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Prof. Dr. Luiz Carlos MATERIAL COMPLEMENTAR Métodos Instrumentais de Análises A linearidade é a capacidade de uma metodologia analítica de demonstrar que os resultados obtidos são, diretamente, proporcionais à concentração do analito na amostra, dentro de um intervalo especificado (faixa de linearidade). Linearidade e curva de calibração Fonte: autoria própria. BPF (RDC 17 16/04/2010) cita que os medicamentos devem passar por análises que determinam a pureza e a impureza dos princípios ativos, determinados em bula, dentre outras análises que asseguram a qualidade. Os padrões empregados podem ser considerados como a substância que se pretende avaliar a qualidade (por meio de uma análise química ou instrumental), com um elevado grau de pureza e estabilidade, e que irão resultar em dados analíticos confiáveis (estatisticamente). São exemplares de fármacos, impurezas, produtos de degradação, reagentes bem caracterizados e cujo valor é aceito sem referência a outros padrões. São considerados padrões de referência oficiais todos os que sejam adquiridos com a certificação de uma farmacopeia (USP, FB, BP, etc.). Padrão de referência Substância de fácil obtenção, purificação, dessecação e conservação. Apresenta estabilidade. Impurezas devem ser facilmente identificáveis em ensaios qualitativos conhecidos. Teor de impurezas não superior a 0,01 – 0,02%. Elevada solubilidade (alto Ks). Elevado peso molecular. Sólido. Possuir processos analíticos rigorosos e validados, documentados e assegurados. Padrões primários Padrões de referência farmacopeicos e primários: USP, FB, BP, EP (padrão EDQM) e JP. Padrões de referência não farmacopeicos e primários: TRC, Clearsynth, LGC, TLC, PGS e ChromaDex. Sites: https://www.edqm.eu/en/ph-eur-reference-standards-orders-catalogue https://www.usp.org/reference-standards https://www.clearsynth.com/en/ Exemplos Fonte: https://www.clearsynth.com/en/ Fonte: https://www.clearsynth.com/en/ Obtidos de laboratórios não certificados e padronizados com o auxílio de um padrão de referência primário. São considerados como padrão de trabalho. Apresentam: Metodologia básica de análise; Estudo de estabilidade; Não demandam de processos rigorosos de produção e controle. Padrão secundário Fonte: https://www.sigmaaldrich.com/analy tical-chromatography/analytical- standards/certified- reference/pharmaceutical- secondary/coa-updates.html Será obtida por meio de calibração por padronização interna ou externa, e resultará em uma expressão matemática. Padronização externa: serão definidas as concentrações do padrão de referência (substância que se pretende analisar – analito) a partir de diluições seriadas. A análise das diferentes concentrações do padrão resultarão em uma variação proporcional no resultado da análise (sinal analítico). Faixa de linearidade Fonte: http://bcortez.files.wordpress.com/2008/08/espectrofotometria-uv-vis-seg-sem.pdf. Autor: Bruno L. Cortez de Souza. Padronização externa A absorbância é muito importante, porque ela é, diretamente, proporcional à concentração (c) de espécies absorventes de luz na amostra. Fonte: http://bcortez.files.wordpress.com/2008/08/espectrofotometria -uv-vis-seg-sem.pdf. Autor: Bruno L. Cortez de Souza. É construído um gráfico (curva analítica ou curva de calibração) por meio da relação dos resultados obtidos nas análises (eixo y), com as concentrações utilizadas (eixo x). O ajuste da curva de calibração é feito por ferramentas estatísticas, onde o nível de significância deve ser de 5%. As duas variáveis (concentração do padrão e resposta da análise) são relacionadas por meio da equação da reta: y = a + b.x Onde: y é a resposta medida de acordo com a finalidade do método; x é a concentração do padrão de referência. A qualidade da curva é avaliada por meio da determinação do coeficiente de correlação (r). O valor de “r” deve ser acima de 0,99. Significa que existe pouquíssima dispersão entre os valores obtidos e