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Profa. Dra. Marília Patrão UNIDADE I Bases Analíticas do Laboratório Clínico Objetivos da disciplina: apresentar ao aluno o funcionamento do laboratório, com ênfase nas técnicas e nos procedimentos mais utilizados no âmbito da pesquisa e do diagnóstico. fornecer a fundamentação teórica necessária para o desempenho das atividades laboratoriais. Conteúdo programático: 1. Estrutura física do laboratório 2. Preparo de soluções 3. Principais técnicas experimentais 4. Tópicos de análise laboratorial aplicados à biomedicina Objetivos da disciplina e conteúdo programático Estrutura básica do laboratório: iluminação; sistema de controle de temperatura; bancadas; bancos; pias; equipamentos de proteção coletiva; vidrarias; equipamentos. Particularidades de acordo com o tipo de análise realizada (análises físico- químicas, clínicas, toxicológicas, microbiológicas, bromatológicas, ambientais etc.) Requisitos mínimos para o funcionamento dos laboratórios clínicos: Resolução RDC Nº 302/2005 (portal.anvisa.gov.br). Estrutura do laboratório Vidrarias: utilizadas para acondicionar e transferir as amostras. Vidro borossilicato temperado (Pyrex®): maior dureza e resistência mecânica. Vidrarias e demais recipientes Fonte: Usberco, J.; Salvador, E. Química: volume único. 5. ed. São Paulo: Saraiva, 2002. p. 22.Balões volumétricos Béquer Pipetas Vidrarias apresentam diferentes graus de exatidão e de precisão. Exatidão e precisão das medidas grau de conformidade de uma medida ou aferição ao valor de referência padrão correspondente. grau de variação dos resultados de uma medição ou aferição Fonte: <http://www.unityinstrumentos.com.br/voc e-conhece-a-diferenca-entre-precisao-e- exatidao/> A B C D Precisão: Não Exatidão: Não Precisão: Sim Exatidão: Não Precisão: Não Exatidão: Sim Precisão: Sim Exatidão: Sim Acondicionamento de amostras Recipientes T.C. (to contain) Fonte: <https://www.lojalab.com.br/produto _tubo-de-ensaio-em-ps-pct-com-100-pcs_225> Béquer Tubo de ensaio Fonte: <https://www.laborglas.com.br /produtos/vidrarias-schott/artigos-de- vidros/becker-forma-alta-graduado-berzelius> Microtubo Fonte: <https://www.cirurgicaestilo.com.br /microtubo-qpcr-0-1-ml-low-profile-c-1000- kasvi-k7-1021-p13953/> Acondicionamento de amostras Recipientes T.C. (to contain) Erlenmeyer Fonte: <https://www.indiamart.com /proddetail/erlenmeyer-flask- 15719314033.html> Fonte: <http://www.alpax.com.br/produtos/vidraria /balao-varios-tipos/balao-fundo-chato-ou-redondo-gargalo- curto-com-junta-esmerilhada-intercambiavel> Balão Fonte: <https://www.laborglas.com.br /produtos/vidrarias-laborglas/artigos-de-vidro-em-geral- para-laboratorio/balao-fundo-redondo-com-junta- esmerilhada> Recipientes T.C. (to contain) Balão volumétrico Acondicionamento de amostras Fonte: <https://www.laborquimi.com.br/balao- volumetrico> Proveta Fonte: <https://www.labcomercial.com /ca/material-volumetric/1618-proveta-graduada- 100ml-classe-a.html> Transferência de amostras Recipientes T.D. (to deliver) Bureta Fonte: <https://www.ibdciencia.com/pt/buretas/1154- bureta-graduada-de-vidrio.html> Pipetas Fonte: <https://www.globaltradebr.com.br /pipeta-graduada-classe-a.html> Micropipetas Fonte: <https://www.labnetwork.com.br /especiais/a-importancia-da-pipetagem-nos- processos-analiticos/> Para a realização de um experimento, você precisa de 500 mL de etanol 70% (v/v). Qual das vidrarias abaixo é a mais adequada para se obter esse volume de líquido, por apresentar maior exatidão? a) Béquer. b) Tubo de ensaio. c) Erlenmeyer. d) Proveta. e) Balão volumétrico. Interatividade Para a realização