTRA; TÉCNICASANALÍTICAS. ANÁLISE LABORATORIAL

EUGENIA GALLARDO

UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR

ANÁLISE TOXICOLÓGICA

Salvo algumas excepções, a análise toxicológica não pode ser efectuada directamente sobre a amostra, devendo esta sofrer um tratamento prévio: EXTRACÇÃO

O primeiro passo de uma análise toxicológica, e também o mais importante e crítico, é então a separação e isolamento das substâncias de interesse do resto dos constituintes da matriz, como por exemplo proteínas e ácidos gordos (no caso de f. biológicos), compostos estes que dificultam a análise

Deve ainda ter-se em conta que as substâncias tóxicas podem ou não estar ligadas a alguns constituintes da amostra, como por exemplo as proteínas, pelo que pode ser necessária a sua remoção

Page 2: EUGENIA GALLARDO

ANÁLISE TOXICOLÓGICA

As amostras serão tanto mais fáceis de analisar quanto maior for a sua fluidez

Para conseguir romper as ligações e aumentar a fluidez das amostras é necessário submetê-las a diversos processos

Ultra-sons

Temperatura

Hidrólise

Ácidos

Modificação do pH

Metanol

ANÁLISE TOXICOLÓGICA

EXTRACÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO

Neste tipo de extracção, os tóxicos são retirados da matriz por intermédio de solventes orgânicos para os quais têm mais afinidade que para os componentes da amostra

Vão então formar-se duas fases imiscíveis (as amostras são geralmente aquosas):

Fase aquosa (componentes da amostra não extraídos)

Fase orgânica (tóxicos solubilizados no solvente orgânico)

As substâncias tóxicas ficam numa forma que torna a sua análise muito mais fácil

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ANÁLISE TOXICOLÓGICA

SeparaçãoAdição

solventes

orgânicos

Agitação

Centrifugação +das fases

ANÁLISE TOXICOLÓGICA

Vantagens

Amplamente utilizada

Gasto excessivo de solventes orgânicos

Inconvenientes

São simultaneamente extraídos muitos interferentes

Aplicável a todos os tipos de amostra

Fácil execução

Formação de emulsões, dificultando a separação

Difícil de automatizar

Page 4: EUGENIA GALLARDO

ANÁLISE TOXICOLÓGICA

EXTRACÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO

Técnica alternativa à extracção líquido-líquido desenvolvida a meados dos anos 70

As substâncias de interesse são selectivamente adsorvidas num suporte sólido de constituição variável, sendo depois eluídas por acção de um solvente apropriado

É possível trabalhar em fase normal, fase reversa e intercâmbio iónico

ANÁLISE TOXICOLÓGICA

Activação da coluna mediante adição de

solventes

Amostra

Lavagem

Secagem

Eluição dos extractos

Page 5: EUGENIA GALLARDO

ANÁLISE TOXICOLÓGICA

Vantagens

Amplamente utilizada

Pouco eficiente para algumas substâncias

Inconvenientes

São simultaneamente extraídos alguns interferentes

Menor gasto de solventes orgânicos

Fácil execução

Não aplicável a todos os tipos de amostra (sólidos)

Automatizável

ANÁLISE TOXICOLÓGICA

MICROEXTRACÇÃO EM FASE SÓLIDA

Técnica desenvolvida no início dos anos 90

As substâncias de interesse são selectivamente adsorvidas num suporte sólido de pequenas dimensões e de constituição variável, sendo depois directamente injectadas no sistema cromatográfico

Permite trabalhar nos modos de imersão directa e headspace

Page 6: EUGENIA GALLARDO

ANÁLISE TOXICOLÓGICA

ANÁLISE TOXICOLÓGICA

Vantagens

Elevada selectividade

Inconvenientes

Baixo rendimento de extracção, requerendo optimização morosa dos procedimentos

Nenhum gasto de solventes orgânicos

Fácil execução

Rapidez

Não aplicável a todos os tipos de substância

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Microextraction By Packed Sorbent (MEPS)

Miniaturized technique for the treatment of the samples

SPE

1-6 mL

250 -100 µL

ADVANTAGES:

� Coupling on-line chromatographic systems without modifying the extraction device;

� Reduction of time required to prepare and inject samples;

