Nghiên cứu xác định nồng độ thuốc giảm đau trong nước thải bằng phương pháp điện di mao quản

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

PHẠM MẠNH HÙNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ HOẠT CHẤT MỘT SỐ THUỐC
GIẢM ĐAU (IBUPROFEN, DICLOFENAC, NAPROXEN,
BEZAFIBRATE) TRONG MẪU NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN
DI MAO QUẢN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC


Hà Nội - 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

PHẠM MẠNH HÙNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ HOẠT CHẤT MỘT SỐ THUỐC
GIẢM ĐAU (IBUPROFEN, DICLOFENAC, NAPROXEN,
BEZAFIBRATE) TRONG MẪU NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN
DI MAO QUẢN

Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60440118.

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS PHẠM HÙNG VIỆT


Hà Nội – 2015


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS Phạm Hùng Việt đã giao đề tài, nhiệt tình
hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận
văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Dương Hồng Anh cùng toàn thể các anh, em
trong nhóm điện di thuộc trung tâm CETASD đã giúp đỡ và hỗ trợ trong quá trình
thực hiện nghiên cứu này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy cô trong Bộ môn Hóa Phân tích nói
riêng và trong khoa Hóa học nói chung đã dạy dỗ, chỉ bảo và động viên tôi trong
thời gian học tập tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội.
Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ trong Trung tâm Nghiên cứu Môi trường
và Phát triển Bền vững – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên tạo điều kiện trong
quá trình thực hiện nghiên cứu.
Hà Nội, tháng 12 năm 2015

Học viên

Phạm Mạnh Hùng


MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG


DANH MỤC HÌNH


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Tên viết tắt

Tên đầy đủ

ACN

Acetonitril

BGE

Hệ đệm

C4D

Detectơ độ dẫn không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện

CE

Phương pháp điện di mao quản

CZE

Điện di mao quản vùng

EOF

Dòng điện di thẩm thấu

GC

Sắc ký khí

His

Histidin

HPLC

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

Leff

Chiều dài hiệu dụng của mao quản

Ltot

Tổng chiều dài mao quản

LOD

Giới hạn phát hiện

LOQ

Giới hạn định lượng

MEKC

Điện di mao quản điện động học Mixen

MS

Detetor khối phổ

NSAID

Thuốc chống viêm không steroid

%RSD

% độ lệch chuẩn tương đối

SD

Độ lệch chuẩn

SDS

Chất hoạt động bề mặt

SPE

Chiết pha rắn

Tris

(hydroxymethyl) aminomethane

UPLC

Sắc ký lỏng siêu hiệu năng


MỞ ĐẦU
Những năm gần đây sự xuất hiện dược phẩm trong môi trường nước trở thành
vấn đề nổi cộm về môi trường. Hiện nay rất nhiều dược phẩm đã bị xếp vào loại vào
các chất gây ô nhiễm môi trường do có độ ưa mỡ và khả năng phân hủy chậm, dẫn tới
khả năng tích lũy sinh học cao và gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người cũng như
môi trường sinh thái. Nước thải của những nhà máy sản xuất dược phẩm, nước thải
bệnh viện không được xử lý đúng cách xả ra môi trường và sự đào thải dược phẩm
qua quá tình sử dụng thuốc của con người là những nguyên nhân gây ra sự xuất hiện
của dược phẩm trong môi trường nước, trong đó có thuốc giảm đau, chống viêm là
một trong những loại thuốc được sử dụng rộng rãi trong đời sống hằng ngày.
Các dược phẩm được coi là chất gây ô nhiễm trong môi trường. Vì vậy những
năm gần đây đã có rất nhiều phương pháp được phát triển để xác định hàm lượng của
chúng trong môi trường. Những phương pháp xác định dược phẩm như sắc khí lỏng
hiệu năng cao (HPLC), phương pháp sắc kí khí kết hợp khối phổ (GC-MS). Cùng với
các phương pháp trên, điện di mao quản cũng là một phương pháp được ứng dụng khá
rộng rãi, đặc biệt, phương pháp điện di mao quản tích hợp detetor đo độ dẫn không
tiếp xúc (CE-C4D) với trang thiết bị nhỏ gọn, vận hành đơn giản có thể tự động hóa
và triển khai tại hiện trường, hóa chất sử dụng ít với chi phí thấp, cho thấy tiềm năng