de um experimento, você precisa de 500 mL de etanol 70% (v/v). Qual das vidrarias abaixo é a mais adequada para se obter esse volume de líquido, por apresentar maior exatidão? a) Béquer. b) Tubo de ensaio. c) Erlenmeyer. d) Proveta. e) Balão volumétrico. Resposta Fonte: <http://www.splabor.com.br/produto/balao- volumetrico-com-rolha-de-vidro-vidrolabor/> Amostra experimental: porção representativa da espécie ou do composto a ser analisado. Contém analitos: componentes que terão suas propriedades químicas e/ou físicas determinadas experimentalmente. Exemplo: determinação da glicemia no sangue. Amostra: sangue Analito: glicose Amostras experimentais – definição e principais conceitos Fonte: <https://pixabay.com/pt/sangue-m%C3%A9dica- mol%C3%A9culas-pesquisa-1297583/> Matéria: tudo aquilo que apresenta massa e ocupa lugar no espaço. Amostras experimentais – definição e principais conceitos Constituída por átomos: menor partícula que ainda guarda as características de um elemento químico. conjunto de átomos que têm o mesmo número de prótons em seu núcleo atômico, ou seja, o mesmo número atômico (Z). Fonte: <http://www.universiaenem.com.br/sistema/faces /pagina/publica/conteudo/texto- html.xhtml?redirect=42094048243626879573852594688> Núcleo Próton Nêutron Elétron Substância química: cada molécula ou composto iônico, de ocorrência natural ou artificial, presente em um sistema. Molécula: átomos ligados entre si por meio de ligações covalentes. Ex.: H2O Composto iônico: íons ligados por meio de ligações iônicas. Ex.: NaCl Íons: cátion e ânions. Amostras experimentais – definição e principais conceitos Fonte: <https://pixabay.com/pt/%C3%A1gua- 3d-qu%C3%ADmica-org%C3%A2nica- mol%C3%A9culas-2876275/> Fonte: Usberco, J.; Salvador, E. Química: volume único. 5. ed. São Paulo: Saraiva, 2002. p. 96. Na+ C.l A matéria pode se apresentar pura ou misturada Ex.: água destilada x água com sal. Diferentes propriedades organolépticas. Diferentes pontos de fusão e ebulição. Diferentes densidades etc. Substâncias puras e misturas uma única substância (um único componente) mais de uma substância (mais de um componente) Fonte: <https://pixabay.com/pt/copo- qu%C3%ADmica-completo-glasswares-159176/> Substâncias puras e misturas Substâncias puras simples Substâncias puras compostas Exemplos de substâncias puras Fonte: Usberco, João & Salvador, Edgard. Química: volume único 5. ed. São Paulo : Saraiva, 2002. Mistura homogênea Mistura heterogênea Água e sal Exemplos de misturas Água e areia Propriedades gerais: são propriedades encontradas em toda espécie de matéria. Massa Volume Inércia, impenetrabilidade, divisibilidade, compressibilidade, elasticidade, porosidade. Propriedades da matéria Compressibilidade do ar Fonte: <http://educador.brasilescola.com/>. Massa: medida da quantidade de matéria; determinada em balanças. Propriedades gerais da matéria Fonte: <https://www.gehaka.com.br/ produtos/linha-pesagem/balancas- analiticas/ag200> Balança analítica Valores de massa: expressos em gramas (g), seus múltiplos e submúltiplos. 1 t = 106 g, ou 1.000.000 de gramas. 1 kg = 103 g, ou 1.000 gramas. 1 mg = 10-3 g, ou 0,001 gramas. 1 µg = 10-6 g, ou 0,000001 gramas. 1 ng = 10-9 g, ou 0,000000001 gramas. 