uma menor incerteza; além disso, o coeficiente angular (a) deve ser diferente de zero. Avaliação da linearidade Exemplo: dosagem de proteínas Concentração Abs 660 nm (g/L) Abs 1 Abs 2 Abs 3 Média 0,08 0,288 0,28 0,284 0,284 0,16 0,378 0,378 0,378 0,378 0,24 0,469 0,465 0,467 0,467 0,32 0,540 0,543 0,542 0,542 0,4 0,611 0,580 0,596 0,604 Fontes: autoria própria. Padrão interno Conc. Na, ppm INa ILi INa/ILi 0,10 0,11 86 0,001279 0,50 0,52 80 0,006500 1,00 1,8 128 0,014063 5,00 5,9 91 0,064835 10,00 9,5 73 0,130137 Amostra 4,4 95 0,046316 Fonte: autoria própria. Fonte: autoria própria. INTERVALO A espectrofotometria é uma técnica regida por duas leis complementares que, uma vez unidas, dará origem à equação de Lambert-Beer (A = ε.b.c). Sabendo-se da importância desta equação para obtermos as informações a respeito de análises realizadas com este método instrumental, complete a tabela de resultados, a seguir, de forma a expressar os resultados obtidos para a absorbância e a concentração correspondentes: Exercício 1 Parâmetro A ε (L.mol-1.cm-1) b (cm) C (mol.L-1) T (%) Dados x 4800 2,0 y 46,8 Arredondando: A = 0,330 Resolução 3,44 x 10-5 mol.L-1 = c Resolução Efetuou-se uma análise espectrofotométrica empregando um comprimento de onda de 260 nm, utilizando uma curva de calibração para a obtenção da concentração de um fármaco. O analista teve o cuidado de estabelecer o branco adequado e optou por analisar a amostra utilizando a cubeta de vidro e a lâmpada de deutério. A respeito desta análise, podemos afirmar que: a) O analista errou ao empregar a cubeta de vidro para tal comprimento de onda, pois se trata de uma radiação visível. b) O analista errou ao empregar a cubeta de vidro para tal comprimento de onda, pois se trata de uma radiação do tipo ultravioleta. c) O analista errou ao empregar a lâmpada de deutério, pois se trata de uma radiação do tipo ultravioleta. d) O analista errou ao empregar a lâmpada de deutério, pois se trata de uma radiação do tipo visível. e) O analista errou ao empregar o comprimento de onda de 260 nm, pois está na faixa entre as radiações ultravioletas e visíveis. Exercício 2 Análise λ = 260 nm Resolução Fonte: https://estudodacor.wordpress.com/aspectos-fisicos/espectro-da-luz/espectro-2/ Espectrofotometria Resolução UV Visível Lâmpada de deutério Lâmpada de W Espectrofotometria Resolução UV Visível Cubeta Quartzo Cubeta Vidro Plástico Quartzo Efetuou-se uma análise espectrofotométrica empregando um comprimento de onda de 260 nm, utilizando uma curva de calibração para a obtenção da concentração de um fármaco. O analista teve o cuidado de estabelecer o branco adequado e optou por analisar a amostra utilizando a cubeta de vidro e a lâmpada de deutério. A respeito desta análise, podemos afirmar que: a) O analista errou ao empregar a cubeta de vidro para tal comprimento de onda, pois se trata de uma radiação visível. b) O analista errou ao empregar a cubeta de vidro para tal comprimento de onda, pois se trata de uma radiação do tipo ultravioleta. c) O analista errou ao empregar a lâmpada de deutério, pois se trata de uma radiação do tipo ultravioleta. d) O analista errou ao empregar a lâmpada de deutério, pois se trata de uma radiação do tipo visível. e) O analista errou ao empregar o comprimento de onda de 260 nm, pois está na faixa entre as radiações ultravioletas e visíveis. Resposta Um analista efetuou uma análise de varredura de comprimento de onda (l) visando definir a radiação a ser ajustada em um espectrofotômetro. Para tanto, ele preparou um padrão de 0,50 mg/mL e analisou para a faixa visível o comportamento do analito, obtendo os dados a seguir: Qual é o comprimento de onda a ser ajustado no aparelho? Exercício 3 l (nm) A 400 0,121 420 0,234 460 0,256 5000,356 540 0,215 580 0,440 620 0,600 680 0,320 720 0,360 800 0,123 DESVIO INSTRUMENTAL: A lei só é válida para a radiação monocromática, ou seja, para um único comprimento de onda (l). Como minimizar o desvio? Escolher a região onde