Ανάπτυξη και επικύρωση μιας νέας αναλυτικής μεθόδου με μικροαναλυτικές διατάξεις χάρτου για τον εκλεκτικό φθορισμομετρικό προσδιορισμό της κινίνης σε δείγματα αναψυκτικών
Creators: name: Τσαυτάρη, Βασιλική-Ευαγγελία Χρήστου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: subject: Αναλυτική Χημεία
subject: Φθορισμός
subject: Μικροαναλυτικές διατάξεις χάρτου
subject: Analytical Chemistry
subject: FOS: Chemical sciences
subject: Fluorescence
subject: Micro paper analytical devices (μ-PADs)

description: Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία αναπτύχθηκε μια απλή, φορητή, χαμηλού κόστους και ταχείας ανίχνευσης διάταξη χάρτου για τον εκλεκτικό φθορισμομετρικό προσδιορισμό της σε κινίνης σε δείγματα τονωτικών νερών. Η κατασκευή της αναλυτικής διάταξης, η οποία αποτελείται από κυκλικές περιοχές εισαγωγής του δείγματος και ζώνες ανίχνευσης ταυτόχρονα, περιλάμβανε δυο απλά στάδια. Στο πρώτο στάδιο σχεδιάστηκε το μοτίβο της διάταξης σε πρόγραμμα επεξεργασίας γραφικών και στη συνέχεια αποτυπώθηκε το μοτίβο σε κατάλληλο χρωματογραφικό χαρτί με τη βοήθεια εκτυπωτή κεριού και επακόλουθη θέρμανση, προκειμένου να σχηματιστούν τα όρια των υδρόφιλων περιοχών. Τέλος, στις ζώνες ανίχνευσης της συσκευής ακινητοποιήθηκαν τα κατάλληλα αντιδραστήρια για την επίτευξη του φθορισμομετρικού προσδιορισμού. Η προτεινόμενη μέθοδος εκμεταλλεύεται την εκπομπή φθορισμού της κινίνης σε όξινο με νιτρικό οξύ, περιβάλλον (pH = 3-5) στην επιφάνεια της χάρτινης συσκευής με την εφαρμογή λάμπας UV για την διέγερση του μορίου της κινίνης στα 365 nm. Οι συσκευές που χρησιμοποιήθηκαν είναι φθηνές και αποτελούνται από χρωματογραφικό χαρτί και φράγματα κεριού. Το αναλυτικό πρωτόκολλο είναι εύκολα εφαρμόσιμο με ελάχιστη απαιτούμενη τεχνογνωσία, απαιτεί μόνο τη χρήση φθηνών και άμεσα διαθέσιμων αντιδραστηρίων χωρίς την ανάγκη ακριβών πειραματικών συσκευών. Ο χρήστης απλά πρέπει να προσθέσει ένα δείγμα δοκιμής, να φωτοβολήσει τη συσκευή με τη λάμπα ακτινοβολίας UV και να μετρήσει τον φθορισμό που εκπέμπεται από την περιοχή προσδιορισμού, χρησιμοποιώντας μία απλή συσκευή απεικόνισης, μία κάμερα κινητού τηλεφώνου για τη λήψη του στιγμιότυπου του δείγματος. Η εύρεση της συγκέντρωσης της κινίνης γίνεται με επακόλουθη επεξεργασία της εικόνας σε λογισμικό ανάλυσης εικόνας (Image J). Βελτιστοποιήθηκαν πολλές χημικές παράμετροι της πειραματικής διαδικασίας, όπως ο τύπος και η συγκέντρωση του οξέος, το μέγεθος των περιοχών ανίχνευσης, η απόσταση ακτινοβόλησης της συσκευής καθώς και ο χρόνος λήψης της εικόνας φθορισμού. Επίσης, εξετάστηκε η χημική σταθερότητα των χάρτινων συσκευών σε διάφορες συνθήκες αποθήκευσης παρουσιάζοντας καλά αποτελέσματα ενώ η μέθοδος μελετήθηκε για πιθανές παρεμποδίσεις που ενδέχεται να επηρεάσουν τον ποσοτικό προσδιορισμό της κινίνης, μεταξύ όλων των άλλων ενώσεων που υπάρχουν σε αφεψήματα τύπου τονωτικού νερού. Η μελέτη επικυρώθηκε ως προς τα αναλυτικά χαρακτηριστικά απόδοσης της, με το όριο ανίχνευσης που υπολογίστηκε ως 3,3 S/N να είναι 3,6 mg L-1 και η ακρίβεια της μεθόδου ήταν ικανοποιητική, καθώς κυμαινόταν από 3,1% (εντός της ημέρας) έως 8,8% (μεταξύ των ημερών). Τέλος, με την αναλυτική διάταξη αναλύθηκαν ταυτόχρονα τονωτικά νερά (αφεψήματα) διαφορετικών τύπων και προέλευσης και τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με εκείνα που ελήφθησαν με πρότυπη φθορισμομετρική μέθοδο.
description: In this thesis, a simple, portable, low-cost and rapid-detection paper device was developed for the selective fluorometric determination of quinine in tonic water samples. The fabrication of the analytical device, which consists of circular sample introduction areas and detection zones simultaneously, involved two simple steps. In the first stage, the pattern of the array was drawn in a graphics editor and then the pattern was imprinted on suitable chromatographic paper using a wax printer and subsequent heating to form the boundaries of the hydrophilic regions. Finally, the appropriate reagents were immobilised in the detection zones of the device to achieve the fluorometric determination. The proposed method exploits the emission of quinine fluorescence in nitric acid, acidic environment (pH = 3-5) on the surface of the paper device by applying a UV lamp to excite the quinine molecule at 365 nm. The devices used are inexpensive and consist of chromatographic paper and wax barriers. The analytical protocol is easily applicable with minimal expertise required, requiring only the use of cheap and readily available reagents without the need for expensive experimental apparatus. The user simply needs to add a test sample, illuminate the device with the UV lamp and measure the fluorescence emitted from the identification area using a simple imaging device, a mobile phone camera to take a snapshot of the sample. The quinine concentration is found by subsequent image processing in image analysis software (Image J). Many chemical parameters of the experimental procedure were optimized, such as the type and concentration of the acid, the size of the detection areas, the irradiation distance of the device and the time of fluorescence image acquisition. Also, the chemical stability of the paper devices under different storage conditions was examined showing good results and the method was studied for possible interferences that may affect the quantification of quinine, among all other compounds present in tonic water type infusions. The study was validated for its analytical performance characteristics, with the limit of detection calculated as 3,3 S/N being 3,6 mg L-1 and the method accuracy was satisfactory, ranging from 3,1 % (intra-day) to 8,8 % (inter-day). Finally, tonic waters (infusions) of different types and origins were analyzed simultaneously with the analytical device and the results were compared with those obtained by a standard fluorometric method.