� Fully automates the process of extraction, concentration and injection;

� Reduce the amount of sample required;

� Reduction of volumes of buffers and solvents significantly (mL> uL);

� Re-useable of solid support

• STEP1: Cycling of sample through the

MEPS BIN to transfer the compounds of

interest into the MEPS sorbent

• STEP2: Cycling the wash fluid through the

MEPS BIN to to remove non-specific binding

compounds

•STEP3: Drawing the elution solvent

through the MEPS BIN and desorbtion of

the compounds of interest

• STEP4: Injection to the sample into GC or

LC system

• STEP 5: Place 50 µL of solvent and 50µL of

washing solution to prepare the sorbent

for the next sample

Sequence of MEPS Extraction and Elution

INJECTIONSAMPLING

(1-N times)

WASHING ELUTION

SOLVENT

STEP

1

STEP

2

STEP

3

STEP

4

INJECTION

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Outras técnicas Micro

SPDE

Polymer

coating

Microsyringe

Packed

sorbent

Stir

bar

Polymer coating

Magnetic

rod

Capillary

segment

SorbentFused

silica

capillary

Microsyringe

Solvent drop

Magnetic stir

Sample

Microsyringe

Solvent drop

Magnetic stir

Sample

Solvent layer

Microsyringe

Solvent drop

Magnetic stir

Sample

Headspace

Direct immersion Headspace Three-phases

MÉTODOS DE ANÁLISE

Ferramenta cada vez mais necessária nos laboratórios forenses

Destinam-se a efectuar triagens, permitindo a restrição da análise toxicológica a certos grupos particulares de substâncias (opiáceos, benzodiazepinas, canabinóides, etc. em águas ou f. biológicos)

IMUNOENSAIOS

A amostra não necessita de ser extraída previamente, podendo ser directamente analisada pelo equipamento

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MÉTODOS DE ANÁLISE

IMUNOENSAIOS

Anticorpo Droga marcada

Droga livre

Complexo inactivo

Substracto

Produtos (sinal óptico)

marcador

MÉTODOS DE ANÁLISE

Esta técnica usa um anticorpo para a(s) droga(s) a ensaiar e uma versão marcada (enzimaticamente, radioisótopo, fluoróforo, etc.) da droga

O anticorpo é colocado em contacto com uma quantidade fixa da droga marcada e com amostra a analisar

IMUNOENSAIOS

Se a droga pretendida estiver presente na amostra vai competir com a droga marcada pelos locais activos do anticorpo

Quanto maior for a concentração da droga de interesse na amostra, menor será a fracção marcada que se encontra ligada ao anticorpo ou maior será a quantidade de droga marcada livre, podendo este decréscimo ser medido

Page 10: EUGENIA GALLARDO

IMUNOENSAIOSMÉTODOS DE ANÁLISE

Vantagens

Elevada sensibilidade

Inconvenientes

Não identificam a substância por isolado, mas sim grupos de substâncias

Rapidez

Menor número possível falsos negativos

Carecem de confirmação das substâncias por outros métodos mais selectivos

IMUNOENSAIOSMÉTODOS DE ANÁLISE

Baixo custo por análise

Reacções cruzadas

Page 11: EUGENIA GALLARDO

MÉTODOS DE ANÁLISE

MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS

Baseiam-se na separação dos constituintes de uma mistura com base nas suas características físico-químicas

Os componentes são separados consoante a sua afinidade para um suporte (fase estacionária) e para uma fase móvel

Cromatografia Líquida – Fase móvel líquida

Cromatografia Gasosa – Fase móvel gasosa

MÉTODOS DE ANÁLISE

CROMATOGRAFIA EM CAMADA FINA

A fase estacionária consiste numa camada de sílica gel depositada sobre uma placa de vidro

Os constituintes da amostra são arrastados ao longo da fase estacionária por acção da fase móvel, avançando mais ou menos consoante a sua afinidade preferencial para uma ou outra das fases

A distância percorrida pelos componentes relativamente àfrente do solvente (Rf) é mais ou menos constante para cada substância ou grupo de substâncias, se as constituições das duas fases se mantiverem

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F. ESTACIONARIA(polar)

