determinação de cobre em preparações homeopáticas utilizando

INSTITUTO HAHNEMANNIANO DO BRASIL
DEPARTAMENTO DE ENSINO
Curso de Pós-Graduação Lato sensu em Homeopatia
Área de Concentração: Farmácia
MONOGRAFIA
Determinação de cobre em preparações homeopáticas utilizando
espectroscopia de emissão óptica e espectrometria de massa com
plasma indutivamente acoplado (ICP-OES e ICP-MS)
RAQUEL NOGUEIRA
Rio de Janeiro
2010
INSTITUTO HAHNEMANNIANO DO BRASIL
DEPARTAMENTO DE ENSINO
Curso de Pós-Graduação Lato sensu em Homeopatia
Área de Concentração: Farmácia
MONOGRAFIA
Determinação de cobre em preparações homeopáticas utilizando
espectroscopia de emissão óptica e espectrometria de massa com
plasma indutivamente acoplado (ICP-OES e ICP-MS)
RAQUEL NOGUEIRA
Monografia
submetida
como
requisito parcial para obtenção do
certificado de conclusão de curso
de Pós graduação lato sensu em
Homeopatia área Farmácia.
Rio de Janeiro
2010
N778d
Nogueira, Raquel
Determinação de cobre em preparações homeopáticas
utilizando espectroscopia de emissão óptica e espectrometria de
massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES E ICP-MS)/
Raquel Nogueira. – Rio de Janeiro: Instituto Hahnemanniano do
Brasil, 2010.
ix, 38f. il. color.; 30 cm.
Orientador: Ilídio Afonso
1. Farmácia. 2. Metais . 3. Controle de qualidade. I. Título.
INSTITUTO HAHNEMANNIANO DO BRASIL
DEPARTAMENTO DE ENSINO
Curso de Pós-Graduação Lato sensu em Homeopatia
Área de Concentração: Farmácia
MONOGRAFIA
Determinação de cobre em preparações homeopáticas utilizando
espectroscopia de emissão óptica e espectrometria de massa com
plasma indutivamente acoplado (ICP-OES e ICP-MS)
RAQUEL NOGUEIRA
MONOGRAFIA APROVADA EM____/____/____
________________________________________
Instituto Hahnemanniano do Brasil
Ilídio Ferreira Afonso - Mestre
ORIENTADOR
________________________________________
Instituto Hahnemanniano do Brasil
Carmelinda Monteiro Costa Afonso - Mestre
Coordenadora
AGRADECIMENTOS
Gostaria de agradecer ao orientador Ilídio Afonso.
Ao Luiz e à Maria Luisa, da Sanatus Homeopatia em Petrópolis, agradeço a
cordialidade e a boa vontade em preparar as matrizes homeopáticas utilizadas
nesta monografia.
Um agradecimento especial à equipe do Laboratório de Análise Inorgânica do
Inmetro, especialmente Lindomar Augusto dos Reis, Monique Gonçalves de
Mello, Maria Cristina Baptista Quaresma e Rodrigo Caciano de Sena, que me
deram total suporte para a realização da parte prática deste trabalho.
RESUMO
A presente monografia descreve os resultados dos testes laboratoriais
realizados com a finalidade de realizar o doseamento de cobre em matrizes
homeopáticas (3 CH a 12 CH) por ICP-OES e ICP-MS, os quais são métodos
analíticos de alta sensibilidade para determinação de metais.
Palavras chave:
Medicamentos homeopáticos, cobre, controle de qualidade, espectroscopia de
emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES), espectrometria
de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS).
ABSTRACT
This monograph describes the results of the laboratorial studies performed to
quantify cupper in homeopathic matrixes (3 CH to 12 CH) using ICP-OES and
ICP-MS, which are very sensitive techniques for metal analysis.
Key words:
Homoeopathic medicine, cupper, quality control, inductively coupled plasma
optical emission spectroscopy (ICP-OES), inductively coupled plasma mass
spectrometry (ICP-MS).
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Plasma indutivamente acoplado ................................................................................... 9
Figura 2 - Matrizes homeopáticas de cobre (3 CH, 4 CH, 5 CH, 6 CH, 9 CH e 12 CH) ............. 15
Figura 3 - ICP-OES Ultima 2 (Horiba Jobin Yvon) com nebulizador ultrassônico U60000AT+
(Cetac Technologies) .................................................................................................................. 19
Figura 4 - ICP-MS Elan DRC II (Perkin Elmer) ........................................................................... 19
Figura 5 - Sistema de digestão assistido por microondas Multiwave 300 (Anton Paar)............. 21
Figura 6 - Etapas de preparo das amostras para ICP-MS (experimento 2) ............................... 24
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Concentrações de analito nas diluições centesimais e decimais Hahnemannianas .. 3
Tabela 2 - Exemplos de princípios ativos de origem mineral (metais e sais metálicos) utilizados
na homeopatia ............................................................................................................................... 6
Tabela 3 - Comparação entre técnicas de ICP-OES da literatura e técnica empregada para as
análises de cobre no Inmetro ...................................................................................................... 12
Tabela 4 - Comparação entre técnicas de ICP-MS da literatura e técnica empregada para as
análises de cobre no Inmetro ...................................................................................................... 13
Tabela 5 - Programação do forno de microondas para digestão de amostras para análise por
ICP-MS ........................................................................................................................................ 20
Tabela 6 - Resumo do preparo farmacotécnico das matrizes homeopáticas e do preparo
laboratorial para leitura no ICP-OES e ICP-MS .......................................................................... 22
Tabela 7 - Curva de calibração de cobre .................................................................................... 26
Tabela 8 - Resultados do ICP-MS para matrizes 5 CH e 12 CH e etanol (absoluto e 70%) ...... 27
Tabela 9 - Preparo gravimétrico de matrizes líquidas para ICP-MS (1. experimento) ............... 29
Tabela 10 - Preparo gravimétrico de triturado (3 CH) para ICP-MS (1. experimento) ............... 29
Tabela 11 - Ordem de preparo das amostras para leitura no ICP-MS (2. experimento) ............ 30
Tabela 12 - Preparo das amostras para leitura no ICP-MS (2. experimento) ............................ 31
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS
CH: Diluição centesimal Hahnemanniana
DH: Diluição decimal Hahnemanniana
ICP-OES: Espectroscopia de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado
ICP-MS: Espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado
SUMÁRIO
AGRADECIMENTOS .................................................................................................................... v
RESUMO .......................................................................................................................................vi
ABSTRACT .................................................................................................................................. vii
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................... viii
LISTA DE TABELAS ................................................................................................................... viii
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS ................................................................. viii
SUMÁRIO ......................................................................................................................................ix
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................................... 1
1.1 EMBASAMENTO DO TRABALHO ..................................................................................... 1
1.2 OBJETIVO ........................................................................................................................... 7
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................................... 8
2.1 DOSEAMENTO DE METAIS EM BAIXAS CONCENTRAÇÕES........................................ 8
2.1.1 TÉCNICAS ANALÍTICAS PARA DOSEAMENTO DE METAIS ................................... 8
2.1.2 PREPARO DE AMOSTRAS....................................................................................... 10
2.1.3 DETERMINAÇÃO DE COBRE: TRABALHOS NA LITERATURA ............................. 11
3 MATERIAIS E MÉTODOS ....................................................................................................... 14
3.1 ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO ...................................................... 14
3.2 AMOSTRAS, REAGENTES E MATERIAIS ...................................................................... 14
3.2.1 AMOSTRAS DE MATRIZES HOMEOPÁTICAS DE COBRE .................................... 14
3.2.2 REAGENTES ............................................................................................................. 16
3.2.3 MATERIAIS ................................................................................................................ 17
3.2.3.1 DESCONTAMINAÇÃO DE FRASCOS E VIDRARIAS ....................................... 17
3.3 EQUIPAMENTOS ............................................................................................................. 17
3.3.1 ICP-OES ..................................................................................................................... 17
3.3.1.1 Princípios de funcionamento do ICP-OES .......................................................... 17
3.3.1.2 ICP-OES: Condições testadas ............................................................................ 17
3.3.1.3 Dados sobre o nebulizador ultrassônico (USN) com membrana de desolvatação
acoplado ao ICP-OES ..................................................................................................... 18
3.3.1.4 Etapas de uso do ICP-OES................................................................................. 18
3.3.2 ICP-MS ....................................................................................................................... 19
3.3.2.1 ICP-MS: Condições testadas .............................................................................. 19
3.3.2.2 Etapas de uso do ICP-MS ................................................................................... 19
3.3.3 OUTROS EQUIPAMENTOS ...................................................................................... 20
3.3.3.1 Balança analítica ................................................................................................. 20
3.3.3.2 Purificador de água ............................................................................................. 20
3.3.3.3 Estufa .................................................................................................................. 20
3.3.3.4 Sistema de digestão de amostras assistido por microondas .............................. 20
3.3.3.5 Banho seco.......................................................................................................... 21
3.4 PREPARO DE AMOSTRAS DE MATRIZES HOMEOPÁTICAS PARA LEITURA POR
ICP-OES E ICP-MS ................................................................................................................. 21
3.4.1 Experimento no ICP-OES ......................................................................................... 23
3.4.2 Experimento 1 no ICP-MS......................................................................................... 23
3.4.3 Experimento 2 no ICP-MS......................................................................................... 23
3.5 CÁLCULOS PARA CURVA DE CALIBRAÇÃO DE COBRE ............................................ 26
3.6 DETERMINAÇÃO DOS LIMITES DE DETECÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DOS
EQUIPAMENTOS.................................................................................................................... 26
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................................. 27
4.1 EXPERIMENTO NO ICP-OES .......................................................................................... 27
4.1.1 RESUMO DO PROCEDIMENTO UTILIZADO ........................................................... 27
4.1.2 RESULTADOS E DISCUSSOES ............................................................................... 27
4.2 EXPERIMENTO 1 NO ICP-MS ......................................................................................... 28
4.2.1 RESUMO DO PROCEDIMENTO UTILIZADO ........................................................... 28
4.2.2 RESULTADOS E DISCUSSOES ............................................................................... 30
4.3 EXPERIMENTO 2 NO ICP-MS ......................................................................................... 30
4.3.1 RESUMO DO PROCEDIMENTO UTILIZADO ........................................................... 30
4.3.2 RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................... 34
5 CONCLUSÕES ........................................................................................................................ 35
REFERÊNCIAS ........................................................................................................................... 37
1 INTRODUÇÃO
1.1 EMBASAMENTO DO TRABALHO
A homeopatia baseia-se no uso de medicamentos diluídos (ou ultra-diluídos) e
dinamizados. A dinamização é uma etapa essencial no preparo, uma vez que é
diretamente
responsável
pela
energização
e
efeito
do
medicamento
homeopático. Quanto mais diluído e dinamizado for o medicamento
homeopático, maior é a sua energia.
Os métodos de preparo de medicamentos homeopáticos são: método
Hahnemanniano, método Korsakoviano e método de Fluxo Contínuo. Para o
método Hahnemanniano, existem as escalas Centesimal Hahnemanniana
(CH), Decimal Hahnemanniana (DH) e Cinquenta Milesimal (LM) (F.H.B. II ed.).