1 pg = 10-12 g, ou 0,000000000001 gramas. Volume: expressa a extensão de um corpo em três dimensões: o comprimento, a largura e a altura; determinado com o auxílio de balão volumétrico, pipeta ou proveta. Propriedades gerais da matéria Determinação do volume de sólidos: princípio de Arquimedes Fonte: <https://commons.wikimedia.org /wiki/File:Archimedes-principle.svg> 1 L (litro) = 1 dm3 1 mL = 1 cm3 = 10-3 L 1 µL = 1 mm3 = 10-6 L Propriedades específicas: são propriedades individuais de cada tipo particular de matéria. Organolépticas Temperaturas de mudanças de estado Coeficiente de solubilidade Tenacidade, Dureza, Brilho Densidade Propriedades específicas da matéria Fonte: <https://brasilescola.uol.com.br/ quimica/carvao-diamante-que-os-difere.htm> Temperaturas de mudança de estado Propriedades específicas da matériaFonte: FELTRE, R. Química. Vol. 1. São Paulo: Moderna, 2004. p. 17. Estados de agregação da matéria: grau de agitação das moléculas versus frequência de interações intermoleculares Temperatura (ºC) P.E = 100ºC (temperatura de ebulição) P.F = 0ºC (temperatura de fusão) Gelo + água Gelo + água Neste trecho só existe gelo (sólido), cuja temperatura está subindo. Trecho de fusão: coexistem gelo e água em temperatura constante (0ºC) Neste trecho só existe água (líquido), Cuja temperatura está subindo Neste trecho só existe vapor d´água cuja temperatura está subindo Trecho de ebulição: coexistem água e vapor em temperatura constante (100ºC) Tempo Densidade: Indica a relação entre a massa e o volume ocupado por determinada amostra. Expressa em g/cm3 ou em Kg/m3 Propriedades específicas da matéria d = densidade (g/cm3 ou Kg/m3) m = massa da amostra (g ou Kg) v = volume da amostra (m3 ou cm3) Diferença entre a densidade do algodão e do chumbo Fonte: <http://www.mundovestibular.com.br> Propriedades específicas das substâncias puras, mas não das misturas, apresentam valores fixos e constantes constantes físicas das substâncias puras. Identificação da amostra com base em suas propriedades Substâncias puras Misturas Fonte: USBERCO, J. Química — volume único / João Usberco, Edgard Salvador. 5. ed. reform. — São Paulo: Saraiva, 2002, p.38. Temperaturas de mudanças de estado Sólido Sólido VaporVapor Líquido e vapor Líquido LíquidoSólido e líquido Sólido e líquido Temperatura (ºC) Temperatura (ºC)Líquido e vapor 100 0 A B Uma amostra de líquido foi pesada e seu volume aferido com o auxílio de uma proveta. Assinale a alternativa que indica corretamente a densidade, em g/cm3, desse líquido, considerando que 5 L do mesmo apresentam massa de 4000g: a) 0,08. b) 0,8. c) 8. Interatividade d) 80. e) 800. Uma amostra de líquido foi pesada e seu volume aferido com o auxílio de uma proveta. Assinale a alternativa que indica corretamente a densidade, em g/cm3, desse líquido, considerando que 5 L do mesmo apresentam massa de 4000g: a) 0,08. b) 0,8. c) 8. Resposta d) 80. e) 800. Misturas: amostras constituídas de mais de uma substância química. Misturas: principais características e classificação Dispersões: qualquer disseminação de uma substância (disperso) ao longo de todo o volume de outra (dispersante) Misturas podem ser classificadas em: Soluções Dispersões coloidais Suspensões Misturas: principais características e classificação Nome Diâmetro médio do disperso Número de fases Visualização das fases Separação dos componentes Soluções Entre 0 e 1 nm Uma ----- destilação Coloides Entre 1 e 1000 nm Mais de uma Ultramicroscópio Ultrafiltração ultracentrifugação Suspensões Acima de 1000 nm Mais de uma Olho nu ou microscópio óptico Filtração simples Decantação Fonte: FELTRE, R. Química. Vol. 2. São Paulo: Moderna, 2004. p. 3. Soluções verdadeiras Soluções coloidais Suspensões 1 nm0 1.000 nm Diâmetro das partículas Misturas complexas podem ser, ao mesmo tempo, soluções, coloides e suspensões. Exemplo: sangue Misturas: principais características e classificação Íons (HCO3 -, Na+, K+, Cl-), moléculas (C6H12O6 etc.) estão em solução Proteínas e outras macromoléculas compõem uma