Superficie plana = suporte

CROMATOGRAFÍA EM CAMADA FINA

AMOSTRA

FRENTE de avance do solvente

FLUXOpropiciado pela

CAPILARIDADE

FASE MÓVIL(apolar)

CÁMARACROMATOGRÁFICA

distancia avanzada pela moléculaRf=

distancia avanzada pelo frente

Rf é característico para cada substância para umacomposição de FM e para um determinado tipo

de superfície

hidrofóbica

hidrofílica

MÉTODOS DE ANÁLISE

CROMATOGRAFIA EM CAMADA FINA

Após a eluição as manchas relativas a cada um dos componentes são postas em evidência por acção de reveladores

Pode ter-se uma ideia acerca da(s) substância(s) presente(s) na amostra através do Rf e da cor obtida após a revelação

Page 13: EUGENIA GALLARDO

Vantagens

Permite purificar os extractos

Inconvenientes

Técnica pouco sensível e pouco selectiva

Pode ajudar na orientação da análise toxicológica

É sempre necessária a confirmação por outras técnicas mais selectivas

Morosa

MÉTODOS DE ANÁLISE

CROMATOGRAFIA EM CAMADA FINA

MÉTODOS DE ANÁLISE

CROMATOGRAFIA LÍQUIDA

Os componentes da amostra percorrem a coluna dissolvidos na fase móvel, resultando a sua velocidade de eluição das diferentes interacções que mantêm com as duas fases do sistema cromatográfico

A fase estacionária consiste numa coluna de enchimento variável, consoante o tipo de interacção pretendida

A mais difundida é sem dúvida a HPLC

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Devido à sua distinta interacção entre as duas fases, os componentes da amostra são retidos com intensidade variável, eluindo separados da coluna

O tempo que medeia a injecção da amostra e a saída dos componentes da mistura é chamado de tempo de retenção (RT), sendo constante para cada componente, se obtido nas mesmas condições (temperatura, fase móvel, etc.)

É uma cromatografia em coluna à qual se aplica uma pressão elevada, que permite acelerar o processo de separação

MÉTODOS DE ANÁLISE

HPLC

O modo mais comum de trabalho é a chamada fase reversa:

MÉTODOS DE ANÁLISE

HPLC

Fase estacionária de natureza apolar

Fase móvel de natureza polar combinada com solventes orgânicos, como o metanol ou o acetonitrilo

Page 15: EUGENIA GALLARDO

AU

0.000

0.010

0.020

0.030

0.040

0.050

0.060

0.070

0.080

Minutes

2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00

6.4

82

8.8

33

9.8

12

16.6

38

28.6

08

Os componentes detectados são representados num gráfico (tempo vs absorvância)

MÉTODOS DE ANÁLISE

HPLC

INJECTORCOLUNAS

DETECTORES

UV PDA MS

MÉTODOS DE ANÁLISE

HPLC

Page 16: EUGENIA GALLARDO

O tempo de retenção das substâncias num determinado sistema é um dado importante para a sua identificação, mas não o único

MÉTODOS DE ANÁLISE

HPLC

Por exemplo, quando se utiliza um detector de UV/VIS não é possível a identificação inequívoca das substâncias presentes, sendo necessário o recurso a outras técnicas analíticas complementares

Já com os detectores PDA e MS é possível obter um espectro da substância, o que permite a sua correcta identificação

Espectro ultravioleta do Diazepam (PDA) Espectro de massa do Diazepam (MS)

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 3400

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

22000

24000

m/z-->

Abundance

Scan 912 (7.515 min): DIAZEP.D256

283

221

16528 11077 241

51 151 20512591191

341327

MÉTODOS DE ANÁLISE

HPLC

Page 17: EUGENIA GALLARDO

Permite separar os componentes de uma amostra sem que seja necessário volatilizá-la, o que permite a sua aplicação a substâncias termolábeis

MÉTODOS DE ANÁLISE

HPLC

Gasto excessivo de solventes orgânicos (fase móvel) e a pouca sensibilidade de alguns dos detectores normalmente utilizados (UV), pelo menos se comparada com a cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa (GC/MS)

Vantagem

Inconveniente

MÉTODOS DE ANÁLISE

HPLC

Page 18: EUGENIA GALLARDO

CROMATOGRAFIA GASOSA

MÉTODOS DE ANÁLISE

A fase móvel é constituída por um gás inerte (normalmente o He), habitualmente chamado gás de arraste