A escala Centesimal Hahnemanniana, a qual foi desenvolvida pelo próprio
Hahnemann, criador da homeopatia, consiste em realizar diluições centesimais
(1 parte para 100 partes ou 1 parte + 99 partes) e dinamizá-las por sucussão
(100 batidas) ou trituração (3 etapas de 20 minutos), para misturas líquidas e
sólidas, respectivamente. Assim, a 1 CH consiste em uma mistura de 1 parte
da substância de interesse (ativo) com 99 partes de insumo inerte, seguida de
dinamização. Do mesmo modo, a 2 CH consiste em uma mistura de 1 parte da
1 CH com 99 partes de insumo inerte e posterior dinamização.
Algumas diferenças no preparo são necessárias dependendo da solubilidade
do ativo em etanol, água ou suas misturas. Caso o ativo seja solúvel, todas as
potências serão líquidas. Da 1 CH até a 3 CH será necessário observar a
alcoolatura do solvente para evitar precipitação. Se o ponto de partida de
preparo do medicamento homeopático, por exemplo, for uma tintura-mãe (TM)
vegetal (10% de ativo) ou animal (5% de ativo), será necessário respeitar a
alcoolatura da TM até a 3 CH, para evitar precipitações (F. H. B. II ed.). A partir
da 4 CH, no entanto, as matrizes homeopáticas de ativos solúveis serão
normalmente preparadas em álcool a 70%. Vale ressaltar que cada diluição
líquida é dinamizada através da aplicação de 100 sucussões (batidas) feitas
manualmente ou em equipamento.
1
No caso de ativos insolúveis em etanol, água e suas misturas, o preparo da 1
CH até a 3 CH é feito por trituração em gral de porcelana, respeitando-se a
mesma proporção (1 parte de ativo + 99 partes de inerte), sendo a lactose o
insumo inerte normalmente utilizado. O preparo da 4 CH consiste, portanto, em
uma etapa de solubilização, na qual 1 g de 3 CH é adicionado de 80 ml de
água e 20 ml de etanol a 96%, e de dinamização (100 sucussões) (F. H. B. II
ed.) ou ainda na tomada de 1 g de 3 CH, adição de 9 ml de água e 100
sucussões (MNT 3. ed.). A partir da 4 CH, que já está na forma líquida, a 5 CH
é preparada como descrito anteriormente, utilizando-se álcool a 70%.
A escala Decimal Hahnemanniana (DH) segue o mesmo princípio da escala
CH, no entanto utiliza-se 1 g de ativo e 9 g de insumo inerte (1:10). Esta escala
foi criada por Hering, discípulo de Hahnemann, a fim de se obter diluições
intermediárias. Como pode ser visto na tabela 1, a potência 1 CH corresponde
à 2 DH em termos de concentração, mas não podemos perder de vista que a 2
DH passou por duas dinamizações, enquanto a 1 CH foi dinamizada apenas
uma vez.
Como pode ser visto na tabela 1, a partir da 12 CH ou 24 DH não existem
teoricamente mais moléculas nas preparações homeopáticas (o número de
Avogrado 6 x 1023 é zerado na 23 DH, diluição intermediária entre 11 CH e 12
CH).
Uma das complicações desta constatação é a realização do controle de
qualidade de medicamentos homeopáticos. Sabe-se que o controle de
processo da produção de medicamentos farmacêuticos, bem como o controle
de qualidade físico-químico e microbiológico dos mesmos, são etapas
fundamentais para se garantir a qualidade do medicamento. É claro que
atualmente tem sido dada uma grande ênfase ao controle de processo, uma
vez que a qualidade não deve ser verificada somente no “final da linha”, mas
sim ao longo de toda a cadeia produtiva, segundo as Boas Práticas de
Fabricação (GMP). No entanto, o controle de qualidade continua sendo
necessário para verificação da qualidade do medicamento antes da sua
liberação para venda ao consumidor.
2
Tabela
1
-
Concentrações
de
analito
nas
diluições
centesimais
e
decimais
Hahnemannianas
Diluição Hahnemanniana
1 DH
2 DH
1 CH
3 DH
4 DH
2 CH
5 DH
6 DH
3 CH
7 DH
8 DH
4 CH
9 DH
10 DH
5 CH
11 DH
12 DH
6 CH
13 DH
14 DH
7 CH
15 DH
16 DH
8 CH
17 DH
18 DH
9 CH
19 DH
20 DH
10 CH
21 DH
11 CH
22 DH
23 DH
12 CH
24 DH
25 DH
26 DH
13 CH
27 DH
28 DH
14 CH
29 DH
30 DH
15 CH
40 DH
20 CH
60 DH
30 CH
80 DH
40 CH
100 DH
50 CH
120 DH
60 CH
140 DH
70 CH
160 DH
80 CH
180 DH
90 CH
200 DH
100 FC
400 DH
200 FC
Fonte: AFONSO, 2009.
(mg mat-part /
mg dose)
-1
10
-2
10
-3
10
-4
10
-5
10
-6
10
-7
10
-8
10
-9
10
-10
10
-11
10
-12
10
-13
10
-14
10
-15
10
-16
10
-17
10
-18
10
-19
10
-20
10
-21
10
-22
10
-23
10
-24
10
-25
10
-26
10
-27
10
-28
10
-29
10
-30
10
-40
10
-60
10
-80
10
-100
10
-120
10
-140
10
-160
10
-180
10
-200
10
-400
10
Concentração
ppm (µg matpart / g dose)
5
10
4
10
3
10
2
10
1
10
0=
10 1
-1
10
-2
10
-3
10
-4
10
-5
10
-6
10
-7
10
-8
10
-9
10
-10
10
-11
10
-12
10
-13
10
-14
10
-15
10
-16
10
-17
10
-18
10
-19
10
-20
10
-21
10
-22
10
-23
10
-24
10
-34
10
-54
10
-74
10
-94
10
-114
10
-134
10
-154
10
-174
10
-194
10
-394
10
ppb (µg matpart / kg dose)
8
10
7
10
6
10
5
10
4
10
3
10
2
10
1
10
0
10
-1
10
-2
10
-3
10
-4
10
-5
10
-6
10
-7
10
-8
10
-9
10
-10
10
-11
10
-12
10
-13
10
-14
10
-15
10
-16
10
-17
10
-18
10
-19
10
-20
10
-21
10
-31
10
-51
10
-71
10
-91
10
-111
10
-131
10
-151
10
-171
10
-191
10
-391
10
mols
23
(6,02 x 10 )
22
6,02 x 10
21
6,02 x 10
20
6,02 x 10
19
6,02 x 10
18
6,02 x 10
17
6,02 x 10
16
6,02 x 10
15
6,02 x 10
14
6,02 x 10
13
6,02 x 10
12
6,02 x 10
11
6,02 x 10
10
6,02 x 10
9
6,02 x 10
8
6,02 x 10
7
6,02 x 10
6
6,02 x 10
5
6,02 x 10
4
6,02 x 10
3
6,02 x 10
2
6,02 x 10
1
6,02 x 10
0
6,02 x 10
-1
6,02 x 10
-2
6,02 x 10
-3
6,02 x 10
-4
6,02 x 10
-5
6,02 x 10
-6
6,02 x 10
-7
6,02 x 10
-17
6,02 x 10
-37
6,02 x 10
-57
6,02 x 10
-77
6,02 x 10
-97
6,02 x 10
-117
6,02 x 10
-137
6,02 x 10
-157
6,02 x 10
-177
6,02 x 10
-377
6,02 x 10
3
As altas diluições empregadas na homeopatia, ou seja, as baixas
concentrações de analitos presentes nas formulações homeopáticas, tornam
difícil a quantificação dos princípios ativos nestas preparações.
Segundo a Farmacopéia Homeopática Brasileira II ed., o controle de qualidade
de preparações homeopáticas baseia-se nos testes físico-químicos e
microbiológicos descritos nas monografias dos princípios ativos e dos insumos
inertes. O prazo de validade destas preparações, inclusive, baseia-se
fortemente na validade dos insumos inertes.
No Reino Unido e no restante da União Européia, os medicamentos
homeopáticos devem atender à legislação para medicamentos. Existe um
procedimento simplificado para registro para produtos homeopáticos medicinais
suficientemente diluídos (mínimo 1:10.000), destinados ao uso externo ou oral,
e para os quais não seja declarada eficácia. Neste caso, os fabricantes
precisam demonstrar qualidade e segurança, mas não eficácia. No caso de
preparações homeopáticas administradas parenteralmente, que não sejam
suficientemente diluídas ou para os quais seja feita declaração de eficácia,
devem ser atendidas as mesmas exigências para medicamentos convencionais
(AFONSO, 2009; BARNES, 2003).
Segundo o Anexo I da RDC 67/2007 da Agência Nacional de Vigilância
Sanitária, os medicamentos homeopáticos são excluídos dos controles de que
trata o item 9 (Controle de Qualidade de Preparações Magistrais e Oficinais),
enquanto segundo o Anexo V, item 9.2., o controle de qualidade dos insumos
ativos será estabelecido respeitando-se as peculiaridades das preparações
homeopáticas. Do mesmo modo, a Farmacopéia Americana (USP 32)
estabelece que preparações homeopáticas não precisam atender aos
requisitos do item relativo ao prazo de validade no Code of Federal Regulations
21 (CRF 21), que trata de Boas Práticas de Fabricação de Medicamentos
(AFONSO, 2009).
Esta monografia começou a ser desenvolvida para verificar a aplicabilidade de
técnicas analíticas sensíveis na quantificação de princípios ativos em
preparações homeopáticas.
4
Entre os equipamentos mais sensíveis para a quantificação de ativos estão
aqueles utilizados na determinação de metais, incluindo a espectroscopia de
emissão
atômica
(AES),
espectroscopia
de
emissão
óptica
(OES),
espectrometria de massa (MS) e espectroscopia de absorção atômica (AAS),
algumas delas com plasma indutivamente acoplado (ICP) para atomização das
espécies metálicas.
Para as técnicas de ICP-OES e ICP-MS, limites de detecção da ordem de
partes por bilhão (ppb, µg/kg ou 10-9 g/g) são usuais, podendo chegar a partes
por trilhão (ppt ou 10-12 g/g). Consultando-se a tabela 1, pode-se verificar que
estes equipamentos deveriam ser teoricamente capazes de detectar metais em
preparações homeopáticas até as potências 4 CH, 5 CH ou 6 CH.
Realizou-se, portanto, um levantamento de um metal que seria ao mesmo
tempo utilizado na homeopatia e também possível de ser dosado por ICP-OES
e ICP-MS. Vale lembrar que a homeopatia utiliza não somente princípios ativos
minerais, mas também princípios ativos de origem vegetal (grande maioria) e
origem animal, bem como substâncias químicas-farmacêuticas, materiais
biológicos patogênicos ou não, e outros agentes (F. H. B. II ed.).
A tabela 2 mostra diferentes tipos de princípios ativos de origem mineral a base
de metais ou seus sais, com suas aplicações. Nota-se que grande parte destes
ativos são insolúveis em misturas hidro-alcoólicas, de modo que as potências 1
CH, 2 CH e 3 CH precisam ser preparadas por trituração.
O cobre foi o metal escolhido, devido ao seu uso na homeopatia e também por
ser analisado com freqüência pelo Laboratório de Análise Inorgânica (Labin) do
Inmetro, onde a parte prática desta monografia foi desenvolvida.
5
Tabela 2 - Exemplos de princípios ativos de origem mineral (metais e sais metálicos)
utilizados na homeopatia
Composto metálico
Alumina (óxido de alumínio)
Usos na homeopatia
Tratamento da demência senil, preguiça, vertigem ao fechar os olhos, esclerose
múltipla.
Antimonium tartaricum (tartarato
Pessoas ofegantes, mas fracas para tossir e expelir catarros, cefaléia com
potássico de antimônio)
sensação de aperto.
Argentum metallicum (prata)
Artrite reumatismo.
Argentum nitricum (nitrato de prata)
Problemas nervosos (fobias, ansiedade) e digestivos.