dispersão coloidal Células do sangue estão em suspensão Fonte: <https://commons.wikimedia.org /wiki/Blood#/media/File:Blut-EDTA.jpg>. Solução: Mistura homogênea Soluto (disperso) está dissolvido em um solvente (dispergente) Ex.: NaCl (soluto) em água (solvente) Ar atmosférico Ligas metálicas Soluções Fonte: <http://www.professorinterativo.com.br/aval_on_line/ 01_TICs/TIC_20/05_ligacao_metalica.html>. Exemplo de mecanismo de dissolução: camada de solvatação Fonte: FELTRE, Ricardo, - Química V.2 — 5. ed. — São Paulo : Moderna, 2004, p. 6 Soluções Coloides: misturas heterogêneas, com aparência homogênea a olho nu. Dispersões coloidais Disperso Dispersante Nome Exemplos Líquido Gás Aerossol líquido Nevoeiro, neblina Sólido Gás Aerossol sólido Poeira, fumaça Gás Líquido Espuma Espuma de sabão Líquido Líquido Emulsão Leite Sólido Líquido Sol Solução de amido Gás Sólido Espuma sólida Pedra pomes Líquido Sólido Emulsão sólida Manteiga Sólido Sólido Sol sólido Ligas e vidros Classificação dos coloides Leite visto ao microscópio Fonte: ANDREAS, N. et al. Early Human Development vol. 91, n. 11, 2015. Dispersões coloidais Fase sol: coloides apresentam aspecto líquido. Fase gel: coloides apresentam aspecto sólido. Pectização ou coagulação: transição sol gel; adiciona-se disperso. Peptização: transição gel sol; adiciona-se dispersante. Fonte: <https://commons.wikimedia.org/w/index.php?search=sol+gel&title =Special%3ASearch&go=Go#/media/File:SolGel4.png Coloides micelares: disperso com característica anfipática (uma mesma molécula apresenta uma região polar e uma região apolar). Dispersões coloidais Fonte: <https://pixabay.com/pt/micelas- lipossomas-35724/>. Grande ocorrência nos organismos vivos Novas tecnologias (ex.: medicamentos) Membrana plasmática: bicamada lipídica Fonte: <https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=13731628>. Efeito Tyndall: dispersão da luz pelas partículas coloidais, o que permite a visualização, a olho nu, do trajeto da luz. Dispersões coloidais Fonte: https://pixabay.com/pt/floresta- raios-de-sol-%C3%A1rvores-56930/ Teste de Tyndall 1. Solução 2. Coloide Fonte: <http://www.mundoeducacao.com/ quimica/efeito-tyndall.htm> 1 2 Movimento Browniano: movimento aleatório das partículas do disperso, que estão constantemente se chocando com as partículas do dispersante em uma solução coloidal. Garante que não haja precipitação espontânea do disperso. Dispersões coloidais Fonte: http://www.astropt.org/2014/04/09/movimento-browniano/ Suspensões: mistura heterogênea, fases facilmente identificáveis (olho nu ou ao microscópio óptico). Disperso precipita espontaneamente potencial zeta: força de repulsão entre as partículas do disperso. Quanto maior, mais lentamente ocorre a precipitação. Suspensões Velocidade de hemossedimentação (VHS) Fonte: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Velocidade_de_hemossedimenta%C3%A7% C3%A3o#/media/File:Esrrack_350px.jpg>. Um medicamento é constituído por uma mistura heterogênea, na qual as partículas do disperso são um agregado de macromoléculas com diâmetro entre 10Å e 1000Å. Sabendo que 1Å (angstrom) corresponde a 10-10 m, o medicamento acima é: a) Uma substância pura. b) Uma mistura homogênea. c) Uma solução. d) Uma dispersão coloidal. e) Uma suspensão. Interatividade Um medicamento é constituído por uma mistura heterogênea, na qual as partículas do disperso são um agregado de macromoléculas com diâmetro entre 10Å e 1000Å. Sabendo que 1Å (angstrom) corresponde a 10-10 m, o medicamento acima é: a) Uma substância pura. b) Uma mistura homogênea. c) Uma solução. d) Uma dispersão coloidal. e) Uma suspensão. Resposta