o é constante na região selecionada (pico de absorção). Resolução Comprimento de onda Concentração A b s o rb â n c ia A b s o rb â n c ia Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química Analítica. Tradução da 8ª ed americana. São Paulo: Ed. Thomson, 2007. Um analista efetuou uma análise de varredura de comprimento de onda (l) visando definir a radiação a ser ajustada em um espectrofotômetro. Para tanto, ele preparou um padrão de 0,50 mg/mL e analisou para a faixa visível o comportamento do analito, obtendo os dados a seguir: Qual é o comprimento de onda a ser ajustado no aparelho? Resposta l (nm) A 400 0,121 420 0,234 460 0,256 500 0,356 540 0,215 580 0,440 620 0,600 680 0,320 720 0,360 800 0,123 Um analista efetuou uma análise de amostra de lipídeos totais (mg/dL), diluída 50 vezes em espectrofotômetro, empregando um comprimento de onda de 560 nm e obteve, como leitura, a absorbância de 0,350. Sabe-se que o método teve montada uma calibração que resultou na equação: Y = 0,654.X + 0,02 Efetuando-se os cálculos devidos é possível observar que esta amostra: a) Apresenta uma concentração de 0,25 mg/dL. b) Apresenta uma concentração de 5,05 mg/dL. c) Apresenta uma concentração de 1,98 mg/dL. d) Apresenta uma concentração de 0,51 mg/dL. e) Apresenta uma concentração de 25,2 mg/dL. Exercício 4 Um analista efetuou uma análise de amostra de lipídeos totais (mg/dL), diluída 50 vezes em espectrofotômetro, empregando um comprimento de onda de 560 nm e obteve, como leitura, a absorbância de 0,350. Sabe-se que o método teve montada uma calibração que resultou na equação: Y = 0,654.X + 0,02 0,350 = 0,654.X + 0,02 0,350 - 0,02 = 0,654.X 0,330 = 0,654.X 0,504 = X Resolução Um analista efetuou uma análise de amostra de lipídeos totais (mg/dL), diluída 50 vezes em espectrofotômetro, empregando um comprimento de onda de 560 nm e obteve, como leitura, a absorbância de 0,350. Sabe-se que o método teve montada uma calibração que resultou na equação: Y = 0,654.X + 0,02 Resolução Um analista efetuou uma análise de amostra de lipídeos totais (mg/dL), diluída 50 vezes em espectrofotômetro, empregando um comprimento de onda de 560 nm e obteve, como leitura, a absorbância de 0,350. Sabe-se que o método teve montada uma calibração que resultou na equação: Y = 0,654.X + 0,02 Efetuando-se os cálculos devidos é possível observar que esta amostra: a) Apresenta uma concentração de 0,25 mg/dL. b) Apresenta uma concentração de 5,05 mg/dL. c) Apresenta uma concentração de 1,98 mg/dL. d) Apresenta uma concentração de 0,51 mg/dL. e) Apresenta uma concentração de 25,2 mg/dL. Resposta INTERVALO Um analista efetuou uma análise para determinar o teor de vitamina B2 em amostras de suplementos alimentares. Para tanto, optou por empregar o método da adição de padrão, tendo utilizado uma alíquota de 2,0 mL de amostra, seguido de reagente colorimétrico, e diluição a 125 mL. Em uma segunda alíquota de 2,0 mL de amostra foi adicionado 10 mL de padrão de B2 (100 ng/mL), seguido de reagente colorimétrico, e diluição a 125 mL. Após efetuar as leituras no espectrofotômetro ajustado a 260 nm obteve-se a seguinte tabela: Dado: Determine a concentração de amostra. Exercício 5 Alíquota A 1 0,350 2 0,568 Exemplo de análise pelo método de adição de padrão: Resolução Amostra sem padrão Método analítico (equipamento ou reação) A Sinal A (1) Amostra com padrão Método analítico (equipamento ou reação) AP Sinal AP (2) Um analista efetuou uma análise para determinar o teor de vitamina B2 em amostras de suplementos alimentares. Para tanto, optou por empregar o método da adição de padrão, tendo utilizado uma alíquota de 2,0 mL de amostra, seguido de reagente colorimétrico, e diluição a 125 mL. Em uma segunda alíquota de 2,0 mL de amostra foi adicionado 10 mL de padrão de B2 (100 ng/mL), seguido de reagente colorimétrico, e diluição a 125 mL. Após efetuar as leituras no espectrofotômetro ajustado a 260 nm obteve-se a seguinte tabela: Resolução Alíquota A 1 0,350 2 