Arsenicum álbum (arsenopirita,
Ansiedade e medo provocados por insegurança, problemas nas mucosas dos
óxido de arsênio)
sistemas digestivo e respiratório.
Arsenicum iodatum (iodeto de
Crianças hiperativas, psoríase, bronquite.
arsênio)
Aurum metallicum (ouro)
Depressão e tendência suicida, problemas vasculares, hipersensibilidade a
ruídos, odores, entre outros.
Baryta carbonica (carbonato de
Lento desenvolvimento físico, intelectual ou emocional, demência senil.
bário)
Calcarea carbonica (carbonato de
Desenvolvimento lento de ossos e dentes, dores nas juntas e ossos.
cálcio)
Calcarea fluorica (fluoreto de cálcio)
Calcarea sulphurica (sulfato de
cálcio)
Manutenção da elasticidade dos tecidos, músculos e ligamentos estirados,
hipertrofia do tecido adenóide.
Para enfermidades com secreção de pus, abscessos de difícil cicatrização.
Calcarea phosphorica (fosfato de
Dor nos ossos e dor de dente, problemas de crescimento, fraqueza física e
cálcio)
mental, problemas digestivos, sensação de insatisfação.
Causticum (composto de potássio)
Fraqueza, paralisia dos nervos e músculos.
Cuprum metallicum (cobre)
nervosos (epilepsia, convulsões) e problemas respiratórios (asma,
Cólicas e espasmos musculares, esgotamento mental, problemas
coqueluche).
Pessoas fracas com problemas circulatórios de anemia, apesar da boa
Ferrum metallicum (ferro)
Ferrum phosphoricum (fosfato de
constituição física.
Primeiros estágios da inflamação; febre e infecção antes do aparecimento de
ferro)
Hepar sulphuris calcareum (sulfeto
de cálcio impuro)
sintomas, tosses e resfriados de início lento.
Tratamento de acne e furúnculos; antídoto para mercúrio; infecções com pus;
dor de garganta, dor de ouvido ao engolir; enfermidades com dores agudas,
secreções de odor acre e sensibilidade à dor, toque e ruídos.
Kali bichromicum (dicromato de
Muco grosso, fibroso, amarelo ou branco, dores que mudam de uma parte do
potássio)
corpo para outra e que aparecem / desaparecem periodicamente.
Kali bromatum (brometo de
Enfermidades no sistema nervoso (epilepsia) e dermatoses (acne).
potássio)
Kali carbonicum (carbonato de
Afecções musculares e vertebrais, problemas menstruais e da menopausa,
potássio)
bronquite.
Kali iodatum (iodeto de potássio)
Problemas glandulares (gripe, dor de garganta) com corrimento nasal espesso
ou aquoso, problemas de próstata.
Kali muriaticum (cloreto de
Inflamações de membranas mucosas com corrimento fibroso, infecções do
potássio)
ouvido médio e das trompas de Eustáquio.
Kali phosphoricum (fosfato de
Esgotamento físico ou mental com aversão a companhia e calafrios, secreções
potássio)
purulentas.
Fonte: LOCKIE; GEDDES, 2008 (continua)
6
Tabela 2 - Exemplos de princípios ativos de origem mineral (metais e sais metálicos)
utilizados na homeopatia (continuação)
Composto metálico
Magnesia carbonica (carbonato de
magnésio)
Usos na homeopatia
Distúrbio do paladar e distúrbios digestivos, bebês que crescem com pouco
aumento de peso, desenvolvimento retardado de músculos e incapacidade de
manter a cabeça erguida.
Magnesia phosphorica (fosfato de
Moléstias nos nervos e músculos.
magnésio)
Mercurius corrosivus (cloreto de
Colite ulcerosa.
mercúrio)
Mercurius dulcis (cloreto
Otite média secretora.
mercuroso)
Mercurius solubilis (mercúrio)
Natrium muriaticum (cloreto de
Enfermidades acompanhadas por secreções corporais abundantes de odor
forte, problemas da boca e da garganta.
Problemas emocionais (ansiedade, depressão) provocados por sintomas
sódio)
reprimidos, vasta gama de usos.
Natrium sulphuricum (sulfato de
Doenças hepáticas, asma, bronquite, ferimentos na cabeça que causam
sódio)
depressão e tendência suicida.
Platinum metallicum (platina)
Enfermidades os órgãos reprodutores femininos e do sistema nervoso.
Plumbum metallicum (acetato ou
Arteriosclerose, esclerose múltipla e mal de Parkinson.
carbonato de chumbo)
Radium bromatum (brometo de
Dermatoses (acne, câncer de pele, eczema).
rádio)
Stannum metallicum (estanho)
Enfermidades toráxicas (bronquite, asma, traqueíte), cefaléias, nevralgia.
Zincum metallicum (zinco)
Extrema fraqueza mental e física.
Fonte: LOCKIE; GEDDES, 2008
1.2 OBJETIVO
O objetivo desta monografia é utilizar duas técnicas analíticas de alta
sensibilidade, a espectroscopia de emissão óptica com plasma indutivamente
acoplado (ICP-OES) e a espectometria de massa com plasma indutivamente
acoplado (ICP-MS), para determinar cobre em matrizes homeopáticas com
potências entre 3 CH e 12 CH.
7
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 DOSEAMENTO DE METAIS EM BAIXAS CONCENTRAÇÕES
O doseamento de metais em baixas concentrações encontra diversas
aplicações além do objetivo proposto nesta monografia de doseamento de
cobre em matrizes homeopáticas, tais como determinar elementos traços em
particulados atmosféricos [UPADHYAY et al., 2009] e elementos traços em
alimentos (identificação da origem geográfica) [OLESZCZUK et al., 2007].
2.1.1 TÉCNICAS ANALÍTICAS PARA DOSEAMENTO DE METAIS
Entre as técnicas mais sensíveis para a quantificação de metais estão a
espectroscopia de absorção atômica (AAS) e a espectroscopia de emissão
atômica (AES).
Os metais devem ser inicialmente volatilizados, em uma etapa denominada
atomização, na qual se forma uma fase gasosa de átomos e íons. Para a
atomização dos metais, empregam-se diferentes técnicas, tais como chama,
atomizador eletrotérmico e plasma indutivamente acoplado (ICP) [SKOOG,
2006].
Enquanto a chama e o atomizador eletrotérmico são usados na espectroscopia
de absorção atômica [SKOOG, 2006], o plasma indutivamente acoplado
(Figura 1) é fonte de atomização de grande importância para a espectroscopia
de emissão óptica (ICP-OES) e para a espectrometria de massa (ICP-MS)
[SKOOG, 2006, ENGELHARD et al., 2007]. No plasma de argônio, os íons
argônio e elétrons são as espécies condutoras principais e são capazes de
absorver potência suficiente de uma fonte externa para manter temperaturas
tão altas quanto 10.000 K. As amostras em geral são introduzidas na chama ou
no plasma através de nebulização [SKOOG, 2006].
8
Figura 1 - Plasma indutivamente acoplado
Fonte: [ENGELHARD et al., 2007]
Após atomização dos metais:
•
Na espectroscopia de emissão atômica, os átomos são excitados por uma
fonte de calor ou energia elétrica (por exemplo pelo próprio plasma ou pela
própria chama) e emitem energia em uma linha de emissão típica que pode
ser quantificada (espectro de emissão);
•
Na espectroscopia de absorção atômica, os metais atomizados são
expostos a uma fonte externa de radiação de comprimento de onda
apropriado (ex.: lâmpadas contendo o próprio elemento a ser doseado),
gerando um espectro de absorção;
•
Na espectrometria de massa, é desejável que a amostra seja convertida em
íons em fase gasosa, ao invés de átomos em fase gasosa. O plasma é
capaz de gerar uma fração substancial de átomos ionizados, em geral na
forma de íon positivo monocarregado. Os íons são então separados por um
analisador de massas, com base na razão massa-carga, gerando um
espectro de massas [SKOOG, 2006].
9
Resumidamente, as técnicas usuais para determinação de metais são:
•
ICP-AES (“inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy”):
Espectroscopia de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado.
•
ICP-OES (“inductively coupled plasma optical emission spectroscopy”):
Espectroscopia de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado.
Uma das características importantes desta técnica é sua habilidade em
produzir curvas de calibração lineares em uma faixa de 4 a 6 ordens de
magnitude [ENGELHARD et al., 2007]. Outras vantagens incluem
capacidade
multi-elementar,
boa
sensibilidade,
boa
precisão
e
independência relativamente alta em relação a interferências não espectrais
[OLESZCZUK et al., 2007].
•
ICP-MS (“inductively coupled plasma mass spectrometry”): Espectrometria
de massa com plasma indutivamente acoplado. Através desta técnica é
possível obter limites de detecção (LOD) da ordem de ppb ou sub-ppb
[LEWEN et al., 2004]. Entre as vantagens desta técnica estão sua
capacidade multi-elementar, larga faixa linear de trabalho (de ppt a ppm)
[UPADHYAY et al., 2004; NARDI et al., 2009], requerimento de pequenos
volumes de amostra e pequeno tempo de análise [UPADHYAY et al., 2004].
•
F-AAS (“flame atomic absorption spectroscopy”): Espectroscopia de
absorção atômica de chama.
•
GF-AAS
(“graphite
furnace
atomic
absorption
spectroscopy”):
Espectroscopia de absorção atômica com forno de grafite.
2.1.2 PREPARO DE AMOSTRAS
Em geral a análise de metais requer a digestão de amostras, com destruição
da matriz orgânica, restando somente resíduos inorgânicos. Alguns exemplos
de técnicas de digestão são:
a) Digestão por via úmida em frascos abertos: ocorre normalmente por adição
de ácidos e/ou oxidantes fortes, tais como ácido nítrico e peróxido de
hidrogênio, os quais são os reagentes frequentemente utilizados para
digestão de substratos para a análise de metais.
10
b) Digestão por via úmida em frasco fechado: normalmente é realizada em
forno de microondas, sendo um processo rápido e eficiente, além de reduzir
o risco de contaminação de amostras e perda de analitos por volatilização
[NARDI et al., 2009]. A vantagem do uso do peróxido de hidrogênio é a
reduzida formação de NO (g) e as menores pressões nos frascos fechados
submetidos à digestão em microondas [UPADHYAY et al., 2004]. O uso de
misturas de HNO3 e H2O2 tem-se mostrado mais eficiente para digerir
amostras de alimentos em microondas em relação a outras misturas
[NARDI et al., 2009; OLESZCZUK et al., 2007], além de produzir efeitos de
matriz mínimos no ICP-OES [OLESZCZUK et al., 2007].
c) Queima a temperatura elevadas até formação de cinzas, após evaporação
da água e carbonização em placa aquecida [NARDI et al., 2009].
Para análises por ICP-OES, as amostras podem ser preparadas em ácido
nítrico a 2% e o uso de soluções mais concentradas de ácidos ou sais leva a
um decréscimo nas linhas de emissão atômica e iônica [MORALES et al.,
1998]. Para o preparo de amostras para ICP-MS, os melhores resultados são
obtidos quando as amostras são preparadas em água e ácido nítrico [LEWEN
et al., 2004].
2.1.3 DETERMINAÇÃO DE COBRE: TRABALHOS NA LITERATURA
A tabela 3 mostra alguns trabalhos publicados na literatura sobre o uso de ICPOES para análise de cobre em diversas matrizes, enquanto a tabela 4 faz um
levantamento da análise de cobre por ICP-MS. São apresentadas as condições
utilizadas pelo Laboratório de Análise Inorgânica do Inmetro, para fins de
comparação.