phát triển phù hợp với nhu cầu và điều kiện thực tế tại Việt Nam. Do đó, chúng tôi đã
lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu xác định nồng độ hoạt chất một số thuốc giảm
đau(ibuprofen, diclofenac, naproxen, bezafibrate) trong mẫu nước bằng phương pháp
điện di mao quản”.
Kết quả nghiên cứu mong muốn đóng góp một phần cho quá trình quan trắc
môi trường tại Việt Nam.

10


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Sự xuất hiện của dược phẩm trong môi trường
Thập kỷ gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của y học thì việc sử dụng dược
phẩm cho con người và thú y cũng ngày càng phát triển. Vì vậy nhiều loại dược phẩm
đã được tìm thấy trong môi trường nước. Vấn đề này đã trở thành một mối lo ngại về
môi trường và sức khỏe của con người. Nhiều loại dược phẩm không hoàn toàn phân
hủy trong quá trình xử lý nước thải và được đào thải ra môi trường nước. Mặc dù sự
xuất hiện của các dược phẩm trong môi trường nước có nồng độ nhỏ nhưng đã có sự
ảnh hưởng đến môi trường sống của nhiều loại vi sinh vật trong nước. Khoảng
100.000 dược phẩm khác nhau được sản xuất mỗi năm nhưng không có dữ liệu cụ thể
về quá trình sử dụng trên toàn cầu của các dược phẩm [13]. Đặc biệt là quá trình tiêu
thụ của từng loại lại khác nhau đáng kể ở từng nước khác nhau. Có những dược phẩm
được mua bán theo đơn nhưng có những dược phẩm có thể mua dễ dàng ở các nhà
thuốc mà không cần đơn chỉ định của bác sĩ. Chính vì vậy khó có thể xác định được số
lượng tiêu thụ của các dược phẩm ở mỗi nước. Dược phẩm bao gồm rất nhiều các hợp
chất khác nhau chia thành nhiều loại phụ thuộc vào chức năng của từng loại ví dụ như
thuốc kháng sinh, thuốc giảm đau chống viêm hoặc thuốc điều chỉnh lipit. Theo thống
kê dữ liệu ở các nước châu Âu sản lượng các thuốc chống viêm, giảm đau như
ibuprofen ở Đức năm 2001 có sản lượng 344,89 tấn, ở Anh ibuprofen năm 2000 đạt
sản lượng 162,3 tấn. Ngoài ra còn các loại thuốc khác như diclofenac ở Đức sản lượng

85 tấn trong năm 2001, bezafibrate ở Ý có sản lượng 7,6 tấn [10]. Bên cạnh đó còn
nhiều loại chưa được thống kê đầy đủ. Ngay cả ở Việt Nam theo thống kê của cục
quản lý dược, giá trị tiền thuốc sử dụng của người Việt tăng dần theo năm như trong
bảng 1.1.

11


Bảng 1. Giá trị tiền thuốc sử dụng theo năm của người Việt Nam

Bình quân tiền

Tổng trị giá tiền

Trị giá SX

Trị giá thuốc

thuốc sử dụng

trong nước

nhập khẩu

(1.000USD)

(1.000USD)

(1.000USD)

2005

817.396

395.157

650.180

9,85

2006

956.353

475.403

710.000

11,23

2007

1.136.353

600.630

810.711

13,39

2008

1.425.657

715.435

923.288

16,45

2009

1.696.135

831.205

1.170.828

19,77

2010

1.913.661

919.039

1.252.572

22,25

Năm

thuốc đầu
người
(USD)

Theo cục quản lý dược Việt Nam thì sự phát triển của thị trường dược Việt
Nam tiếp tục tăng trưởng đến năm 2011 thị trường tiếp tục tăng từ 17-19% và đạt 2 tỷ
USD [1]. Như vậy cùng sự phát triển của ngành dược thì dược phẩm được phát hiện
trong môi trường ngày càng tăng. Dược phẩm có thể xâm nhập vào môi trường qua
nhiều con đường khác nhau như hình 1.1.

