توسعه روش‌های ریزاستخراج فاز مایع و استفاده از جاذبی جدید برای ریزاستخراج فاز جامد بمنظور اندازه‌گیری آفت‌کش‌ها و داروها در نمونه‌های زیست‌محیطی و زیست‌شناختی

STUDENT

DEGREE

YEAR

In this thesis, some developed and novel liquid and solid phase microextraction methods combined with various determination and separation techniques (high performance liquid chromatography, flow injection, ion mobility spectrometry and differential pulse voltammetry) were used for the determination of some pesticides and pharmaceuticals. In the first part, surfactant assisted dispersive liquid- liquid microextraction combined with high performance liquid chromatography-diode array detector was applied for the extraction and determination of phenylurea herbicides (Tebuthiuron, fluometuron, diuron, propanil, siduron, linuron, and diflubenzuron) in the environmental water samples. In order to obtain optimum microextraction conditions, several parameters affecting on the extraction efficiency such as: extraction solvent type, amount of surfactant in the extraction solvent, sedimented phase volume, salt addition and time of the extraction were studied. Under the optimum conditions (extracting solvent, chloroform? amount of surfactant in chloroform, 5% v/v? sedimented phase volume, 40 ?L? without salt addition), the procedure showed limits of detection ranging from 2.3 to 18 ng/L; and precision ranges from 0.6% to 2.0% (as intra-day relative standard deviation, RSD) and from 1.3% to 8.3% (as inter-day RSD) depending on the analyte. The method showed good linearity between 0.04 and 40 µg/L with squared correlation coefficients better than 0.9920. As a result, the proposed method was used for analysis of spiked real samples such as tap, ground, and river (Zayandeh-rood) water samples. In the second part, the hollow fiber-based liquid–liquid–liquid microextraction (HF-LLLME) followed by flow injection analysis and diode array detection (FIA-DAD) was applied as a simple and sensitive quantitative method for the determination of phenazopyridine in urine and plasma samples. Flow injection system included a conventional HPLC system (without a chromatographic column) and a diode array detector. The extraction of phenazopyridine was carried out using diphenyl ether as the organic phase for filling the pores of the hollow fiber wall, and 0.1 M H2SO4 solution as acceptor phase in the lumen of the fiber. The factors affecting the HF-LLLME and flow injection analysis including type of organic solvent, pH of donor phase, extraction temperature, extraction time, stirring rate, and pH of mobile phase were investigated and the optimal extraction conditions were established. With the consumption of 5 mL of sample solution, the enrichment factor was about 230. The limit of detection was 0.5 mg/L with inter- and intra-day precision being 6.9 and 4.9 (RSD%), respectively. Excellent linearity was found between 5 and 200 mg/L. Finally, the HF-LLLME-FIA was used for the analysis of spiked human urine and plasma samples. In the third part, a novel and sensitive method based on combination of two immiscible organic solvents hollow fiber-based liquid–liquid–liquid microextraction and corona discharge ion mobility spectrometry (HF-LLLME-CD-IMS) was presented for the analysis of clomipramine in human urine and plasma samples. The effect of formic, acetic and propionic acid as the reagent gas (dopant) on the corona discharge ion mobility signal of clomipramine was investigated. Influence of the dopant amount was also studied. Optimum mass flow rate of the dopants were 3.7, 1.1 and 1.0 µmol/min for formic, acetic and propionic acid, respectively.