11
Tabela 3 - Comparação entre técnicas de ICP-OES da literatura e técnica empregada para
as análises de cobre no Inmetro
Técnica
Aparelho
Radio-frequência (rf)
Fluxo de gás total
(“total gas flow”)
Fluxo de gás somente para o
plasma
Fluxo de gás carreador
(“sample gas carrier flow”)
Fluxo de gás adicional
(“additional gas flow”)
Fluxo de gás auxiliar
(“auxiliary plasma gas flow”)
Fluxo de gás de saída
(“outer plasma gas flow”)
Fluxo de gás nebulizador
(“nebulizer gas flow”)
[MORALES et al., 1998]
ICP-OES
Inmetro
ICP-OES
Perkin-Elmer Optima 300 DV
(radial viewing)
Ultima 2 ICP-OES (Horiba Jobin
Yvon)
1200 W
1300 W
14,1 L/min Argônio
15,0 L/min Argônio
-
-
-
15 L/min Argônio
0,8 L/min Argônio
-
-
0,3 L/min
-
-
1,0 L/min Argônio
0,5 L/min
1,4 L/min Argônio
12,0 L/min
-
-
-
0,5 L/min
0,61 L/min
1 ml/min
Materiais de Referência
Nebulizador ultrassônico (USN)
U-6000 AT+ (Cetac
Technologies, Omaha, NE, USA)
USN: nebulização: 140 ºC,
resfriamento pós-nebulização:
-10 ºC, fluxo de ar para
nebulização: 0,61 ml/min,
membrana a 160 ºC, fluxo de ar
na membrana: 1 ml/min
1 ml/min (bomba peristáltica)
Materiais de Referência
[ENGELHARD et al., 2007]
ICP-OES
Spectro Ciros CCD ICP OES
espectrômetro (axial plasma viewing)
(Spectro, Kleve, Alemanha)
1400 W
Sistema de introdução de
amostras
Nebulizador ultrassônico (USN) U6000 AT+ (Cetac Technologies,
Omaha, NE, USA)
Programação do sistema de
introdução de amostras
USN, temperatura de aquecimento:
413 K, temperatura de resfriamento:
275 K
Fluxo de injeção de amostra
Tipo de amostras
Digestão e preparo de
amostras
Comprimento de onda
Metais avaliados
2,5 ml/min
“rye grass” e Materiais de Referência
Digestão com HNO3 (conc.) em
microondas CEM Mars 5 (CEM
Corporation, Mathews, NC, USA),
300 W, 55 bar, gradiente até 393K/5
min, até 433 K/5 min, até 473 K/5
min (temperaturas intermediárias
mantidas por 5 min e temperatura
final mantida por 30 min)
Cu(I): 324,754 / 327,396 nm
Cu e outros (ver artigo)
Faixa linear
Limite de Detecção (LOD)
0,06 ppb (µg/L)
0,12 ppb (µg/L)
Amostras preparadas em
HNO3 2%
Em geral as amostras sofrem
digestão química, sendo então
reconstituídas em HNO3 2% ou
em solução contendo baixo
conteúdo de álcool (até 7%)
Cu(I): 324,754 / 327,396 nm
Cu: 324 nm
Faixa linear estimada para Cu
em etanol a 70%: 5-100 ppb
0,5 ppb para Cu em etanol a 7%
(valor estimado para Cu em
etanol a 70%: 1-2 ppb)
12
Tabela 4 - Comparação entre técnicas de ICP-MS da literatura e técnica empregada para
as análises de cobre no Inmetro
Técnica
Aparelho
Radio frequência
Fluxo de gás nebulizador
(“nebulizer gas flow”)
Scan mode
Resolução
Tempo de replicata
(“replicate time”)
Dwell time
Sweeps / reading
Tempo de integração
(“integration time”)
Isótopos
[UPADHYAY et al., 2004]
ICP-MS
ICP-MS de alta resolução (Thermo
Finnigan Element 2, Bremen,
Alemanha)
-
[NARDI et al., 2009]
ICP-MS
ICP-MS Elan DRC II (Perkin Elmer,
Norwalk, CT), câmara de spray
ciclônica, nebulizador Meinhard
1100 W
-
0,6 – 0,9 L/min Argônio
-
Peak hopping
0,7 amu
Inmetro
ICP-MS
ICP-MS Elan DRC II (Perkin
Elmer), câmara de spray ciclônica,
nebulizador Meinhard
1100 W
0,6 – 0,9 L/min Argônio
(0,86 L/min Argônio)
Peak hopping
0,7 amu
-
1s
1s
-
50 s
20
50 s
20
-
1000 ms
63Cu
1000 ms
63Cu
e 65Cu
Poliuretano, polipropileno, “quarz
fiber”, celulose (filtros para
Alimentos e Materiais de
Tipo de amostras
amostragem de traços de metais
Referência
em particulados atmosféricos) e
Materiais de Referência
Pré-digestão por 24 em mistura de
Digestão usando 0,10 g - 0,25 g de
HNO3 (7,5 ml) e H2O2 (2,5 ml),
amostra, 4 ml de solução de ácido
seguida da adição de HCl (1,9 ml)
nítrico concentrado a 20% v/v (ou
e HF (0,5 ml) e digestão em
14 mol/L) e 2 ml de peróxido de
microondas CEM Mars 5: 1200 W,
hidrogênio a 30% v/v, em forno de
gradiente partindo da temperatura
microondas Ethos 1600 (Milestone,
ambiente até 180 ºC em 30
Monroe, CT). Programa de
minutos, mantendo-se a
temperatura: 160 ºC/1000 W por
temperatura final por 30 min. Após
Sistema de digestão e
4,5 min; 160 ºC/0 W por 0,5 min;
resfriamento por 1 h, evaporação
preparo de amostras
230 ºC/1000 W por 5,0 min; 230
da mistura ácida a 60 ºC até
ºC/1000 W por 15,0 min; 0 ºC/0 W
redução do volume final a 0,5 ml,
por 20,0 min. Após resfriamento,
seguida de diluição em água.
foi adicionada água Milli Q até o
Foram adicionados padrões
volume desejado (1). Foram
internos para eliminar efeitos de
adicionados padrões internos para
matriz e compensar o drift do
compensar o drift do aparelho.
aparelho (10 µl de solução 1 mg/L
Soluções estoque preparadas em
para cada 10 ml de solução de
HNO3 2% (v/v).
amostra).
Metais avaliados
Cu e outros (ver artigo)
Cu
Faixa linear
Limite de Detecção (LOD)
10 ng/L (10 ppt)
16 ng/L (16 ppt)
17 ng/Kg (17 ppt)
Taxas de recuperação
96-98%
(1) Os autores avaliaram quatro técnicas de digestão, sendo que a primeira (listada acima) foi a mais eficiente. As outras três técnicas foram:
- 4 ml de solução de HNO3 14 mol/L e microondas (digestão duas vezes menor).
- 4 ml de solução de HNO3 2,8 mol/L, 2 ml de H2O2 30% v/v e microondas (digestão semelhante àquela do procedimento descrito na tabela).
- 1 ml de solução de HNO3 14 mol/L, 3 ml de HCl 12 mol/L e microondas (digestão 1,5 vezes menor).
13
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO
Foram planejadas as seguintes etapas para o trabalho:
1) Obtenção de matrizes homeopáticas;
2) Preparo de amostras de matrizes homeopáticas em laboratório para leitura
no ICP-OES e ICP-MS;
3) Preparo da curva de calibração de cobre;
4) Determinação da concentração de cobre nas diluições homeopáticas por
ICP-OES e ICP-MS;
5) Determinação do Limite de Quantificação (LOQ) e do Limite de Detecção
(LOD) do ICP-OES e do ICP-MS para o cobre.
As etapas 1 e 2 foram concluídas. As etapas 3 e 4 foram iniciadas, mas não
concluídas devido aos problemas ocorridos, como relatado a seguir. A etapa 5
baseou-se apenas em dados teóricos, uma vez que dependia da conclusão
satisfatória da etapa 3.
3.2 AMOSTRAS, REAGENTES E MATERIAIS
3.2.1 AMOSTRAS DE MATRIZES HOMEOPÁTICAS DE COBRE
As matrizes homeopáticas utilizadas neste trabalho foram gentilmente
preparadas pela farmácia homeopática “Sanatus Homeopatia”, localizada à
Rua Dom Pedro II, 37, Centro, Petrópolis, RJ, sob coordenação de Maria Luisa
Correa, CRF-RJ 5331.
As seguintes matrizes foram preparadas sob encomenda (Figura 2):
•
Cuprum metallicum 3 CH, triturado, 2 g
•
Cuprum metallicum 4 CH, 100 ml, em etanol a 20%
•
Cuprum metallicum 5 CH, 100 ml, em etanol a 70%
•
Cuprum metallicum 6 CH, 100 ml, em etanol a 70%
•
Cuprum metallicum 9 CH, 100 ml, em etanol a 70%
•
Cuprum metallicum 12 CH, 100 ml, em etanol a 70%
14
Figura 2 - Matrizes homeopáticas de cobre (3 CH, 4 CH, 5 CH, 6 CH, 9 CH e 12 CH)
Embora a preparação das matrizes pela “Sanatus Homeopatia” não tenha sido
acompanhada, segue uma descrição das etapas necessárias para o preparo
farmacotécnico, conforme F. H. B. II ed. O ponto de partida é o cobre metálico,
o qual é insolúvel em água e em etanol. Assim, as três primeiras centesimais
são preparadas por trituração com lactose.
Preparo da 1 CH:
1. Pesar 3 porções de 3,3 g de lactose cada (total: 9,9 g), transferir a primeira
porção para gral de porcelana e reservar as demais.
2. Triturar a primeira porção de lactose até o preenchimento dos poros do gral.
3. Adicionar 0,1 g de cobre metálico e misturar com a espátula até
homogeneizar.
4. Triturar energicamente por 6 minutos, raspar a parede do gral e o pistilo
com espátula por 4 minutos, triturar novamente por mais 6 minutos e raspar
por mais 4 minutos.
5. Adicionar a segunda porção de lactose, homogeneizar com a espátula e
repetir o procedimento de trituração e raspagem (6 min, 4 min, 6 min, 4
min).
6. Adicionar a terceira porção de lactose, homogeneizar com a espátula e
repetir o procedimento de trituração e raspagem (6 min, 4 min, 6 min, 4
min).
15
Preparo da 2 CH:
Repetir o procedimento de preparo da 1 CH, utilizando no entanto 0,1 g de 1
CH.
Preparo da 3 CH:
Repetir o procedimento de preparo da 1 CH, utilizando 0,1 g de 2 CH.
Preparo da 4 CH:
1. Pesar 1 g da trituração 3 CH.
2. Adicionar 80 ml de água.
3. Adicionar 20 ml de álcool a 96% v/v.
4. Tampar e aplicar 100 sucussões.
Obs.: O líquido a ser dinamizado deve ocupar 2/3 (F. H. B. II ed.) ou ½ a 2/3 (MNT 3. ed.) da
capacidade do frasco a ser utilizado.
Preparo das matrizes a partir da 5 CH:
1. Pipetar para frasco 1 parte da matriz imediatamente anterior.
2. Adicionar 99 partes de etanol a 70%.
3. Tampar e aplicar 100 sucussões.
Obs.: O líquido a ser dinamizado deve ocupar 2/3 (F. H. B. II ed.) ou ½ a 2/3 (MNT 3. ed.) da
capacidade do frasco a ser utilizado.