12


Hìnhkhi
1. con
Quángười
trình đào
thải của
dược
phẩm
ra ngoài
Sau
sử dụng,
dược
phẩm
được
bài tiếtmôi
quatrường

thông qua phân
hoặc nước tiểu và theo con đường đó xâm nhập vào nước thải. Trong quá trình xử lý
nước thải dược phẩm không dễ bị biến đổi hoặc bị loại bỏ và từ đó được chuyển ra
môi trường nước sông hồ. Bên cạnh đó, việc sử dụng thuốc thú y cũng tương tự như ở
con người. Động vật cũng bài tiết dược phẩm qua phân và nước tiểu. Khi sử dụng sản
phẩm từ phân gia súc để làm nông nghiệp cũng là con đường để dược phẩm xâm nhập
vào môi trường. Ngoài ra, nước thải của các nhà máy sản xuất dược phẩm và nước
13


thải của các bệnh viện không được xử lý đúng cách thải ra môi trường sông hồ cũng
chính là con đường giúp dược phẩm xâm nhập vào môi trường [6].
Với những con đường khác nhau và cách xử lý không đúng dẫn đến sự ô nhiễm
dược phẩm trong môi trường nước sông, hồ, đất và ở một số trường hợp đặc biệt còn
phát hiện một số dược phẩm như methaqualone và thuốc kháng sinh với các nhóm
penicilloyl trong nước uống [9, 25]. Trong số những dược phẩm phát hiện nhiều trong
môi trường nước có những dược phẩm thuộc nhóm thuốc chống viêm giảm đau.
1.2 Tổng quan về thuốc chống viêm, giảm đau
1.2.1 Khái niệm và phân loại
Thuốc chống viêm là thuốc có tác dụng lên một khâu nào đó của quá trình viêm
hoặc làm ngưng hẳn quá trình viêm.
Phân loại thuốc chống viêm, giảm đau: có nhiều cách phân loại theo tác dụng,
theo cách sử dụng, theo các nhóm. Ở đây chúng tôi phân loại theo hai loại: tác dụng
toàn thân và tác dụng cục bộ. Trong đó thuốc NSAID là một trong những loại thuốc có
tác dụng toàn thân được sử dụng phổ biến từ lâu.
1.2.2 Khái niệm thuốc NSAID
NSAID: Thuốc chống viêm không steroid (tiếng anh: non-steroidal antiinflammatory drug, viết tắt là NSAID) là loại thuốc có tác dụng hạ sốt, giảm đau,
chống viêm không có cấu trúc steroids. NSAID là thuốc giảm đau ngoại vi và không
có tác dụng gây nghiện. Những thuốc tiêu biểu của nhóm này gồm có aspirin,
ibuprofen, diclofenac và naproxen đã được sử dụng rộng rãi trong điều trị từ

lâu. Paracetamol (acetaminophen) có tác dụng chống viêm không đáng kể, nhưng lại
có tác dụng hạ sốt và giảm đau rất tốt, nên đôi khi vẫn được xếp trong nhóm này.
Cơ chế chống viêm của thuốc NSAID: thuốc ức chế cyclooxygenase (COX) nên
ức chế tổng hợp prostaglandin (PG) và thromboxan. Có hai dạng COX, COX-1 cần
thiết để tổng hợp prostaglandin (bảo vệ niêm mạc dạ dày) và thromboxan cần thiết cho
14


chế tác
củarathuốc
chống viêm
tiểu cầu kếtHình
dính, 1.
vàCơ
COX-2
thamđộng
gia tạo
prostaglandin
khi cógiảm
viêmđau
[17]. Các thuốc
chống viêm không chọn lọc ức chế cả hai loại COX-1 và COX-2, bao gồm ibuprofen,
indometacin, naproxen, piroxicam, diclofenac, ketoprofen. Các thuốc NSAID ức chế
chọn lọc COX-2 gồm có ketorolac, parecoxib, celecoxib, meloxicam, rofecoxib…
•

Thuốc có tác dụng ức chế sinh tổng hợp PG do ức chế men COX làm
giảm tổng hợp PG.

