47º CBQ - AVALIAÇÃO DA EXATIDÃO E PRECISÃO DE MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE CHUMBO EM SANGUE HUMANO POR ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA COM FORNO DE GRAFITE OTIMIZADO QUIMIOMETRICAMENTE

ÁREA: Química Analítica

TÍTULO: AVALIAÇÃO DA EXATIDÃO E PRECISÃO DE MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE CHUMBO EM SANGUE HUMANO POR ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO ATÔMICA COM FORNO DE GRAFITE OTIMIZADO QUIMIOMETRICAMENTE

AUTORES: FABRINO, H. J. F. (UFMG) ; SILVEIRA, J. N. (UFMG) ; BORGES NETO, W. (UFMG) ; SOUZA, C. H. (UFMG) ; SILVA, J. B. B. (UFMG)

RESUMO: Neste trabalho um método de análise direta de Pb em sangue por GF AAS utilizando solução de HNO3 0,2% e triton X-100 0,2% como diluente foi avaliado. A melhor diluição do soro (1:5 e 1:10 v/v); seleção de modificadores (W, Rh, Ru, Ir, Pd e não uso de modificador); programa de forno e estudo das figuras de mérito foram investigadas. W e Ir se mostraram mais eficientes; temperatura de pirólise (Tp), tempo de pirólise (tp) e temperatura de atomização (Ta) foram otimizados segundo planejamento fatorial fracionado (24-1 experimentos) utilizando W e Ir permanente 500 µg, seguido por planejamento Doehlert. As condições finais otimizadas foram: uso de W como modificador, 30 s (tp), 721°C (Tp) e 2338ºC (Ta). Sob estas condições as figuras de mérito estudadas apresentaram resultados adequados.

PALAVRAS CHAVES: gf aas, otimização multivariada, sangue humano

INTRODUÇÃO: A exposição humana ao chumbo pode ocorrer através da alimentação, água e ar contaminados, além dos medicamentos, cosméticos e utensílios domésticos. Estudos mostram que no sangue, o tempo de meia vida (t1/2) do Pb é em torno de 35 dias. Cerca de 95% do que é absorvido se deposita nos ossos e dentes, e os 5% restantes em tecidos moles e sangue. O t1/2 do Pb nos tecidos moles é em torno de 40 dias e nos ossos varia de 2 a 10 anos. O Pb pode causar vários danos a saúde pela interferência na biossíntese do heme, da globina, de proteínas, por ser nefrotóxico, neurotóxico, cardiotóxico, dentre outras ações. Sua toxicidade é mais susceptível em crianças e idosos. Trata-se de um elemento especialmente importante em saúde ocupacional, devido a sua ampla utilização em processos industriais e sua toxicidade aguda e crônica. Este metal é muito utilizado em construções, na fabricação de baterias chumbo-ácidas, na fabricação de produtos químicos, tubos, conexões e como envoltório de cabos telefônicos e outros. A intoxicação profissional pelo Pb, por ser uma doença grave, incapacitante e de grande incidência ocupacional, é considerada um problema de saúde pública (CALDEIRA et al., 2000). A WHO, o CDC, e a ACGIH concordam que uma concentração de Pb no sangue abaixo de 10 mg dL-1 é aceitável (ANDRADA et al., 2006). A ingestão semanal considerada aceitável é de 25 mg kg-1. Neste sentido, a espectrometria de absorção atômica em forno de grafite (GF AAS), tem se mostrado uma técnica eficiente e sensível na determinação de elementos presentes em baixas concentrações em matrizes de importância biológica, além de possibilitar digestão in-situ da amostra, necessitando de pouco ou de nenhum preparo prévio da mesma.