3.2.2 REAGENTES
•
Água purificada tipo I (Milli Q);
•
Etanol absoluto Merck (ethanol absolute for analysis ACS, ISO, Reag. Ph
Eur, lote K39687683913, Cu < 0,000002%) (1. experimento ICP-OES);
•
Etanol absoluto Tedia (ethyl alcohol absolute 200 proof ACS/USP, lote
605234) (1. experimento ICP-OES);
Nota: O preparo de álcool 70% foi feito a partir de 9 ml de álcool absoluto (d = 0,792 g/ml;
m = 7,128 g) e 3 ml de água Milli Q. A concentração final foi 70,4 % p/p (= 7,128 g / 10,128
g).
•
Peróxido de hidrogênio 30% p.a Merck, lote K39134010 (experimentos no
ICP-MS);
16
•
Ácido nítrico tri-destilado no próprio laboratório, a partir de ácido nítrico 65
% p.a. Merck, lote K40166556920 (1. experimento ICP-OES e 1.
experimento ICP-MS) e lote K37597356730 (2. experimento ICP-MS).
3.2.3 MATERIAIS
•
Frascos plásticos de 50 ml com tampa.
•
Vidrarias.
•
Espátulas de aço inox.
3.2.3.1 DESCONTAMINAÇÃO DE FRASCOS E VIDRARIAS
Os frascos e vidrarias utilizados para o preparo de amostras para análise de
cobre foram imersos em ácido nítrico a 10% por no mínimo 12 h, sendo
posteriormente enxaguados com água tipo I e levados à estufa a 35 °C.
3.3 EQUIPAMENTOS
3.3.1 ICP-OES
3.3.1.1 Princípios de funcionamento do ICP-OES
O ICP-OES opera com a atomização de íons metálicos no plasma de argônio a
altas temperaturas e sua excitação, com posterior emissão da energia
absorvida, a qual é detectada por sistema óptico de alta resolução.
O nebulizador ultrassônico com membrana de desolvatação permite a injeção
direta de amostras contendo solventes, os quais são retirados na membrana,
não atingindo o plasma, o que poderia desestabilizá-lo.
3.3.1.2 ICP-OES: Condições testadas
•
Fabricante: Horiba Jobin Yvon (Figura 3)
•
Modelo: Ultima 2
•
Radio-frequência: 1300 W
•
Fluxo de argônio (plasma): 15 L/min
17
•
Fluxo auxiliar de argônio: 1,4 L/min
•
Método utilizado: USN - álcool (para medidas de cobre em etanol)
•
Comprimento de onda de detecção: 324 nm
•
Fluxo de injeção de amostra: 1 ml/min
•
Injeção de amostras: Automática, através de bomba peristáltica.
•
Limite de detecção esperado para amostras de cobre em soluções
contendo até 7 % de etanol: 0.5 ppb. Em presença de maiores
concentrações de álcool, o limite de detecção esperado é 1-2 ppb.
•
A faixa linear do aparelho para cobre, em soluções contendo concentrações
de álcool maiores que 7 %, é estimada em 5-100 ppb.
3.3.1.3 Dados sobre o nebulizador ultrassônico (USN) com membrana de
desolvatação acoplado ao ICP-OES
•
Fabricante do nebulizador ultrassônico (USN – ultrasonic nebulizer): Cetac
Technologies
•
Modelo: U60000AT+
•
Temperatura de nebulização: 140 ºC
•
Temperatura de resfriamento após nebulização: -10 ºC
•
Fluxo de argônio para nebulização: 0,61 ml/min
•
Temperatura na membrana: 160 ºC
•
Fluxo de argônio na membrana: 1 ml/min
3.3.1.4 Etapas de uso do ICP-OES
1. Ligar sistema de resfriamento do ICP-OES, fornecimento de gás (argônio),
exaustão, nebulizador e membrana, bomba peristáltica.
2. Purgar o sistema com argônio (√ controles).
3. Ligar o plasma (janela “Automatismo”).
4. Verificar o drift do detector em relação à linha de carbono a 193 nm
(comando “Ordem Zero”, comando “Referência”) (drift registrado em
15.04.2010: 0,0065).
5. Injetar etanol absoluto Merck para limpeza do sistema. Acionar o sistema de
nebulização somente quando o álcool atingir a câmara de nebulização.
18
Figura 3 - ICP-OES Ultima 2 (Horiba Jobin Yvon) com nebulizador ultrassônico
U60000AT+ (Cetac Technologies)
3.3.2 ICP-MS
3.3.2.1 ICP-MS: Condições testadas
•
Fabricante: Perkin Elmer (Figura 4)
•
Modelo: Elan DRC II (câmara de spray ciclônica, nebulizador Meinhard)
•
Radio-frequência: 1100 W
•
Fluxo de gás nebulizador (argônio): 0,6 – 0,9 L/min (0,86 L/min)
•
Limite de detecção esperado para amostras de cobre: 17 ng/Kg (17 ppt)
•
Injeção de amostras: Automática, através de bomba peristáltica
3.3.2.2 Etapas de uso do ICP-MS
Após ser ligado, o ICP-MS foi estabilizado por cerca de 1 h. Em seguida,
realizou-se a leitura de padrão interno de calibração e das amostras.
Figura 4 - ICP-MS Elan DRC II (Perkin Elmer)
19
3.3.3 OUTROS EQUIPAMENTOS
3.3.3.1 Balança analítica
O preparo de amostras foi feito em balança analítica com resolução 0,1 mg
(PT006, Labin).
3.3.3.2 Purificador de água
Para obtenção de água purificada tipo I, foi utilizado equipamento Milli Q
(Millipore).
3.3.3.3 Estufa
A secagem de vidrarias e materiais foi realizada em estufa.
3.3.3.4 Sistema de digestão de amostras assistido por microondas
A digestão de amostras para leitura em ICP-MS foi realizada no sistema
Microwave Reaction System, Multiwave 3000, Anton Paar (Figura 5).
Este sistema tem espaço para oito tubos de quartzo, mas as digestões foram
realizadas sempre utilizando quatro tubos, dispostos de modo diametralmente
opostos.
Foi utilizada potência de 1000 W (NARDI et. al, 2009) e de acordo com o
programa da tabela 5. O equipamento não permite o ajuste de temperatura, a
qual varia automaticamente com a potência aplicada. O programa descrito a
seguir gerou temperaturas em torno de 200 °C e pressões inferiores a 60 Bar.
Tabela 5 - Programação do forno de microondas para digestão de amostras para análise
por ICP-MS
Power
1000
0
Ramp
10
5
Holder
25
5
20
Figura 5 - Sistema de digestão assistido por microondas Multiwave 300 (Anton Paar)
3.3.3.5 Banho seco
Para evaporação de solventes de amostras, foi utilizado banho seco Nova
Ética, programado para a temperatura de 110 °C.
3.4 PREPARO DE AMOSTRAS DE MATRIZES HOMEOPÁTICAS PARA
LEITURA POR ICP-OES E ICP-MS
A tabela 6 sumariza o procedimento usado no preparo farmacotécnico das
matrizes homeopáticas, bem como o procedimento utilizado em laboratório
para preparo das amostras para leituras nos equipamentos.
Para leitura no ICP-MS, é necessária a digestão da amostra para destruir
qualquer matéria orgânica, especialmente etanol e lactose, pois tais
substâncias podem levar ao entupimento do cone do aparelho. Adicionalmente,
o etanol pode levar ao apagamento do plasma.
Para leitura no ICP-OES, a injeção direta de amostras em etanol a 70% foi
possível somente devido à presença do nebulizador ultrassônico, que é capaz
de retirar solventes. Foram injetadas diretamente no ICP-OES as matrizes 5
CH e 12 CH, pois considerou-se que a partir da 5 CH o teor de lactose já era
baixo o suficiente para não comprometer o aparelho, embora a lactose também
seja um interferente para as análises neste equipamento.
21
Tabela 6 - Resumo do preparo farmacotécnico das matrizes homeopáticas e do preparo
laboratorial para leitura no ICP-OES e ICP-MS
CH
1 CH
2 CH
3 CH
Preparo
farmacotécnico (a)
1 g Cuprum
metallicum +
99 g lactose
(trituração)
1 g 1 CH +
99 g lactose
(trituração)
1 g 2 CH +
99 g lactose
(trituração)
Concentração
Veículo
Preparo laboratorial
para leitura no ICP-OES
Conc.
Conc.
(ppm)
(ppb)
Preparo
(µg/ml)
(µg/L)
Preparo laboratorial
para leitura no ICP-MS
Conc.
Conc.
Preparo
(ppm)
(ppb)
(µg/ml)
(µg/L)
(g/g)
ppm
(µg/g)
ppb
(µg/kg)
Lactose
10-2
104
107
-
-
-
-
-
-
Lactose
10-4
102
105
-
-
-
-
-
-
0,05
50,0
0,05
50,0
Lactose
10-6
100
103
-
-
-
200 mg,
digestão,
volume
final 4 ml
(b)
g/ml
4 CH
5 CH
6 CH
7 CH
8 CH
9 CH
10
CH
11
CH
12
CH
(a)
1 g 3 CH, 80
ml água, 20
ml álcool
96%
1 ml 4 CH,
99 ml etanol
70%
1 ml 5 CH,
99 ml etanol
70%
1 ml 6 CH,
99 ml etanol
70%
1 ml 7 CH,
99 ml etanol
70%
1 ml 8 CH,
99 ml etanol
70%
1 ml 9 CH,
99 ml etanol
70%
1 ml 10 CH,
99 ml etanol
70%
1 ml 11 CH,
90 ml etanol
70%
Álcool
20%
10-8
ppm
(µg/ml)
10-2
ppb
(µg/L)
101
-
-
-
20 ml,
digestão,
volume
final 4 ml
(c)
Álcool
70%
10-10
10-4
10-1
Leitura
direta
10-4
10-1
(c)
0,0005
0,50
Álcool
70%
10-12
10-6
10-3
-
-
-
(c)
5 x 10-6
0,005
Álcool
70%
10-14
10-8
10-5
-
-
-
-
-
-
Álcool
70%
10-16
10-10
10-7
-
-
-
-
-
-
Álcool
70%
10-18
10-12
10-9
-
-
-
(c)
5 x 10-12
5x
10-9
Álcool
70%
10-20
10-14
10-11
-
-
-
-
-
-
Álcool
70%
10-22
10-16
10-13
-
-
-
-
-
-
Álcool
70%
10-24
10-18
10-15
Leitura
direta
10-18
10-15
(c)
5 x 10-18
5x
10-15
Ver detalhamento do preparo farmacotécnico no item 3.2.1. Na tabela não são citadas as 100 sucussões para as potências
líquidas, nem a trituração para as potências sólidas.
(b)
0,2 mg + 4 ml HNO3 conc. + 2 ml de H2O2 30%, digerir em microondas, evaporar e reconstituir em 4 ml de HNO3 2%.
(c)
Evaporar 20 ml até quase secura, adicionar 4 ml HNO3 conc. e 2 ml de H2O2 30%, digerir em microondas, evaporar e
reconstituir em 4 ml de HNO3 2%.
22
3.4.1 Experimento no ICP-OES
No experimento realizado no ICP-OES (15.04.2010), as matrizes 5 CH e 12 CH
foram lidas diretamente no aparelho, sem abertura das amostras.
3.4.2 Experimento 1 no ICP-MS
O procedimento consistiu em evaporar 20 ml das matrizes líquidas até secura
ou tomada de amostra de 50 mg da matriz sólida (3 CH), adição de HNO3 conc.
ou de mistura HNO3 conc. - H2O2 v/v (2:1) (NARDI et al., 2009), digestão das
amostras em banho seco a 110 °C, evaporação até secura e reconstituição da
amostras em 4 ml de ácido nítrico a 2 %.
