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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.46.2017.tde-28112017-082345
Document
Author
Full name
Kelliton José Mendonça Francisco
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2017
Supervisor
Committee
Lago, Claudimir Lucio do (President)
Carvalho, Alexandre Zatkovskis
Gutz, Ivano Gebhardt Rolf
Jesus, Dosil Pereira de
Title in Portuguese
Eletroforese com dupla detecção condutométrica sem contato e espectrometrica de massas
Keywords in Portuguese
Detecção condutométrica sem contato
Eletroforese capilar
Espectrometria de massas
Impressão 3D
Instrumentação analítica
Abstract in Portuguese
A presente tese descreve o aprimoramento do acoplamento de eletroforese capilar/espectrometria de massas com ionização por electrospray (CE-ESI-MS) (1) pelo desenvolvimento de estratégias de controle de temperatura e posicionamento e (2) pela inclusão de dois detectores condutométricos sem contato (C4Ds) ao capilar de separação eletroforética de modo a se obter informações complementares àquelas fornecidas pelo MS. Os primeiros aprimoramentos consistiram na introdução de uma plataforma móvel para o CE e um módulo de refrigeração da porção externa do capilar. Com estes aprimoramentos, foi possível realizar estudo de cinética de hidrólise de monoetilcarbonato (MEC) por CE-ESI-MS, obtendo-se, pela primeira vez, o valor da energia de ativação de 99 ± 8 kJ mol-1. Posteriormente, foi desenvolvida uma série de protótipos de cartuchos impressos 3D em ABS, permitindo a introdução de até dois C4Ds. Além da inclusão dos detectores, a versão aprimorada do cartucho permitiu um bom comportamento térmico da coluna, permitindo que, tal como em sistemas CE-DAD, correntes eletroforéticas alcancem valores da ordem de 100 µA sem efeitos térmicos indesejados (o que não ocorre ao se utilizar o cartucho original para CE-MS). As possibilidades do arranjo CE-(C4D)2-ESI-MS foram demonstradas pelo desenvolvimento de métodos analíticos de separação para: (1) açúcares a pH 11,2; (2) aminas biogênicas a pH 2,0 e (3) ácidos carboxílicos a pH 7,5. A compatibilização dos eletroferogramas dos C4Ds ao longo do capilar e do ESI-MS no final do capilar foi conseguida pela correção da escala de tempo. Assim, as informações obtidas com os vários detectores podiam ser facilmente complementadas. Devido à baixa seletividade intrínseca do C4D, este se mostra amplamente complementar ao ESI-MS, que é o sistema mais seletivo para CE disponível na atualidade. Embora este último também seja altamente sensível, o C4D se mostrou comparável ou até mais apropriado em alguns casos. Assim, esta combinação única apresenta um grande potencial como ferramenta analítica.
Title in English
Electrophoresis with dual contactless conductometric detection and mass spectrometry
Keywords in English
3D print
Analytical instrumentation development
Capillary electrophorese
Contactless conductometric detector
Mass spectrometry
Abstract in English
The capillary electrophoresis/mass spectrometry with electrospray source (CE-ESI-MS) was improved by (1) the development of new temperature control and positioning systems and (2) the inclusion of two capacitively coupled contactless conductivity detectors (C4Ds) to the electrophoretic separation capillary allowing to obtain complimentary information to the MS. The initial improvements were the introduction of a sliding platform for the CE equipment and a thermostatic module for the portion of the capillary outside the CE environment. These improvements allowed obtaining, for the first time, the activation energy of hydrolysis reaction of monoethyl carbonate: 99 ± 8 kJ mol-1. However, the most important improvement was the development of 3D-printed cartridge allowing the inclusion of up to two C4Ds along the capillary. This cartridge also allowed a significant improvement of the thermal control over the capillary. No significant difference of the original CE-DAD was observed for electrophoretic currents up to 100 µA. The original CE-MS has similar behavior only until 60 µA. New possibilities of the CE-(C4D)2-ESI-MS setup were demonstrated by the development of analytical methods for separation of: (1) sugars at pH 11.2, (2) biogenic amines at pH 2.0, and (3) carboxylic acids at pH 7.5. The electropherograms of the three detectors were made compatible by correcting the time scales. Therefore, the information obtained from the three detectors may be easily complemented. Thanks to the intrinsic low-selectivity of the C4D, that is complementary to the MS, which is the most selective detector for CE today. Although MS is also highly sensitive, C4D had similar or even better performance in some cases. Therefore, this unique combination is powerful analytical tool
 
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Publishing Date
2017-12-04
 
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