A fase estacionária consiste numa coluna de enchimento variável, consoante o tipo de interacção pretendida

Os constituintes da amostra são separados de acordo com o seu ponto de ebulição e a sua afinidade para a coluna

Chama-se cromatografia gasosa porque os compostos são volatilizados previamente à análise

CROMATOGRAFIA GASOSA

MÉTODOS DE ANÁLISE

7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 10.50 11.00 11.50 12.00 12.50

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Time-->

Abundance

TIC: FIBRA2.D 7.69

10.73

Estricnina

Papaverina

Os componentes detectados são representados num gráfico (tempo vs abundância)

Page 19: EUGENIA GALLARDO

CROMATOGRAFIA GASOSA

MÉTODOS DE ANÁLISE

A cromatografia gasosa pode ser acoplada a vários tipos de detectores, como o detector de ionização de chama, o detector de azoto e fósforo e o detector de massa

Detector de massa é possível identificar inequivocamente as substâncias que saem da coluna

O espectro de massa é considerado a impressão digitaldo composto

A cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa é parte integrante de muitos métodos de confirmação

Evolução da Espectrometria de massa

1966

Musson and Field – CI

1975

W. Paul and H.S. Steinwell - 1ªGC-MS Ion Trap

1981

1ª fonte de ionização - FAB

1982

1º GC triple quadrupolo

1987

CE-MS

MALDI

1974

Arpino and col. 1º LC-MS

ICP-MS

2002

J. Fenn - ESI

Mc Lafferty – 1º GC-MS

1957

J.J. Thompson1º MS

1897 200-

APCI, TOF, LC-MS(MS), UPLC-

MS (MS), 2D-ITMS, Nano LC,

Page 20: EUGENIA GALLARDO

Espectrometria de massa e Toxicologia

� Determinação estrutural e funcional de qualquer tipo de molécula

� Aumento de sensibilidade

� Diminuição dos limites de detecção

� Possibilidade de utilizar padrões internos deuterados

� Identificação inequívoca de um analito - fingerprint

Espectrometria de massa e Toxicologia

� Amostras alternativas

� Diminuição do volume de amostra

� Rapidez e confirmação de outras metodologias de analise (Elisa)

� Aumento do numero de tóxicos a detectar

� Detecção de quantidades baixas de tóxicos

Page 21: EUGENIA GALLARDO

Cromatografia gasosaDetector de ionização de chama (FID)

Mais utilizado, robusto, fácil utilização

Chama de ar/hidrogénio

Ionização dos compostos pela chama

Detecção - Monitorizar a corrente que se produz

A recolha dos iões e e- é conseguida pela aplicação de uma diferença de potencial entre o isqueiro e um eléctrodo

Corrente resultante (10 -12 A) medida com picoamperímetro

O nº de iões produzido é quase proporcional ao de átomos de C reduzidos pela chama

O detector é sensível a esses átomos que entram por unidade de tempo

Amostrador automático

Injector

Forno

Coluna

Detector

Sistema de controlo de gases

Programação de Tª

GCCromatografia gasosa

Page 22: EUGENIA GALLARDO

Cromatografia gasosa

Reservatório de gás de arraste

Regulador de

fluxo

Câmara de

injecção

Coluna Detector

Sistema de

dados

Registo

Forno Termostato

Amostra

Diagrama de um cromatógrafo de gases

OVEN

Temp 206 206

Initial temp 100

Initial time 1.00

Perfect fit

HP Hewlett

Packa rd

5973

Ma ss Selective Detector

5973

Mass Selective Detector

StopPre

run Start

8.85 8.90 8.95 9.00 9.05 9.10 9.15 9.200

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

Time-->

Abundance

Ion 87.00 (86.70 to 87.70): ESTABILIDAD CORTO PLAZO SANGRE.DIon 87.00 (86.70 to 87.70): BLANCO SANGRE.D

Cromatografia gasosa

Page 23: EUGENIA GALLARDO

15,76Azinfos metilo

14,47Etião

12,68Quinalfos

12,65Clorfenvinfos

11,80Paratião

11,79Clorpirifos

11,10Paraoxão

9,97Diazinão

9,05Dimetoato

Tempos de retenção(minutos)

Analito

Espectrometria de massa e Toxicologia

GC HP 6890– MS HP 5973 (Agilent Technologies)

Column J&W Ultra 2 (12 m × 0,25 µm × 0,25 mm d.i.)