3.4.3 Experimento 2 no ICP-MS
O procedimento consistiu em evaporar 20 ml das matrizes líquidas até secura
ou tomada de amostra de 0,2 g da matriz sólida (3 CH), adição de 6 ml de
mistura HNO3 conc. - H2O2 v/v (2:1) (NARDI et al., 2009), digestão em forno de
microondas, evaporação das soluções em banho seco a 110 °C e
reconstituição da amostras em 4 ml de ácido nítrico a 2%.
As etapas seguidas em 30.09.2010 estão sumarizadas na Figura 6 e são
descritas a seguir:
23
Matriz sólida (3 CH)
Matrizes líquidas
(4 CH, 5 CH, 6 CH, 9 CH,
12 CH)
Pesagem da amostra
(0,2 g)
Pesagem da amostra (20
ml) e evaporação do
solvente em banho seco
a 110 °C

Transferência para tubo de
quartzo e adição de HNO3 conc.
(4 ml) e H2O2 30% v/v (2 ml)
Digestão em microondas
Transferência das soluções
digeridas para frascos plásticos
e evaporação em banho seco a
110 °C
Reconstituição em ácido nítrico
a 2 % (4 ml)
Leitura no ICP-MS
Figura 6 - Etapas de preparo das amostras para ICP-MS (experimento 2)
Detalhamento do preparo de amostras para ICP-MS (experimento 2):
Matriz sólida (3 CH):
- Pesar um vidro de relógio pequeno e registrar a massa.
- Adicionar 0,2 g da matriz sólida (triturado em lactose) e registrar a massa (os experimentos de
30.09.2010 foram feitos em triplicata).
Obs.: A massa de matriz sólida é posteriormente calculada por diferença.
- Transferir a matriz para um tubo de quartzo (microondas).
- Adicionar 4 ml de ácido nítrico concentrado.
- Adicionar 2 ml de peróxido de hidrogênio 30%.
Obs.: Usar o ácido e o peróxido para a lavagem do tubo plástico (transferência quantitativa).
- Preparar o branco, usando os mesmos volumes de ácido e peróxido.
- Anotar os números dos tubos gravados no quartzo e fazer a correspondência com o número
da amostra em preparação.
- Tampar os tubos de quartzo e levá-los à digestão em microondas.
Obs.: A distribuição dos tubos no microondas deve ser feita de modo uniforme, para não
danificar o rotor (ex.: 4 tubos, colocados em posições opostas 2 a 2).
24
- Pesar um tubo de plástico com tampa (não reutilizável) e registrar a massa. Rotular o tubo e a
tampa com o número da amostra.
- Transferir o líquido restante da digestão para o tubo plástico. Usar no mínimo três pequenos
volumes de água tipo I na transferência, realizando a lavagem inclusive da tampa do tubo de
quartzo.
- Colocar os tubos em banho seco a 110 °C, sem tampa, e aguardar a evaporação até secura.
- Aguardar o resfriamento do tubo, pipetar 80 µl de ácido nítrico concentrado, agitar alguns
segundos para dissolver o resíduo, pipetar 4 ml de água tipo I para o tubo, tampar, pesar,
registrar a pesagem e homogeneizar (conc. final de ácido nítrico: 2 %). Reservar o tubo com
amostra para leitura no espectrômetro.
Matrizes líquidas (4 CH, 5 CH, 6 CH, 9 CH, 12 CH):
- Pesar frasco de plástico com tampa e registrar a massa.
- Retirar a tampa, adicionar cerca de 20 ml de matriz líquida em etanol, recolocar a tampa e
registrar a massa (em 30.09.2010, as matrizes líquidas foram preparadas em duplicata).
Obs.: A massa de matriz líquida é posteriormente calculada por diferença.
- Colocar os tubos em banho seco a 110 °C, sem tampa, e aguardar a evaporação do etanol.
Não permitir a secagem até secura, pois isto inviabilizará a transferência do resíduo para o
tubo de quartzo (microondas).
Nota: A evaporação do solvente é necessária para evitar risco de explosão no microondas.
- Transferir o líquido residual da evaporação para um tubo de quartzo.
- Adicionar 4 ml de ácido nítrico concentrado.
- Adicionar 2 ml de peróxido de hidrogênio 30%.
Obs.: Usar o ácido e o peróxido para a lavagem do tubo plástico (transferência quantitativa).
- Preparar o branco, usando os mesmos volumes de ácido e peróxido.
- Anotar os números dos tubos gravados no quartzo e fazer a correspondência com o número
da amostra em preparação.
- Tampar os tubos de quartzo e levá-los à digestão em microondas.
Obs.: A distribuição dos tubos no microondas deve ser feita de modo uniforme, para não
danificar o rotor (ex.: 4 tubos, colocados em posições opostas 2 a 2).
- Pesar um tubo de plástico com tampa e registrar a massa. Rotular o tubo e a tampa com o
número da amostra.
- Transferir o líquido restante da digestão para o tubo plástico. Usar no mínimo três pequenos
volumes de água tipo I na transferência, realizando a lavagem inclusive da tampa do tubo de
quartzo.
- Colocar os tubos em banho seco, sem tampa, e aguardar a evaporação até secura.
- Aguardar o resfriamento do tubo, pipetar 80 µl de ácido nítrico concentrado, agitar alguns
segundos para dissolver o resíduo, pipetar 4 ml de água tipo I para o tubo, tampar, pesar,
registrar a pesagem e homogeneizar (conc. final de ácido nítrico: 2 %). Reservar o tubo com
amostra para leitura no espectrômetro.
25
3.5 CÁLCULOS PARA CURVA DE CALIBRAÇÃO DE COBRE
A tabela 7 mostra os cálculos para o preparo da curva de calibração de cobre a
partir de solução estoque de concentração 100 ppm (100.000 ppb). Somente
as soluções com concentração de até 25 ppm destinam-se à leitura no ICP-MS.
Tabela 7 - Curva de calibração de cobre
Volume de
Volume de
solução de
ácido nítrico
Concentração
Volume
final (ppb)
restante para
partida (ml)
2% (ml)
-
-
-
-
(em volume)
leitura (ml)
100.000
-
1
Estoque
0,4
39,6
40
1000
39
2
1
1
19
20
50
10
3
2
10
10
20
25
10
4
3
10
15
25
10
15
5
4
10
10
20
5
16
6
5
4
16
20
1
10
7
6
10
10
20
0,5
10
8
7
10
10
20
0,25
10
9
8
10
15
25
0,1
15
10
9
10
10
20
0,05
10
11
10
10
10
20
0,025
10
12
11
10
10
20
0,0125
10
13
12
10
10
20
0,00625
10
14
13
10
10
20
0,003125
10
15
14
10
10
20
0,0015625
20
Solução em
Solução de
preparo
partida
Estoque
Volume total
(ml)
3.6 DETERMINAÇÃO DOS LIMITES DE DETECÇÃO E QUANTIFICAÇÃO
DOS EQUIPAMENTOS
O Limite de Detecção (LOD) e o Limite de Quantificação (LOQ) dos
equipamentos podem ser determinados a partir dos resultados para a curva de
calibração prevista na tabela 08, com base no método do sinal / ruído (S / N:
Signal-to-Noise) (ICH, 1994).
26
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 EXPERIMENTO NO ICP-OES
4.1.1 RESUMO DO PROCEDIMENTO UTILIZADO
As amostras das matrizes 5 CH e 12 CH, formuladas em álcool a 70 %, foram
lidas diretamente no ICP-OES (experimento de 15.04.2010). Adicionalmente,
foram lidas amostras de etanol absoluto e etanol a 70 %.
4.1.2 RESULTADOS E DISCUSSOES
Os resultados das leituras no ICP-OES são mostrados na tabela 8.
Tabela 8 - Resultados do ICP-MS para matrizes 5 CH e 12 CH e etanol (absoluto e 70%)
Amostra
Álcool etílico
absoluto Merck
Leitura
Leitura próxima ao sinal de
base (ruído)
Álcool etílico
Merck 70% p/p
Leitura próxima ao sinal de
base (ruído)
Álcool absoluto
Tedia
Álcool Tedia
70% p/p
5 CH
12 CH
Leitura em torno de 67.000
contagens (Obs.: 1000
contagens equivalem a cerca
de 1 ppb de cobre)
Leitura próxima ao sinal de
base (ruído)
Leitura próxima ao sinal de
base (ruído)
Leitura próxima ao sinal de
base (ruído)
Discussão
O álcool absoluto Merck contém
quantidades muito baixas de cobre (<
0,000002% ou 20 ppb), as quais não
interferem na leitura do aparelho, sendo
obtido somente o sinal de base (ruído).
O álcool absoluto Tedia contém maiores
concentrações de cobre em relação ao
álcool absoluto Merck (não declaradas no
rótulo). Sua leitura direta no aparelho
resultou em sinal significativo no
comprimento de onda analisado, o qual
poderia ser um interferente na análise.
A adição de água ao álcool absoluto Tedia
causou a diminuição da sensibilidade do
ICP-OES, de modo que o sinal observado
com o álcool absoluto desta marca deixou
de ser obtido, verificando-se apenas a linha
de base (ruído). Esta perda de
sensibilidade, portanto, deve ser esperada
para as amostras 5 CH e 12 CH,
preparadas em álcool a 70%.
Foi observado somente o sinal de base.
Foi observado somente o sinal de base.
27
A análise das matrizes homeopáticas por ICP-OES acoplado ao nebulizador
ultrassônico foi inicialmente escolhida porque a presença deste nebulizador
permite a injeção direta de amostras com altas concentrações de solventes, os
quais são eliminados na membrana, evitando o resfriamento do plasma e
comprometimento da análise. Deste modo, a interferência no ICP-OES do
etanol a 70 % presente nas matrizes homeopáticas a partir da 5 CH seria
eliminada. Adicionalmente, a concentração da lactose a partir desta potência (5
CH) foi considerada baixa o suficiente para permitir sua injeção direta no
sistema, o que é uma vantagem, eliminando a etapa de preparo de amostras.
No entanto, a presença de água no solvente causa a perda de sensibilidade do
aparelho (tabela 8). Testes previamente realizados no laboratório já haviam
revelado uma perda de sensibilidade de 30 % do ICP-OES na detecção de
metais após a adição de água ao álcool. Assim, a baixa concentração de cobre
nas matrizes testadas (5 CH e 12 CH) e a perda de sensibilidade do ICP-OES
devido à presença de água no solvente resultaram em sinais próximos à linha
de base na análise destas matrizes.
A análise das potências 3 CH e 4 CH poderia eventualmente ter resultado em
leitura no ICP-OES, no entanto a injeção direta destas matrizes não seria
possível, já que ambas necessitariam de digestão prévia da lactose, lembrando
ainda que a 4 CH é formulada em mistura contendo 80 % de água e 20 % de
etanol, o que levaria à perda de sensibilidade da análise.
Como o preparo de amostras foi considerado necessário (evaporação do
solvente da matriz quando aplicável, digestão da lactose e reconstituição do
resíduo em ácido nítrico a 2 %), fez-se a opção por prosseguir os experimentos
usando o ICP-MS, que é um equipamento mais sensível em relação ao ICPOES.
4.2 EXPERIMENTO 1 NO ICP-MS
4.2.1 RESUMO DO PROCEDIMENTO UTILIZADO
O primeiro teste de preparo de amostras para leitura no ICP-MS consistiu na
tomada de amostra de 20 ml (matrizes líquidas) ou 0,2 g (triturado 3 CH),
28
evaporação do solvente das matrizes líquidas, adição de ácido nítrico conc. ou
de mistura ácido nítrico conc. - peróxido de hidrogênio 30% v/v (2:1) (NARDI et
al., 2009) e aquecimento em banho seco a 110 °C para eliminação da matéria
orgânica (digestão). A previsão seria reconstituir o resíduo de amostra em
ácido nítrico a 2% para leitura no ICP-MS.