•

Thuốc còn làm bền vững màng lysosome do đó hạn chế giải phóng
các enzyme của lysosome trong quá trình thực bào, nên có tác dụng
chống viêm.
15


•

Ngoài ra thuốc còn ức chế các chất trung gian của quá trình viêm như
các kinin huyết tương, ức chế cơ chất của enzyme, ức chế sự di chuyển
của bạch cầu, ức chế phản ứng kháng nguyên - kháng thể.

•

Riêng nhóm salicylate còn làm tăng giải phóng steroid nên làm tăng tác
dụng chống viêm

1.2.3 Giới thiệu chung về các chất phân tích
Các chất phân tích đều là dược phẩm đã được phát hiện trong môi trường nước.
Trong đó có ba chất thuộc nhóm thuốc chống viêm giảm đau NSAID và một chất là
dược phẩm tác dụng điều chỉnh lipit. Các thông tin chung của bốn dược phẩm được
trình bày trong bảng [20, 21].

Tên Chất

Tên hóa học

Công thức
phân tử

Ibuprofen

Diclofenac

Naproxen

(RS)-2-(4-(2-

2-(2-(2,6-

(+)-(S)-2-(6-

metylpropyl)

dichloro phenyl

metoxy

phenyl)

amino) phenyl) naphtalen-2-yl)

propanoic axit

axetic axit

propanoic axit

C13H18O2

C14H11Cl2NO2

C14H14O3

16

Bezafibrate

2-(4[16]phenoxy)2-metylpropanoic
axit

C19H20ClNO4


Bảng 1. Thông tin chung của các dược phẩm
Công thức
cấu tạo

Khối lượng
phân tử

206,28

296,148

230,259

4,41

4,18

4,8

361,819

(g/mol)
pKa

3,6

1.2.4 Tác hại của dược phẩm đến môi trường
Tác hại của diclofenac đã được đề cập ảnh hưởng đến sự suy giảm của các cá
thể kền kền ở Ấn Độ [18, 19]. Một nghiên cứu tại vườn quốc gia Keoladeo, Ấn Độ số
lượng cá thể kền kền giảm 95% năm 2003. Theo báo cáo diclofenac ở dạng thuốc thú
ý được sử dụng trên động vật, gia súc nuôi. Những con kền kền ăn thịt những gia súc
có sử dụng diclofenac sẽ bị nhiễm độc dần dần, do chúng không có enzym để phá vỡ
diclofenac. Diclofenac làm cho những con kền kền có triệu chứng suy thận. Ngoài ra
đã có những báo cáo khi tiếp xúc lâu dài với diclofenac sẽ ảnh hưởng đến thận của
một số loại sinh vật như cá [24], chuột [17].
Tác giả Yohana M cùng cộng sự đã nghiên cứu tác dụng của bezafibrate ảnh
hưởng khả năng sinh dục và sinh tinh của cá ngựa vằn. Cá ngựa vằn trưởng thành đã
được tiếp xúc với bezafibrate qua đường miệng trong 21 ngày. Máu và bộ phận sinh
dục được thu thập để đánh giá hypocholesterol. Kết quả cho thấy sự suy giảm tinh
hoàn. Nghiên cứu thấy được bezafibrate tạo ra một tác nhân là hypocholesterol ở cá
ngựa vằn đực trưởng thành. Nó là nguyên nhân gây ra sự rối loạn nội tiết ảnh hưởng
đến sinh tinh [26].
Đồng thời có nghiên cứu chỉ ra tác hại tổng hợp của ibuprofen, diclofenac,
naproxen bằng phương pháp kiểm tra Daphania chỉ ra các chất ảnh hưởng đến quá
17