Chromatographic conditions: 100ºC; 10ºC/min; 24ºC/min to 270ºC

Injector temperature 240ºC splitless; He 1mL/min

SPME CW/DVB 65 µm

7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

55000

60000

Time-->

Abundance

TIC: patronclfv.D

12.41

12.65

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 3200

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

m/z-->

Abundance

Scan 1060 (12.645 min): patronclfv.D267

323

81

109295

170

206193123

14522465 157

7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

55000

Time-->

Abundance

TIC: patronquin.D 12.68

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 3000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

m/z-->

Abundance

Scan 1065 (12.676 min): patronquin.D146

157

118129

97

298

173241 27019365

2257651 253

Quinalfos

Clorfenvinfos

Espectrometria de massa e Toxicologia

AU

- 0 , 0 0 2

0 , 0 0 0

0 , 0 0 2

0 , 0 0 4

0 , 0 0 6

0 , 0 0 8

0 , 0 1 0

0 , 0 1 2

0 , 0 1 4

0 , 0 1 6

0 , 0 1 8

0 , 0 2 0

0 , 0 2 2

0 , 0 2 4

0 , 0 2 6

M i n u t e s

0 , 0 0 5 , 0 0 1 0 , 0 0 1 5 , 0 0 2 0 , 0 0 2 5 , 0 0 3 0 , 0 0 3 5 , 0 0 4 0 , 0 0

W 2 9 9 6 a t 2 3 0 , 0 0 - P D A 2 1 0 . 0 t o 4 0 0 . 0 n m a t 1 . 2 n m

HPLC/PDA– Mod. 600, Waters Column: Xterra®MS C18 (150x 4.6 mmi.d., 5 µm) – WatersMobile phase: ACN:phosphate buffer 0.25 M (40:60, v/v)Flow rate: 0.6 mL/minInjection volume: 20µLλ detector: 230 nm

SPE – antidepressant

AU

0,000

0,010

0,020

0,030

nm

250,00 300,00 350,00

271,3 314,3340,6366,7

386,0

AU

0,000

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

nm

250,00 300,00 350,00

238,1

289,2313,1 358,1

369,1

Nortriptilina Maprotilina

Page 24: EUGENIA GALLARDO

m/z 264[M + H]+ para a nortriptilina

m/z 278 [M + H]+ para a maprotilina

LC – ESI +/MS, Agilent 1100 seriesColumn: Inertsil C-8 (2.0 mm × 150 mm, 5 µm)Mobile phase: methanol–10 mM ammonium acetate (pH 5.0)–acetonitrile (70:20:10, v/v/v).Flow rate: 0.10 mL/min at 35ºCInjection volume: 20µLscan mode over the mass range m/z 60–500, 50 V SPE – antidepressant

Espectrometria de massa e Toxicologia

APLICAÇÕES

Cromatografia gasosa

Indústria petroquímica

Análises de águas e alimentos

Análises de tintas e fibras na indústria de lanifícios

Análises clínicas e forenses

Análises de drogas e adulterantes

Indústria farmacêutica

Análises de plásticos, análises ambientais, etc…

Análises de aromas e perfumes

Page 25: EUGENIA GALLARDO

Cromatografia gasosa

VANTAGENS DA CROMATOGRAFIA

GASOSA

LIMITAÇÕES DA CROMATOGRAFIA

GASOSA

Eficiente, permite alta resolução Amostra deve ser volátil ou estar volatilizada

Precisa de amostras muito pequenas (mL ou µL)

Não aplicável a amostras termolábeis

Elevada sensibilidade, detecta ppm e ppb Necessidade de derivatização de alguns compostos

Permite ensaios quali- e quantitativos Amostras complexas sujas precisam de uma extracção prévia, semelhante LC

Elevada velocidade análise Nos casos de um detector simples, para a confirmação de compostos deve utilizar-se outro detector (MS)