Fenômenos físicos: não há alteração da estrutura íntima da matéria. Exemplo: mudanças de estado físico da água. Fenômenos químicos: ocorre alteração da estrutura íntima da matéria reações químicas. Exemplo: reações de hidrólise. Existem experimentos que envolvem reações químicas (exemplo: reações enzimáticas) e outros que envolvem apenas fenômenos físicos (exemplo: processos de separação de misturas). Processos químicos e físicos no laboratório Reações químicas: transformações nas quais ocorre alteração qualitativa na composição de uma ou mais espécies químicas. Reações enzimáticas: ocorrem na presença de enzimas (catalisam a reação). Processos químicos Fitas reagentes para análise de urina Fonte: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/23/Urine_trouble_-_BU_sang_nitrite_leucocyte.jpg>. Processosfísicos no laboratório: mudanças de estado físico, dissolução, diluição, separação e leitura de amostras, processos de separação de misturas etc. Durante o processo, não há alteração dos componentes (não há alteração da estrutura íntima da matéria). Processos físicos conjunto de técnicas utilizadas para se separar os componentes de uma mistura Análise imediata ou desdobramento. Principais técnicas para a separação dos componentes de uma suspensão: Processos de separação de misturas Suspensão Principais técnicas usadas no laboratório sólido-sólido catação, ventilação, levigação, flotação, separação magnética, cristalização fracionada, dissolução fracionada, fusão fracionada e sublimação sólido-líquido decantação, centrifugação, filtração simples e filtração a vácuo líquido-líquido decantação gás-sólido decantação e filtração Principais técnicas para a separação dos componentes de uma solução: Principais técnicas para a separação dos componentes de um coloide: ultracentrifugação, a ultrafiltração, a diálise, a eletroforese e a floculação. Processos de separação de misturas Solução Principais técnicas usadas no laboratório sólido-líquido evaporação, destilação e cromatografia líquido-líquido destilação fracionada, cromatografia gás-gás Liquefação fracionada, adsorção, cromatografia Técnicas que não são utilizadas no laboratório: Catação: separação de sólidos com as mãos ou com o uso de algum instrumento. Exemplo: separação de recicláveis do lixo comum. Ventilação: separação de componentes com diferentes densidades, a partir da exposição da amostra a uma corrente de ar. Exemplo: separação das folhas entre os grãos de café, na lavoura. Levigação: separação de componentes com diferentes densidades, a partir da exposição da amostra a uma corrente de água. Exemplo: garimpo. Processos de separação: suspensões sólido-sólido Flotação: adição de líquido de densidade intermediária a uma mistura de sólidos. Peneiração: separação de sólidos de diferentes diâmetros com uma peneira. Separação magnética: separação de metal de uma mistura de sólidos com um ímã. Processos de separação: suspensões sólido-sólido Exemplo: separação de areia e serragem Fonte: <https://www.colegioweb.com.br/substancias-e-misturas/separacao-de-misturas.html>. Cristalização fracionada: separação de sólidos com diferentes coeficientes de solubilidade. Processo muito utilizado em engenharia química. Dissolução fracionada: apenas um componente da mistura de sólidos é solúvel em determinado soluto. Exemplo: separação de areia e açúcar. Fusão fracionada/liquefação fracionada: separação de substâncias com diferentes temperaturas de fusão. Sublimação: quando um dos componentes da mistura sublima. Processos de separação: suspensões sólido-sólido Decantação sólido-líquido: o componente líquido de uma mistura