O preparo gravimétrico de amostras utilizando ácido nítrico concentrado é
mostrado nas tabelas 9 e 10. Como a digestão das amostras não foi
completada, parte da tabela é representada por dados teóricos.
Tabela 9 - Preparo gravimétrico de matrizes líquidas para ICP-MS (1. experimento)
Conc.
teórica de
Frasco
cobre
vazio (g)
(g/ml)
Frasco +
20 ml
matriz (g)
20 ml
matriz (g)
Massa
teórica
cobre (g)
Frasco +
matriz
digerida
(g)
Frasco +
matriz
digerida +
4 ml HNO3
Conc. final
(g/g)
Conc. final
(µg/g)
(ppm)
2% (g)
Conc.
final
(µg/kg)
(ppb)
1
CH4-1
1,00E-08
14,39872
34,18348
19,78476
1,98E-07
14,4
18,4
4,95E-08
4,95E-02
4,95E+01
2
CH4-2
1,00E-08
14,48931
34,34525
19,85594
1,99E-07
14,4
18,4
4,96E-08
4,96E-02
4,96E+01
3
CH5-1
1,00E-10
14,39433
32,27160
17,87727
1,79E-09
14,4
18,4
4,47E-10
4,47E-04
4,47E-01
4
CH5-2
1,00E-10
14,51065
32,63101
18,12036
1,81E-09
14,4
18,4
4,53E-10
4,53E-04
4,53E-01
5
CH6-1
1,00E-12
14,49855
32,52237
18,02382
1,80E-11
14,4
18,4
4,51E-12
4,51E-06
4,51E-03
6
CH6-2
1,00E-12
14,49312
32,29029
17,79717
1,78E-11
14,4
18,4
4,45E-12
4,45E-06
4,45E-03
7
CH9-1
1,00E-18
14,37646
32,16121
17,78475
1,78E-17
14,4
18,4
4,45E-18
4,45E-12
4,45E-09
8
CH9-2
1,00E-18
14,4069
32,04315
17,63625
1,76E-17
14,4
18,4
4,41E-18
4,41E-12
4,41E-09
9
CH12-1
1,00E-24
14,38637
32,62057
18,2342
1,82E-23
14,4
18,4
4,56E-24
4,56E-18
4,56E-15
10
CH12-2
1,00E-24
14,08038
31,98879
17,90841
1,79E-23
14,4
18,4
4,48E-24
4,48E-18
4,48E-15
Dados reais
Dados teóricos, já que não houve digestão das amostras
Tabela 10 - Preparo gravimétrico de triturado (3 CH) para ICP-MS (1. experimento)
Conc.
Frasco +
Frasco +
teórica de
Frasco
50 mg
Frasco +
cobre
vazio (g)
amostra
50 mg (g)
(g/g)
(g)
Massa
Frasco +
amostra
teórica
amostra
aberta + 4
cobre (g)
aberta (g)
ml HNO3
Conc.
final
final
final (g/g)
(µg/g)
(µg/kg)
(ppm)
(ppb)
2% (g)
1
CH3-1
1,00E-06
14,4032
14,4534
0,05002
5,00E-08
2
CH3-2
1,00E-06
14,4222
14,4723
0,05001
5,00E-08
Dados reais
Conc.
Conc.
14,4
18,4
1,25E-08
1,25E-02
1,25E+01
14,4
18,4
1,25E-08
1,25E-02
1,25E+01
Dados teóricos, já que não houve digestão das amostras
29
4.2.2 RESULTADOS E DISCUSSOES
Embora a previsão fosse de que a lactose seria rapidamente digerida em
presença de ácido nítrico concentrado, ou ainda na presença de uma mistura
ácido nítrico concentrado – peróxido de hidrogênio 30% v/v (2:1), observou-se
que estes oxidantes não foram suficientes para promover a digestão nas
condições utilizadas (banho seco a 110 °C), restando uma “crosta” no fundo
dos tubos após evaporação até secura. Conclui-se portanto que a digestão das
matrizes deveria ser feita em sistema assistido por microondas.
4.3 EXPERIMENTO 2 NO ICP-MS
4.3.1 RESUMO DO PROCEDIMENTO UTILIZADO
Este segundo experimento difere do anterior por ter utilizado o sistema de
digestão assistido por microondas no preparo de amostras. Resumidamente,
foram tomadas amostras de 20 ml das matrizes líquidas e 0,20 g da matriz
sólida. Após evaporação do solvente das matrizes líquidas, foram adicionados
6 ml de mistura ácido nítrico concentrado - peróxido de hidrogênio 30% v/v
(2:1) (NARDI et al., 2009). A digestão foi então realizada em microondas
(programação descrita na tabela 5). Em seguida, as soluções foram
evaporadas até secura em banho seco a 110 °C e o resíduo foi retomado em 4
ml de ácido nítrico a 2 % para leitura no ICP-MS.
A tabela 11 mostra a ordem de digestão das amostras em microondas,
enquanto a tabela 12 mostra cálculos de concentrações em volume e em peso.
Tabela 11 - Ordem de preparo das amostras para leitura no ICP-MS (2. experimento)
1°. uso do microondas
2°. uso do microondas
3°. uso do microondas
4°. uso do microondas
CH3-1, CH3-2, CH3-3, Branco-1
Branco-3, CH9-2, CH12-1, CH12-2
Branco-2, CH6-1, CH6-2, CH9-1
CH4-1, CH4-2, CH5-1, CH5-2
30
Tabela 12 - Preparo das amostras para leitura no ICP-MS (2. experimento)
CH3-1
CH3-2
CH3-3
Frasco (g)
11.26037
10.90603
11.27654
Frasco + amostra (g)
11.46869
11.10393
11.49212
Amostra (g) (1)
0.20832
0.19790
0.21558
Concentração Cu na potência CH (g/g)
1.00E-06
1.00E-06
1.00E-06
Massa Cu na amostra (g)
2.08E-07
1.98E-07
2.16E-07
Evaporação do solvente
Volume de HNO3 conc. (ml)
Volume de H2O2 (30%, v/v)
-
-
-
4.0
4.0
4.0
2.0
2.0
2.0
SAP-03
SAP-04
SAP-05
1
2
3
Frasco (g)
14.49514
14.39641
14.47878
Frasco (g) + amostra digerida (g) (informativo)
14.49341
14.36613
14.50578
Volume de HNO3 conc. (ml)
0.08
0.08
0.08
Volume H2O (ml)
4.00
4.00
4.00
4.08000
4.08000
4.08000
Código do tubo de quartzo (microondas)
Ordem de digestão (microondas)
Volume final de solução (ml)
Concentração de HNO3 na solução (%)
1.96078
1.96078
1.96078
Frasco + am. digerida + 80 mcl HNO3 conc. + 4 ml H2O (g)
18.60030
18.48332
18.62182
Concentração Cu (g/ml) (2)
5.1059E-08
4.8505E-08
5.2838E-08
Concentração Cu (mg/ml)
5.1059E-05
4.8505E-05
5.2838E-05
Cálculo de concentração em volume
Concentração Cu (mcg/ml) (ppm)
5.1059E-02
4.8505E-02
5.2838E-02
Concentração Cu (ppb) (a)
5.1059E+01
4.8505E+01
5.2838E+01
Massa sol. (am. digerida + HNO3 conc. + H2O) (g) (3)
4.1052E+00
4.0869E+00
4.1430E+00
Concentração Cu (g/g) (4)
5.0746E-08
4.8423E-08
5.2034E-08
Concentração Cu (mg/g)
5.0746E-05
4.8423E-05
5.2034E-05
Concentração Cu (mcg/g) (ppm)
5.0746E-02
4.8423E-02
5.2034E-02
Concentração Cu (ppb) (b)
5.0746E+01
4.8423E+01
5.2034E+01
Cálculo de concentração em peso
Diluição adicional da diluição CH3 (1:2)
Suporte (g)
15,25714
15,25714
15,25714
Suporte + frasco (g)
21,51025
21,51507
21,52720
Suporte + frasco + 1 ml CH3 reconstituída (g)
22,51711
22,52259
22,53611
Suporte + frasco + 1 ml CH3 reconst. + 1 ml HNO3 2% (g)
23,52382
23,53036
23,54329
25,52941
24,25245
26,41912
1,00686
1,00752
1,00891
Cálculo de concentração em volume
Concentração Cu (ppb) (5)
Cálculo de concentração em peso
Massa de CH3 reconstituída (g) (6)
Massa final solução (g)
(7)
Concentração Cu (ppb) (8)
(continua)
2,01357
2,01529
2,01609
25,37484
24,20844
26,03945
Legenda:
(1) Amostra (g) = (Frasco + amostra) (g) – Frasco (g)
(2) Concentração Cu (g/ml) = Massa Cu na amostra (g) / Volume final de solução (ml)
(3) Massa sol. (am. digerida + HNO3 conc. + H2O) (g) =
(Frasco + am. digerida + 80 mcl HNO3 conc. + 4 ml H2O) (g) – Frasco (g)
(4) Concentração Cu (g/g) =
Massa Cu na amostra (g) / Massa de solução (amostra digerida + HNO3 conc. + água) (g)
(5) Concentração Cu (ppb) = Concentração Cu (ppb) (a) * 0,5
(6) Massa de CH3 reconstituída (g) = (Suporte + frasco + 1 ml CH3 reconstituída (g)) – (Suporte + frasco (g))
(7) Massa final solução (g) = (Suporte + frasco + 1 ml CH3 reconst. + 1 ml HNO3 2% (g)) – (Suporte + frasco (g))
(8) Concentração Cu (ppb) = Concentração Cu (ppb) (b) * Massa de CH3 reconstituída (g) / Massa final solução (g)
31
Tabela 12 - Preparo das amostras para leitura no ICP-MS (2. experimento) (continuação)
CH4-1
CH4-2
CH5-1
CH5-2
Frasco (g)
14.42562
14.47377
14.51629
14.43205
Frasco + amostra (g)
33.99031
34.31237
32.34415
31.44010
Amostra (g) (1)
19.56469
19.83860
17.82786
17.00805
Concentração Cu na potência CH (g/g)
1.00E-08
1.00E-08
1.00E-10
1.00E-10
Massa Cu na amostra (g)
1.96E-07
1.98E-07
1.78E-09
1.70E-09
Evaporação do solvente
Evaporação
Evaporação
Evaporação
Evaporação
Volume de HNO3 conc. (ml)
4.0
4.0
4.0
4.0
Volume de H2O2 (30%, v/v)
2.0
2.0
2.0
2.0
SAP-06
SAP-22
SAP-23
SAP-08
Código do tubo de quartzo (microondas)
Ordem de digestão (microondas)
13
14
15
16
14.38096
14.46036
14.47396
14.48750
Volume de HNO3 conc. (ml)
0.08
0.08
0.08
0.08
Volume H2O (ml)
4.00
4.00
4.00
4.00
Volume final de solução (ml)
4.08000
4.08000
4.08000
4.08000
Concentração de HNO3 na solução (%)
Frasco + am. digerida + 80 mcl HNO3 conc. + 4 ml
H2O (g)
1.96078
1.96078
1.96078
1.96078
Concentração Cu (g/ml) (2)
4.7953E-08
4.8624E-08
4.3696E-10
4.1686E-10
Concentração Cu (mg/ml)
4.7953E-05
4.8624E-05
4.3696E-07
4.1686E-07
Concentração Cu (mcg/ml) (ppm)
4.7953E-02
4.8624E-02
4.3696E-04
4.1686E-04
Concentração Cu (ppb)
4.7953E+01
4.8624E+01
4.3696E-01
4.1686E-01
Massa sol. (am. digerida + HNO3 conc. + H2O) (g) (3)
-1.4381E+01
-1.4460E+01
-1.4474E+01
-1.4488E+01
Concentração Cu (g/g) (4)
-1.3605E-08
-1.3719E-08
-1.2317E-10
-1.1740E-10
Concentração Cu (mg/g)
-1.3605E-05
-1.3719E-05
-1.2317E-07
-1.1740E-07
Concentração Cu (mcg/g) (ppm)
-1.3605E-02
-1.3719E-02
-1.2317E-04
-1.1740E-04
Concentração Cu (ppb)
-1.3605E+01
-1.3719E+01
-1.2317E-01
-1.1740E-01
Não aplicável
Não aplicável
Suporte (g)
16,53051
16,53051
Suporte + frasco (g)
22,77603
22,75457
Suporte + frasco + 1 ml CH3 reconstituída (g)
Suporte + frasco + 1 ml CH3 reconst. + 1 ml HNO3
2% (g)
23,78547
23,75877
24,79897
24,76855
Não aplicável
Não aplicável
23,97634
24,31201
Não aplicável
Não aplicável
Frasco (g)
Frasco (g) + amostra digerida (g) (informativo)