Boa exactidão Precisa de treino e experiência

Fácil de utilizar

LC

GC e LC são duas técnicas complementares, que não se substituem entre si e necessárias em qualquer laboratório

ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR

MÉTODOS DE ANÁLISE

Baseia-se na capacidade dos compostos de interesse, ou um seu derivado, absorverem radiação, normalmente na zona do visível

Após o seu isolamento (extracção) da matriz, os tóxicos (em solução) são colocados em células especiais, sobre as quais irá incidir o feixe de radiação

Através da análise de soluções padrão da substância em causa é possível a sua identificação e quantificação

Page 26: EUGENIA GALLARDO

ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR

MÉTODOS DE ANÁLISE

Esta técnica tem como principal inconveniente a sua baixa sensibilidade, sendo também pouco específica (pode haver substâncias que absorvam radiação no mesmo comprimento de onda dos tóxicos)

É principalmente usada na determinação do herbicida paraquato, monóxido de carbono e cianetos

ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR

MÉTODOS DE ANÁLISE

Page 27: EUGENIA GALLARDO

ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÓMICA

MÉTODOS DE ANÁLISE

Normalmente utilizada para a determinação de metais e metalóides

Baseia-se na capacidade dos compostos, quando no estado elementar, absorverem radiação de comprimento de onda característico

Esta radiação é emitida por lâmpadas que contêm o elemento a determinar na sua constituição. Assim, o comprimento de onda da radiação emitida seráespecífico do elemento que se quer determinar na amostra

ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÓMICA

MÉTODOS DE ANÁLISE

Page 28: EUGENIA GALLARDO

VALIDAÇÃO DE MÉTODOS BIOANALÍTICOS

http://www.ich.org/LOB/media/MEDIA417.pdf

VALIDATION OF ANALYTICAL PROCEDURES: TEXT AND METHODOLOGY Q2(R1)

INTERNATIONAL CONFERENCE ON HARMONISATION

Guidance for Industry - Bioanalytical Method Validation

http://www.fda.gov/CDER/GUIDANCE/

U.S. DEPARTMENT OF HEALTH AND HUMAN SERVICES FOOD AND DRUG ADMINISTRATION

Page 29: EUGENIA GALLARDO

� Linear regression for calibration lines revisited: weighting schemes for

bioanalytical methods. A.M. Almeida, M.M. Castel-Branco, A.C. Falcão. J.

Chromatogr. B, (2002), 774 215–222

� Systematic Comparison of Bias and Precision Data Obtained with Multiple-

Point and One-Point Calibration in Six Validated Multianalyte Assays for

Quantification of Drugs in Human Plasma. Frank T. Peters and Hans H. Maurer.

Anal. Chem. (2007), 79, 4967-4976

� Bioanalytical Method Validation—A Revisit with a Decade of Progress. Vinod P.

Shah, Kamal K. Midha,John W. A. Findlay, Howard M. Hill, James D. Hulse, Iain

J. McGilveray,Gordon McKay, Krys J. Miller, Rabindra N. Patnaik, Mark L.

Powell,Alfred Tonelli, C. T. Viswanathan, and Avraham Yacobi. Pharmaceutical

Research, (2000),17, 12

� Rational experimental design for validation bioanalytical methods - Illustration

using an assay method for total captopril in plasma. J. Wieling, G. Hendriks,

W.J. Tamminga, J. Hempenius, C.K. Mensink,B. Oosterhuis, J.H.G. Jonkman.

J.Chromatogr. A, (1996), 730 381-394

PADRÕES

Page 30: EUGENIA GALLARDO

The method development and establishment phase defines thechemical assay. The fundamental parameters for a bioanalyticalmethod validation are accuracy, precision, selectivity, sensitivity, reproducibility, and stability. Measurements for each analyte in thebiological matrix should be validated. In addition, the stability of theanalyte in spiked samples should be determined.

Typical method development and establishment for a bioanalyticalmethod include determination of (1) selectivity, (2) accuracy, precision, recovery, (3) calibration curve, and (4) stability of analytein spiked samples.

