Microextracción en fase sólida

La microextracción en fase sólida , o SPME , es una técnica de muestreo por extracción en fase sólida que implica el uso de una fibra recubierta con una fase extractora, que puede ser líquida ( polímero ) o sólida ( sorbente ), ^{[ 1 ]} que extrae diferentes tipos de analitos (incluidos volátiles y no volátiles) de diferentes tipos de medios, que pueden estar en fase líquida o gaseosa. ^{[ 2 ]} La cantidad de analito extraído por la fibra es proporcional a su concentración en la muestra siempre que se alcance el equilibrio o, en caso de un preequilibrio de corto tiempo, con ayuda de convección o agitación.

Después de la extracción, la fibra SPME se transfiere al puerto de inyección de los instrumentos de separación, como un cromatógrafo de gases y un espectrómetro de masas , ^{[ 3 ]} donde tiene lugar la desorción del analito y se lleva a cabo el análisis.

El atractivo de la SPME radica en que la extracción es rápida, sencilla, generalmente se puede realizar sin disolventes y los límites de detección pueden alcanzar niveles de partes por billón (ppt) para ciertos compuestos. La SPME también tiene un gran potencial para aplicaciones de campo; el muestreo in situ puede ser realizado incluso por personas sin conocimientos científicos, sin necesidad de contar con equipos de cromatografía de gases-espectrometría de masas en cada ubicación. Si se almacenan adecuadamente, las muestras pueden analizarse días después en el laboratorio sin una pérdida significativa de compuestos volátiles. ^{[ 4 ]}

El recubrimiento de la fibra SPME se puede seleccionar para mejorar la sensibilidad para analitos específicos de interés; idealmente, la capa adsorbente tendrá una alta afinidad por los analitos objetivo. ^{[ 5 ] [ 6 ]} Hay muchos recubrimientos de fibra SPME disponibles comercialmente que son combinaciones de polidimetilsiloxano , divinilbenceno , Carboxen, poliacrilato y polietilenglicol . ^{[ 7 ] [ 8 ]} Sin embargo, una desventaja de muchas de las fibras SPME disponibles comercialmente es que tienden a ser físicamente frágiles debido a su composición. ^{[ 6 ]} Dependiendo de las características de los analitos objetivo, ciertas propiedades del recubrimiento mejoran la extracción, como la polaridad, el espesor y el área superficial. ^{[ 5 ] [ 9 ]} La matriz de la muestra también puede influir en la selección del recubrimiento de la fibra. Según la muestra y los analitos de interés, la fibra puede necesitar tolerar la inmersión directa en lugar de una extracción en el espacio de cabeza . ^{[ 7 ]} En uno de los estudios, el método de recubrimiento de fibra mejora significativamente el rendimiento de la SPME al garantizar una alta capacidad de unión y una mayor eficiencia de transferencia de masa. Al evitar la entrada de la matriz adhesiva polimérica en los poros de las partículas adsorbentes, el método permite tiempos de adsorción y desorción más rápidos, lo cual es crucial para aplicaciones de alto rendimiento. ^{[ 10 ]}

Los marcos metalorgánicos (MOF) se han investigado como materiales adsorbentes para recubrimientos SPME porque sus dimensiones de poro y grupos funcionales de superficie se pueden modificar para alterar la afinidad y selectividad de extracción. Los MOF a base de circonio, incluidos los miembros de la familia UiO, se han incorporado en recubrimientos poliméricos en dispositivos SPME Arrow para la extracción de contaminantes fenólicos de muestras de alimentos. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Por ejemplo, un material UiO-67 amino-funcionalizado se dispersó en poliacrilonitrilo y se depositó en un SPME Arrow de acero inoxidable mediante electrohilado . El recubrimiento se utilizó con cromatografía líquida de alta resolución y detección ultravioleta para determinar bisfenol A , p -terc-butilfenol, 4-pentilfenol, nonilfenol y hexestrol en leche y carne de cerdo. Los límites de detección reportados fueron de 0,003–0,01  μg  L ⁻¹ , y el recubrimiento mantuvo un rendimiento de extracción estable durante más de 200 ciclos de extracción-desorción. ^{[ 13 ]}

La SPME se ha convertido en una técnica esencial en la ciencia forense , particularmente para el análisis de matrices complejas como sangre, orina y muestras ambientales. Entre sus ventajas se incluye la capacidad de realizar extracciones rápidas y sensibles sin necesidad de una preparación exhaustiva de la muestra, lo cual es crucial en investigaciones forenses donde la integridad de la muestra es primordial. Por ejemplo, la SPME se ha empleado con éxito para detectar drogas de abuso, explosivos y otros compuestos volátiles en diversas muestras, lo que permite la identificación eficiente de sustancias relevantes para casos criminales. La automatización y miniaturización de las técnicas de SPME mejoran aún más su aplicabilidad en entornos forenses, permitiendo análisis de alto rendimiento y reduciendo el riesgo de contaminación. ^{[ 4 ]}

La SPME se reconoce como un método analítico ecológico para la preparación de muestras, especialmente en el análisis forense de drogas. Esta técnica ofrece varias ventajas sobre los métodos tradicionales como la extracción líquido-líquido (LLE) y la extracción en fase sólida (SPE), incluyendo la automatización, el procesamiento rápido de muestras y la reducción del uso de disolventes. La SPME permite la extracción de analitos directamente de matrices complejas, como muestras biológicas y ambientales, minimizando el impacto ambiental asociado a las técnicas de extracción convencionales. ^{[ 4 ] [ 14 ]}

• Green Analytical Methods and Miniaturized Sample Preparation techniques for Forensic Drug Analysis. 2025. doi:10.1016/C2022-0-02711-2. ISBN 978-0-443-13907-9.
• Janusz Pawliszyn: Handbook of Solid Phase Microextraction, Chemical Industry Press, 2009.
• Pawliszyn J.: Solid Phase Microextraction: Theory and Practice, Wiley-VCH, 1997.
• Pawliszyn J.: Applications of Solid Phase Microextraction, Royal Society of Chemistry, 1999.

• Introduction to Solid Phase Microextraction
• Quantification using Solid Phase Microextraction