0,568 Resolução Um analista efetuou uma análise para a dosagem de teor de proteínas totais em amostras de diferentes alimentos, apenas trocando as mesmas e mantendo o equipamento e a cubeta de plástico (os mesmos empregados durante a calibração do método). Ao efetuar a análise dos resultados, se observou que, empregando um comprimento de onda de 660 nm (pico de absorção), obteve-se os seguintes resultados: PS: as cubetas foram descartadas a cada análise. Exercício 6 Amostra A 1 0,123 2 0,314 3 1,230 4 0,124 Analisando os resultados, podemos afirmar que ocorreu um problema de: a) Equipamento, pois os resultados sugerem a variação no caminho óptico. b) Cubeta, pois os resultados sugerem a utilização da cubeta de plástico durante a análise. c) Calibração do método, pois as absorbâncias deveriam aumentar para cada nova amostra. d) Branco, pois os valores deveriam ser semelhantes para as amostras. e) Limitação da Lei de Lambert-Beer em uma das amostras. Exercício 6 Equipamentos diferentes levam à alteração no caminho óptico. Todas as análises espectrofotométricas devem ser calibradas, tendo em mente a manutenção de um equipamento. Portanto, ao se variar o equipamento, é necessário refazer o procedimento de calibração. O enunciado indica que foram efetuadas as análises de amostras de diferentes alimentos, porém, em um mesmo equipamento. Logo, não ocorreu a variação no caminho óptico. Análise da alternativa “a” Espectrofotometria Análise da alternativa “b” UV Visível Cubeta Quartzo Cubeta Vidro Plástico Quartzo Durante os procedimentos de calibração do método espectrofotométrico, deverá ocorrer um aumento proporcional da absorbância (lido no aparelho) diante do aumento da concentração do padrão de referência da substância de interesse. A análise realizada foi para as amostras de diferentes alimentos, portanto, não fazem parte das análises da calibração do método. Por sinal, para que se efetue a análise de amostras, já se faz necessário que tenha se dado a calibração do método diante de manutenção do caminho óptico (equipamento e cubeta) e do comprimento de onda (l), referentes ao pico de absorção para a molécula de interesse. Análise da alternativa “c” O branco corresponde à solução contendo todos os componentes previstos na amostra, que será analisada pelo método e na ausência da molécula de interesse. O método (ao ser realizado) necessita, inicialmente, que se elimine a interferência promovida pela absorção de energia, pelas outras moléculas que não estejam presentes na amostra e que não seriam o alvo da determinação. Ao se efetuar a calibração do método, já é previsto a definição do branco, a ser empregado no início de toda e qualquer análise espectrofotométrica. Análise da alternativa “d” O limite quantitativo para a Lei de Lambert-Beer é igual a absorbância 1,000. Valores superiores devem ser desconsiderados, pois promovem um desvio na proporcionalidade entre a absorbância e a concentração. Análise da alternativa “e” Amostra A 1 0,123 2 0,314 3 1,230 4 0,124 Fonte: autoria própria. Analisando os resultados, podemos afirmar que ocorreu um problema de: a) Equipamento, pois os resultados sugerem a variação no caminho óptico. b) Cubeta, pois os resultados sugerem a utilização da cubeta de plástico durante a análise. c) Calibração do método, pois as absorbâncias deveriam aumentar para cada nova amostra. d) Branco, pois os valores deveriam ser semelhantes para as amostras. e) Limitação da Lei de Lambert-Beerem uma das amostras. Resposta INTERVALO Ao efetuar uma separação por CCD para a caracterização de fármacos deveriam ser observadas duas manchas cromatográficas. Entretanto, apenas uma mancha se mostrou visível ao final da corrida cromatográfica. Indique a alternativa que melhor resolveria esta situação, de forma a permitir a identificação das duas moléculas: a) Trocar a placa por um material apolar, por ter maior afinidade química com o fármaco. b) Trocar a fase móvel por hexano, como forma de aumentar a interação com