MATERIAL E MÉTODOS: Os experimentos foram feitos num espectrômetro de absorção atômica SpectrAA Zeeman-220 da Varian, equipado com forno de grafite, amostrador automático (PSD–31-972) e corretor de fundo baseado no efeito Zeeman. Utilizou uma lâmpada de cátodo oco de Pb da IST, operando a 8,0 mA, e tubos de grafite pirolíticos com plataforma de L’vov. A solução estoque de Pb (10 mg L-1), a de HNO3 P. A. e triton X-100, utilizadas no preparo das amostras e as soluções padrões (1000 μg L-1) dos elementos utilizados como modificadores, W, Rh, Ru, Ir e Pd foram todas de grau analítico, preparadas utilizando água deionizada em sistema Milli-q (Millipore). O tratamento dos tubos de grafite foi feito com 13 injeções sucessivas de 40 μL da solução estoque de cada um dos reagentes usados como modificador, em tubos com plataforma de L’vov. No caso do Pd em solução, 5 μL foram co-injetados com 20 μL de amostra em tubo sem plataforma. As amostras foram preparadas por diluição 1:10 v/v com solução de HNO3 0,2% e triton 0,2%, homogeneizadas no Vortex por 1 minuto e em seguida centrifugadas por 10 minutos em 3000 rpm. Os modificadores foram testados e escolhido dois pela maior sensibilidade de uma amostra do programa interlaboratorial de controle de qualidade do governo de Aragon na Espanha, contendo 44,3 ± 5,0 μg dL-1 de Pb. Os melhores foram W e Ir. Um planejamento fatorial fracionário (24-1) verificou a tendência de 4 variáveis: tempo de pirólise (30s (-) e 60s (+)), temperatura de pirólise (500ºC (-) e 800ºC (+)), temperatura de atomização (1700ºC (-) e 2500ºC (+)) e modificador (W (-) e Ir (+)). Foi realizada uma otimização por planejamento Doehlert, calculadas figuras de mérito e estudos de recuperação, coeficientes de variação intra-ensaio e inter-ensaio.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: A otimização multivariada possibilitou uma avaliação simultânea das variáveis de interesse com pequeno número de experimentos. As melhores condições para o planejamento fatorial fracionário foram 30s (tp), 500ºC (Tp), 2500ºC (Ta) e W (mod). Foi feito em seguida um planejamento Doehlert para refinar as variáveis mais significativas Tp e Ta. Os resultados de absorvância obtidos para o planejamento não apresentaram diferença significativa para gerar superfície de resposta e alguns ensaios geraram valores de absorvância de fundo bastante acentuados, o que poderia comprometer a correção do sinal analítico, além de diminuir a vida útil do tubo de grafite por favorecer acumulo de resíduos. Sendo assim, fizemos a opção de investigar as condições de menor sinal de fundo. A análise da superfície de respostas permitiu identificar um mínimo de absorvância de fundo em 721ºC e 2338ºC para Tp e Ta. Figuras de mérito (linearidade, estudo de recuperação, coeficientes de variação intra e inter-ensaio, limites de detecção e quantificação) foram determinadas utilizando calibração por adição de analito. Foram feitos estudos de recuperação e de coeficientes de variação intra-ensaio (em setuplicata) e inter-ensaio (em três dias) em três níveis de concentração (15, 35 e 55 μg L-1 de Pb). As equações LD = 3S e LQ = 10S foram utilizadas para calcular os limites de detecção e quantificação, respectivamente, sendo S o desvio padrão de 10 leituras independentes do branco. Além dos estudos de recuperação, a exatidão foi checada com amostra certificada de sangue (BIO-RAD), e com amostra do programa interlaboratorial de controle de qualidade do governo de Aragon na Espanha, mostrando bons resultados. A tabela 1 mostra os resultados para as figuras de mérito.

CONCLUSÕES: O método desenvolvido para determinação de Pb em sangue por GF AAS se mostrou sensível, com boas exatidão e precisão. O emprego da quimiometria foi eficaz para otimizar as condições de determinação do Pb, obtendo-se um sinal de fundo corrigido com menor acumulo de resíduos. As figuras de mérito: limites de detecção e quantificação, linearidade, exatidão, precisão intra e inter-ensaio, recuperação, exatidão e massa característica mostraram resultados adequados para o método proposto. A simplicidade no preparo da amostra, permitiu uma rápida, precisa e exata determinação de Pb em sangue humano.

AGRADECIMENTOS: Ao CNPq, FAPEMIG e CAPES pelo apoio financeiro, ao professor Alfredo (ICB-UFMG) pela concessão das amostras e ao LATO (UFMG) por disponibilizar o equipamento.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ANDRADA, D.; PINTO, F. G.; MAGALHÃES, C. G.; NUNES, B. R.; FRANCO, M. B.; SILVA, J. B. B. 2006. Direct Determination of Lead in Human Urine and Serum Samples by Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry Using Permanent Modifiers. J. Bras. Chem. Soc., 17: 328-332.
CALDEIRA, C.; MATTOS, R. C. O. C.; MEYER, A. 2000. Applicability limits of urinary Δ-aminolevulinic acid as a screening test to evaluate professional intoxication by lead. Cad. Saúde Pública, 16: 225-230.