sólido-líquido é vertido em outro recipiente. Sifonação: separação do líquido é feita com o auxílio de um sifão. Processos de separação: suspensões sólido-líquido Fonte: <https://commons.wikimedia.org /wiki/Category:Decantation#/media/File:Dekantacja_schemat.svg>. Centrifugação: separação com o uso de uma centrífuga aplicação de força centrífuga sobre a amostra, com sedimentação do disperso. Ultracentrifugação: utilizada para separar coloides, promove centrifugação a altas velocidades. Processos de separação: suspensões sólido-líquido e coloides Fonte: <https://commons.wikimedia.org/wiki/Centrifuge#/media/File:Tabletop_centrifuge.jpg>. Filtração simples: separação do disperso sólido com o uso de um papel de filtro. Filtração a vácuo: sistema de filtração é submetido a vácuo. Ultrafiltração: utilização de filtros com poros diminutos (0,1 nm a 1 µm) para a separação de coloides. Processos de separação: suspensões sólido-líquido e coloides Fontes: <https://commons.wikimedia.org/wiki/ Category:Filtration#/media/File:Cold_ Filtration_(with_stirring_rod).jpg>. <https://commons.wikimedia.org/wiki/ Category:Vacuum_filtration#/media/Fi le:CNX_Chem_04_05_filter.jpg>.Simples A vácuo Decantação líquido-líquido: realizada com o auxílio de um funil de decantação. Processos de separação: suspensões líquido-líquido Fonte: https://www.infoescola.com/materiais-de- laboratorio/funil-de-bromo/ Evaporação: solvente evapora, restando apenas o soluto sólido no recipiente. Exemplo: salinas. Destilação simples: separação baseada nas diferenças da temperatura de ebulição dos componentes de uma solução de sólido em líquido. Processos de separação: soluções Processos de separação: soluções Fonte: Adaptado de: USBERCO, J. Química — volume único / João Usberco, Edgard Salvador. 5. ed. reform. — São Paulo: Saraiva, 2002, p.45. Termômetro Saída de água Tubo externo Condensador Balão de destilação com mistura Tela de amianto Bico de Bunsen Tripé Entrada de água Erlenmeyer com líquido destilado Destilação fracionada: separação de componentes de uma solução de líquidos de diferentes temperaturas de ebulição. Processos de separação: soluções Fonte: USBERCO, J. Química — volume único / João Usberco, Edgard Salvador. 5. ed. reform. — São Paulo: Saraiva, 2002, p.45. Coluna de fracionamento Termômetro Saída de água Entrada de água Líquido destilado Aqueci- mento Diálise: duas soluções, de concentrações diferentes, atravessam uma membrana semipermeável que retêm as partículas em diâmetro coloidal. Processos de separação: coloides Fonte: <https://www.thermofisher.com/br/en/home/life-science/protein- biology/protein-biology-learning-center/protein-biology-resource- library/pierce-protein-methods/dialysis-methods-protein-research.html> Floculação: adição de agentes coagulantes (sulfato de alumínio ou cloreto férrico) a uma dispersão coloidal faz com que as partículas em diâmetro coloidal coagulem, formando flocos macroscópicos ao redor do agente coagulante, o que permite que sejam retirados da amostra. Processos de separação: coloides Fonte: <https://www.resumov.com.br/provas/enem-2015/q89/>. Água suja Floculação Precipitação Você precisa obter água pura a partir de uma solução salina. Qual das técnicas abaixo é a mais adequada para esse fim? a) Decantação. b) Filtração. c) Destilação. d) Centrifugação. e) Ultrafiltração. Interatividade Você precisa obter água pura a partir de uma solução salina. Qual das técnicas abaixo é a mais adequada para esse fim? a) Decantação. b) Filtração. c) Destilação. d) Centrifugação. e) Ultrafiltração. Resposta ATÉ A PRÓXIMA!
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