a placa. c) Aumentar a temperatura da corrida, como forma de acelerar a velocidade de deslocamento da molécula pela placa. d) Efetuar a revelação por radiação IV (infravermelha), por se tratar de uma reação química que torna as manchas mais escurecidas por oxidação da placa. e) Efetuar a revelação por luz UV, pois as manchas de moléculas de vários fármacos tornam-se visíveis, apenas quando expostas a este tipo de revelador físico. Exercício 7 Resolução Distância máxima percorrida pelo solvente Eluente Ponto indicando a distância percorrida pelo soluto, antes de ser adsorvido pela placa Vapor saturado do solvente no interior da câmara impede que ocorra a evaporação do eluente da superfície da placa e auxilia no mecanismo de retenção pela placa. Os solventes são adsorvidos pela placa e ocorrerá a interação entre o soluto (amostra) e a placa de sílica. Fonte: https://br.pinterest.com/pin/141652350754982182/ A placa delgada é a fase estacionária deste processo cromatográfico, e é constituída de sílica-gel ou alumina, que, por sua vez, apresentam uma alta polaridade. O solvente começa a ser absorvido pela placa, dissolvendo os solutos na linha de base. Os compostos presentes, então, tendem a ser arrastados para o alto da placa, juntamente com o solvente. De acordo com a interação estabelecida entre o soluto e a placa, o tempo de retenção aumentará devido a uma forte adsorção que ocorrerá desta molécula de soluto na placa. Resolução Fonte: https://brasilescola.uol. com.br/quimica/silicon e-constituicao- aplicacoes.htm Resolução Revelação da placa Luz UVVapor de iodo A maioria dos compostos orgânicos são incolores. Com base nisto, um processo de revelação deve ser realizado, para que se possa identificar as manchas correspondentes aos compostos presentes na(s) amostra(s). Exemplos: Fontes: acervo pessoal. Resolução Ao efetuar uma separação por CCD para a caracterização de fármacos deveriam ser observadas duas manchas cromatográficas. Entretanto, apenas uma mancha se mostrou visível ao final da corrida cromatográfica. Indique a alternativa que melhor resolveria esta situação, de forma a permitir a identificação das duas moléculas: a) Trocar a placa por um material apolar, por ter maior afinidade química com o fármaco. b) Trocar a fase móvel por hexano, como forma de aumentar a interação com a placa. c) Aumentar a temperatura da corrida, como forma de acelerar a velocidade de deslocamento da molécula pela placa. d) Efetuar a revelação por radiação IV (infravermelha), por se tratar de uma reação química que torna as manchas mais escurecidas por oxidação da placa. e) Efetuar a revelação por luz UV, pois as manchas de moléculas de vários fármacos tornam-se visíveis, apenas quando expostas a este tipo de revelador físico. Resposta A seguir, temos o cromatograma típico da separação de três tipos de tocoferóis de amora-preta (Rubus sp.), por HPLC, com coluna de fase reversa e detector de fluorescência: Exercício 8 Fonte: CHIM, 2008. Analise os picos I, II e III, e faça a correlação deles com os três tipos de moléculas de tocoferol, mostradas a seguir: Exercício 8 Fonte: CHIM, 2008. FASE NORMAL: Fase estacionária polar; Fase móvel apolar (n-alcanos, clorofórmio, acetato de etila); Solutos neutros; ↑polaridade soluto, ↑tempo de retenção; Mecanismo retenção: adsorção. FASE REVERSA (inverso): Fase estacionária apolar (C18); Fase móvel polar (tampões, água, metanol, acetonitrila, THF); Solutos apolares, não iônicos; ↑polaridade fase móvel, ↑tempo de retenção; Mecanismo retenção: partição. Resolução Molécula de maior polaridade (menor número de radicais e grupos polares), que deverá apresentar menor interação com a coluna de fase reversa e, portanto, apresentará menor tempo de retenção. Resolução Fonte: CHIM, 2008. Resolução Maior interação Fonte: CHIM, 2008. Resolução Menor interação Fonte: CHIM, 2008. Resposta δ-tocoferol γ-tocoferol α-tocoferol Fonte: CHIM, 2008. ATÉ A PRÓXIMA!
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