PARÂMETROS DE VALIDAÇÃO

SELECTIVIDADE

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LINEARIDADE

•Cocaine (303.4) - Serum - [0.05-0.3] - [0.25-5; L 1-20]

COC COC/COC-d30,05 0,007

0,1 0,014

0,25 0,028

0,5 0,07

1 0,14

2,5 0,315

5 0,7

7,5 1,1

10 1,4

12,5 1,75

15 2,1

17,5 2,45

20 2,8

y = 0,1404x - 0,002

R2 = 0,9997

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 5 10 15 20 25

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CURVA DE CALIBRAÇÃO

LLOQ

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CURVA DE CALIBRAÇÃO

EXACTIDÃO

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PRECISÃO

COC COCd3 COC/COCd30,05 3737 533307 0,0070

0,1 10575 543853 0,0194

0,5 33705 494533 0,0682

1 59888 556390 0,1076

5 285492 580953 0,4914

10 636544 616605 1,0323

15 1059669 659511 1,6067

20 1583464 801348 1,9760

y = 0,1012x + 0,0104

R2 = 0,9976

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 5 10 15 20 25

CURVA DE CALIBRAÇÃO

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VALOR BIAS0,05 0,007007 -0,033525 -167,05%

0,1 0,019445 0,089373 -10,63%

0,5 0,068155 0,570704 14,14%

1 0,107637 0,960837 -3,92%

5 0,49142 4,753163 -4,94%

10 1,032337 10,09819 0,98%

15 1,60675 15,77421 5,16%

20 1,976 19,42293 -2,89%

y = 0,1012x + 0,0104

R2 = 0,9976

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 5 10 15 20 25

CURVA DE CALIBRAÇÃO

1/x0 Dia 1 Dia 2 Dia 3 Dia 4 Dia 5 Médias D.P. C.V.0,05 0,007 0,008 0,010 0,007 0,008 0,008 0,001278 15,72%

0,1 0,019 0,014 0,019 0,015 0,012 0,016 0,00343 21,77%

0,5 0,068 0,058 0,055 0,052 0,044 0,056 0,008697 15,65%

1 0,108 0,112 0,116 0,114 0,099 0,110 0,006787 6,18%

5 0,491 0,538 0,558 0,549 0,522 0,532 0,026294 4,95%

10 1,032 1,160 1,119 1,139 1,173 1,125 0,055509 4,94%

15 1,607 1,708 1,667 1,720 1,633 1,667 0,048052 2,88%

20 1,976 2,389 2,296 2,223 2,252 2,227 0,153937 6,91%

m 0,1012 0,1177 0,1133 0,1124 0,1123 0,1114 0,006128 5,50%

b 0,0104 -0,0119 -0,0014 0,0017 -0,0072 -0,0017 0,008534 -504,98%

R 0,9988 0,9995 0,9998 0,9998 0,9994 0,9994 0,000412 0,04%

R2 0,9976 0,9989 0,9996 0,9996 0,9987 0,9989 0,000824 0,08%

CURVA DE CALIBRAÇÃO

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RECUPERAÇÃO

ESTABILIDADE

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ESTABILIDADE

ESTABILIDADE

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ESTABILIDADE

ESTABILIDADE

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ESTABILIDADE

INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS

Pode haver algumas dificuldades na interpretação de resultados normalmente relacionadas com:

IDENTIFICAÇÃO DO TÓXICO

Diversos factores podem dificultar ou mesmo impossibilitar a identificação positiva de uma substância (estado de conservação da amostra, baixas quantidades de tóxico, etc.)

Muitas vezes tal identificação é feita indirectamente, através da pesquisa dos metabolitos dos tóxicos em causa

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INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS

O facto de não ser detectado um tóxico não exclui a possibilidade de intoxicação

Em alguns casos, o facto de não ser detectado o agente tóxico pode ser tão ou mais importante que a sua detecção

É importante o estabelecimento de valores cutoff

Análise Toxicológica

Resultado Negativo

� A substância pesquisada não está presente na amostra analisada

� A substância pesquisada está presente mas abaixo da capacidade de detecção do método

� A substância presente na amostra não foi pesquisada

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Análise Toxicológica

Resultado Positivo

� A substância detectada está presente na amostra analisada

� O resultado obtido cumpre os critérios de positividade analítica

Análise Toxicológica

� Objectivo da análise

� Informação disponível

Interpretação dos resultados

� Metodologia analítica usada

� Tipo de amostra