Cálculo de concentração em volume
Cálculo de concentração em peso
Diluição adicional da diluição CH4 (1:2)
Cálculo de concentração em volume
Concentração Cu (ppb) (5)
Cálculo de concentração em peso
Massa de CH3 reconstituída (g)
(6)
1,00944
1,00420
Massa final solução (g) (7)
2,02294
2,01398
Concentração Cu (ppb) (8)
(continua)
23,32062
24,62838
32
Tabela 12 - Preparo das amostras para leitura no ICP-MS (2. experimento) (continuação)
CH6-1
CH6-2
CH9-1
CH9-2
Frasco (g)
14.48319
14.46134
14.42451
14.43744
Frasco + amostra (g)
32.31041
32.57552
33.13716
32.54702
Amostra (g) (1)
17.82722
18.11418
18.71265
18.10958
Concentração Cu na potência CH (g/g)
1.00E-12
1.00E-12
1.00E-18
1.00E-18
Massa Cu na amostra (g)
1.78E-11
1.81E-11
1.87E-17
1.81E-17
Evaporação do solvente
Evaporação
Evaporação
Evaporação
Evaporação
Volume de HNO3 conc. (ml)
4.0
4.0
4.0
4.0
Volume de H2O2 (30%, v/v)
2.0
2.0
2.0
2.0
SAP-03
SAP-02
SAP-05
SAP-23
Código do tubo de quartzo (microondas)
Ordem de digestão (microondas)
Frasco (g)
9
10
11
5
14.51187
14.39866
14.49453
14.49672
Frasco (g) + amostra digerida (g) (informativo)
14.39725
14.48646
Volume de HNO3 conc. (ml)
0.08
0.08
0.08
0.08
Volume H2O (ml)
4.00
4.00
4.00
4.00
Volume final de solução (ml)
4.08000
4.08000
4.08000
4.08000
Concentração de HNO3 na solução (%)
Frasco + am. digerida + 80 mcl HNO3 conc. + 4 ml
H2O (g)
1.96078
1.96078
1.96078
1.96078
18.50807
18.59695
Cálculo de concentração em volume
Concentração Cu (g/ml) (2)
4.3694E-12
4.4398E-12
4.5864E-18
4.4386E-18
Concentração Cu (mg/ml)
4.3694E-09
4.4398E-09
4.5864E-15
4.4386E-15
Concentração Cu (mcg/ml) (ppm)
4.3694E-06
4.4398E-06
4.5864E-12
4.4386E-12
Concentração Cu (ppb)
4.3694E-03
4.4398E-03
4.5864E-09
4.4386E-09
Massa sol. (am. digerida + HNO3 conc. + H2O) (g) (3)
-1.4512E+01
4.1094E+00
-1.4495E+01
4.1002E+00
Concentração Cu (g/g) (4)
-1.2285E-12
4.4080E-12
-1.2910E-18
4.4167E-18
Concentração Cu (mg/g)
-1.2285E-09
4.4080E-09
-1.2910E-15
4.4167E-15
Concentração Cu (mcg/g) (ppm)
-1.2285E-06
4.4080E-06
-1.2910E-12
4.4167E-12
Concentração Cu (ppb)
(continua)
-1.2285E-03
4.4080E-03
-1.2910E-09
4.4167E-09
Cálculo de concentração em peso
33
Tabela 12 - Preparo das amostras para leitura no ICP-MS (2. experimento)
CH12-1
CH12-2
Branco-1
Frasco (g)
14.47365
14.48331
14.48243
Frasco + amostra (g)
31.64437
32.31417
Amostra (g) (1)
17.17072
17.83086
-14.48243
Concentração Cu na potência CH (g/g)
1.00E-24
1.00E-24
1.72E-23
1.78E-23
Massa Cu na amostra (g)
Evaporação do solvente
Evaporação Evaporação
Volume de HNO3 conc. (ml)
4.0
Volume de H2O2 (30%, v/v)
Código do tubo de quartzo (microondas)
4.0
Branco-2
Branco-3
0.00E+00
0.00E+00
0.00E+00
0.00E+00
0.00E+00
0.00E+00
-
-
-
4.0
4.0
4.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
SAP-06
SAP-22
SAP-08
SAP-08
SAP-08
4
Ordem de digestão (microondas)
6
7
Frasco (g)
14.51247
14.38930
Frasco (g) + am. digerida (g) (informativo)
8
12
14.51736
14.38186
14.51634
14.39393
14.48243
14.51302
Volume de HNO3 conc. (ml)
0.08
0.08
0.08
0.08
0.08
Volume H2O (ml)
4.00
4.00
4.00
4.00
4.00
Volume final de solução (ml)
4.08000
4.08000
4.08000
4.08000
4.08000
Concentração de HNO3 na solução (%)
Frasco + am. digerida + 80 mcl HNO3 conc. +
4 ml H2O (g)
1.96078
1.96078
1.96078
1.96078
1.96078
18.62462
18.50548
18.58878
18.62292
Cálculo de concentração em volume
Concentração Cu (g/ml) (2)
4.2085E-24
4.3703E-24 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
Concentração Cu (mg/ml)
4.2085E-21
4.3703E-21 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
Concentração Cu (mcg/ml) (ppm)
4.2085E-18
4.3703E-18 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
Concentração Cu (ppb)
4.2085E-15
4.3703E-15 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
Cálculo de concentração em peso
Massa sol. (am. digerida + HNO3 conc. + H2O)
(g) (3)
4.1122E+00 4.1162E+00 1.8589E+01 4.1056E+00 1.4382E+01
Concentração Cu (g/g) (4)
4.1756E-24
4.3319E-24 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
Concentração Cu (mg/g)
4.1756E-21
4.3319E-21 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
Concentração Cu (mcg/g) (ppm)
4.1756E-18
4.3319E-18 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
Concentração Cu (ppb)
4.1756E-15
4.3319E-15 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
4.3.2 RESULTADOS E DISCUSSÕES
As leituras no ICP-MS não puderam ser realizadas, tendo em vista que a
análise do branco já resultou em leitura muito alta no aparelho (em torno de
60.000 contagens), enquanto as amostras de matrizes homeopáticas mais
diluídas (9 CH e 12 CH) resultaram em contagens próximas àquelas permitidas
para o aparelho (cerca de 300.000).
A principal justificativa para este resultado é a interferência do peróxido de
hidrogênio usado na abertura da amostra (a embalagem indica um conteúdo de
até 20 ppb de cobre). A interferência pelo ácido nítrico foi descartada, tendo em
vista que este ácido foi destilado três vezes antes do uso.
34
5 CONCLUSÕES
Foram planejados experimentos para determinação de cobre em matrizes
homeopáticas (3 CH a 12 CH) utilizando técnicas sensíveis para determinação
de metais: ICP-OES e ICP-MS. Com base no cálculo de concentração de cobre
nas matrizes homeopáticas, nos procedimentos propostos para preparo das
amostras e nos limites de detecção/quantificação esperados para estes
aparelhos (ppb a ppt), havia uma expectativa de que o ICP-OES e o ICP-MS
permitissem a quantificação do cobre até as potências 4 CH, 5 CH ou 6 CH,
lembrando que o ICP-MS é ainda uma técnica mais sensível que o ICP-OES.
No entanto, os experimentos planejados não levaram a resultados satisfatórios,
tendo em vista que:
- Os diferentes tipos de procedimentos utilizados para preparo farmacotécnico
das diferentes matrizes homeopáticas exigem diferentes procedimentos
laboratoriais para o preparo de amostras para leitura nos aparelhos analíticos.
Neste estudo, foram adquiridas: matriz sólida (3 CH), matriz líquida em álcool a
20 % contendo 1 % de lactose (4 CH) e outras matrizes líquidas em álcool a 70
% com menor concentração de lactose (5 CH, 6 CH, 9 CH e 12 CH). Estas
diferentes matrizes demandaram diferentes abordagens para o tratamento de
amostras.
- A digestão da lactose nas amostras, que é um requerimento antes da injeção
em aparelhos analíticos de alta sensibilidade como ICP-OES e ICP-MS,
mostrou-se mais complicada do que esperado. Não foi possível realizar a
digestão somente em ácido nítrico, sendo necessário utilizar sistema de
digestão assistido por microondas.
- O etanol presente nas amostras líquidas também é um importante interferente
nas análises por ICP-OES e ICP-MS, já que pode levar a um resfriamento do
plasma. No caso da leitura no ICP-OES, foi possível a injeção direta das
matrizes 5 CH e 12 CH em etanol a 70 % devido à presença do nebulizador
ultrassônico, que retira solventes, e ainda também por se considerar que o teor
de lactose nestas diluições já era baixo o suficiente para não causar danos ao
aparelho. No entanto, a presença do álcool nas amostras é sabidamente
35
responsável por queda significativa na sensibilidade do ICP-OES, o que pode
justificar a ausência de sinal para a leitura direta da matriz 5 CH.
- O número de etapas para preparo de amostras foi alto em alguns casos, o
que aumentou as chances de erro, perda do metal e também contaminação.
- As baixíssimas concentrações de cobre nas matrizes aumenta a importância
do uso de reagentes de alta qualidade (ultra-puros) (OLESZCZUK et al., 2007).
Tais reagentes são caros e nem sempre estão disponíveis no laboratório. Para
a última análise realizada no ICP-MS, por exemplo, na qual as amostras foram
digeridas em microondas em presença de ácido nítrico concentrado e peróxido
de hidrogênio 30 % v/v (2:1), os altos valores obtidos para a leitura do branco e
também para as amostras de matrizes mais diluídas (9 CH e 12 CH) indicaram
a contaminação em alguma etapa do preparo, por exemplo através do cobre
presente no peróxido de hidrogênio.
Conclui-se, portanto, que o ICP-MS é mais indicado para a análise de matrizes
homeopáticas que o ICP-OES, por ser mais sensível, e que a técnica de
preparo de amostras descrita para o experimento 2 (ICP-MS) está correta mas
deve ser otimizada através de uma das seguintes alternativas:
1) uso de peróxido de hidrogênio de alta pureza em relação ao cobre, ou
2) digestão sem uso de peróxido, ou seja, somente por adição de ácido nítrico
concentrado (tri-destilado) e tratamento em microondas.
36
REFERÊNCIAS
AFBH. Manual de Normas Técnicas. 3. ed. São Paulo, 2003.
AFONSO, I. Notas de aula de Farmacotécnica Homeopática I. Rio de Janeiro,
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