در این رساله، توسعه روش‌های ریزاستخراج فاز مایع و ریزاستخراج فاز جامد و ترکیب آن‌ها با روش‌های مختلف جداسازی و اندازه‌گیری (کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)، تزریق در جریان پیوسته (FIA)، طیف‌سنجی تحرک یونی با منبع یونیزاسیون کرنا (CD-IMS) و ولتامتری پالس تفاضلی) مورد بررسی قرار گرفت. در بخش نخست، روش ریزاستخراج مایع- مایع پخشی به کمک سورفکتانت برای استخراج و پیش‌تغلیظ علف‌کش‌های فنیل‌اوره ابداع و از HPLC برای جداسازی و آنالیز آن‌ها استفاده شد. ریزاستخراج توسط افزایش 73 میکرولیتر محلول 5% سورفکتانت (متیل تری‌آلکیل‌آمونیوم‌کلراید) در حلال پخشی کلروفرم از 5 میلی‌لیتر محلول نمونه آبی توسط یک سرنگ 100 میکرولیتری انجام گرفت. پس ازسانتریفوژ، فاز آلی ته‌نشین شده به طور کامل توسط یک سرنگ 50 میکرو لیتری به درون یک لوله شیشه‌ای کوچک دیگر با انتهای مخروطی منتقل گردید. پس از تبخیر حلال آلی، 21 میکرولیتر محلول متانول- آب (1:1) حاوی استاندارد داخلی دی‌فنیل‌آمین به آن اضافه گردید. 20 میکرولیتر از محلول فوق به HPLC تزریق شد. پارامترهای مؤثر بر ریزاستخراج مایع- مایع پخشی شامل نوع حلال استخراجی، مقدار سورفکتانت در حلال استخراجی، مقدار نمک، حجم فاز ته‌نشین شده و زمان استخراج مطالعه شدند. بهترین راندمان ریزاستخراج با حلال استخراج کننده کلروفرم حاوی V/V %5 سورفکتانت، حجم فاز ته‌نشین شده 40 میکرولیتر و بدون افزایش نمک در نمونه آبی به دست آمد. در این روش دقت به‌ دست آمده بین %6/0-0/2 و حدتشخیص بین 3/2-0/18 نانوگرم بر لیتر می‌باشد. فاکتور غنی‌سازی برای ترکیبات در محدوده 128-198 قرار دارد. این روش برای آنالیز سه نمونه حقیقی شامل آب رودخانه زاینده‌رود، آب شهر و آب چاه آزمایش و بررسی شد. در بخش دوم، از ادغام روش ریزاستخراج فاز مایع با فیبر توخالی و روش تزریق در جریان پیوسته (روش کروماتوگرافی مایع بدون ستون) به منظور استخراج و اندازه‌گیری داروی فنازوپیریدین استفاده شد. برای استخراج با روش ریزاستخراج فاز مایع با فیبر توخالی، ابتدا منافذ فیبر متخلخل پلی‌پروپیلنی به طول 5/3 سانتی‌متر توسط فاز آلی پر ‌شد. حجم داخلی فیبر توخالی توسط محلول اسید سولفوریک‌ به عنوان محلول پذیرنده پر گردید. فیبر به داخل 5 میلی‌لیتر از نمونه آبی با pH قلیایی غوطه‌ور شده و آنالیت‌ به داخل فاز پذیرنده استخراج گردید. پارامترهای مؤثر بر استخراج سه‌فازی شامل نوع حلال آلی، pH محلول نمونه، غلظت اسید سولفوریک در محلول پذیرنده، مقدار نمک، سرعت همزدن نمونه، دما و زمان استخراج بررسی شدند. در بخش سوم، از تلفیق CD-IMS و روش ریزاستخراج سه‌فازی با دو حلال آلی غیرقابل امتزاج برای اندازه‌گیری ترکیب کلومیپرامین بهره‌برداری شد. در ریز‌استخراج سه‌فازی با دو حلال آلی غیرقابل امتزاج، ابتدا حجم داخلی فیبر توخالی توسط حلال متانول به عنوان فاز پذیرنده پر شد. سپس منافذ فیبر پلی‌پروپیلنی به طول 3 سانتی‌متر توسط فاز آلی (n- دودکان) اشباع گردید. استخراج از سه میلی‌لیتر محلول نمونه آبی با pH بازی صورت گرفت. نمونه‌ پس از استخراج، برای آنالیز به دستگاه CD-IMS تزریق گردید. بمنظور افزایش حساسیت و گزینش پذیری در CD-IMS، از اسید فرمیک، استیک و پروپیونیک به عنوان دوپانت (گاز معرف) استفاده شد. پارامترهای مؤثر بر استخراج شامل غلظت سدیم‌هیدروکسید در محلول نمونه، غلظت نمک، سرعت هم‌زدن محلول نمونه و زمان استخراج مورد بررسی قرار گرفتند. در تحقیق پایانی، با بکارگیری مغز مداد بهبودیافته با روش الکتروشیمیای به عنوان فیبر ریزاستخراج فاز جامد و الکترود کار در ولتامتری پالس تفاضلی آنالیز کلرپرومازین انجام شد. ابتدا مغز مداد (فیبر) در داخل سه‌نظام مداد اتود به‌گونه‌ای قرار داده ‌شد که حدود 12 میلی‌متر از مغز مداد بیرون از قسمت انتهایی مداد اتود قرار گیرد. سپس مداد اتود از طریق سیم مسی به عنوان الکترود کار به دستگاه اتولب متصل شد. فیبر به‌گونه‌ای داخل ظرف آزمایش (سل) قرار داده می‌شود که حدود 9 میلی‌متر از آن داخل محلول بافر قرار گیرد. برای بهبود سطح فیبر، از روش ولتامتری چرخه‌ای در محدوده ولتاژ 3/0- تا 7/1 استفاده شد. پس از انجام عمل بهبودسازی سطح فیبر، استخراج از 5 میلی‌لیتر محلول نمونه حاوی ترکیب مورد آنالیز با pH مشخص صورت گرفت. بعد از گذشت زمان مشخص،‌ فیبر از ظرف نمونه خارج و برای اندازه‌گیری سیگنال، داخل ظرف آزمایش (سل) حاوی بافر با pH مشخص قرار گرفت و ولتامتری پالس تفاضلی در محدوده ولتاژ مشخص اعمال شد. پارامترهای مؤثر بر استخراج شامل غلظت سدیم‌هیدروکسید در محلول نمونه، غلظت نمک، سرعت هم‌زدن محلول نمونه، زمان استخراج و pH بافر محیط اندازه‌گیری سیگنال مطالعه شدند.