trình đến môi trường sống của tảo. Tác giả đã chỉ ra các độc tính của các chất có thể
tạo ra hiểu ứng kết hợp ảnh hưởng đến môi trường [7, 8].
1.3 Tổng quan các phương pháp phân tích
1.3.1 Phương pháp sắc ký khí
Sắc kí khí là phương pháp chia tách trong đó pha động là chất khí (được gọi là
khí mang) và pha tĩnh chứa trong cột là chất rắn hoặc chất lỏng phủ trên bề mặt chất
mang trơ dạng rắn hay phủ đều trên thành phía trong của cột [2].
Phương pháp GCxGC-TOF_MS được tác giả Petr Lacina sử dụng kết hợp cùng
quá trình làm giàu SPE để xác định 10 loại dược phẩm trong nhóm thuốc chống viêm
giảm đau trong mẫu nước thải và nước mặt. Giới hạn phát hiện của phương pháp đạt
được của các dược phẩm từ 0,18-5 ng/L. Các mẫu được lấy trên sông Svratka và mẫu
nước thải Brno-Modrice, Cộng Hòa Séc được làm giàu bằng SPE bằng cột Oasis HLB
cartridges (3 mL, 60 mg) [14].
1.3.2 Phương pháp sắc ký lỏng HPLC
Sắc ký lỏng là quá trình xảy ra trên cột tách với pha tĩnh là chất rắn và pha
động là chất lỏng (sắc ký lỏng - rắn). Mẫu phân tích được chuyển lên cột tách dưới
dạng dung dịch. Khi tiến hành chạy sắc ký, các chất phân tích được phân bố liên tục
giữa pha động và pha tĩnh. Trong hỗn hợp các chất phân tích, do cấu trúc phân tử và
tính chất lý hóa của các chất khác nhau nên khả năng tương tác của chúng với pha tĩnh
và pha động khác nhau. Do vậy, chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi
nhau [2]. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả khác nhau sử dụng
phương pháp này, có thể kể đến như:
Phương pháp HPLC sử dụng detector mảng diode A (DAD) kết hợp cùng với
quá trình làm giàu chiết pha rắn (SPE) đã xác định sự có mặt của diclofenac trong các
mẫu nước thải tại các nhà máy xử lý nước thải tại Rio de Janeiro, Brazil [11].

18

Trong một nghiên cứu, tác giả JONES sử dụng phương pháp HPLC với
detector quang phổ hấp phụ phân tử UV-VIS kết hợp cùng với quá trình làm giàu SPE
để xác định 19 loại dược phẩm khác nhau như: ketoprofen, bezafibrate, naproxen,
warfarin, flurbiprofen, diclofenac, indomethacin, ibuprofen, meclofenamic axit,
paracetmon… Với LOD của các chất từ 0,02 mg/L-0,25 mg/L . Cụ thể LOD của một
số chất như sau: diclofenac 0,15 mg/L, naproxen 0,01 mg/L, bezafibrate 0,06 mg/L,
ibuprofen 0,13 mg/L [6].
Trong nghiên cứu sử dụng phương pháp HPLC –MS cũng được tác giả Werner
Ahrer sử dụng để xác định một dược phẩm như paracetamon, penicillin, naproxen,
bezafibrate, diclofenac, ibuprofen…Với LOD của các chất ở trong khoảng 0,05 -1
mg/L. Nếu kết hợp cùng với quá trình làm giàu SPE thì giới hạn phát hiện của các
chất có thể hạ xuống 1 ng/L [5].
Tác giả M. Jos´e G´omez đã sử dụng phương pháp HPLC-MS-MS kết hợp với
quá trình làm giàu SPE với cột Oasis HLB ở pH 7 để xác định 16 loại dược phẩm
trong nước thải bệnh viện như các loại thuốc giảm đau, chống viêm (ibuprofen,
naproxen, diclofenac, ketorolac, acetaminophen), thuốc chống trầm cảm(fluxetine và
paroxetine), thuốc kháng sinh (trimethoprim, metronidazole)… Phương pháp có hệ số
thu hồi của dược phẩm cao hơn 75%. Giới hạn phát hiện của phương pháp từ 7 ng/mL
đến 47 ng/mL với độ lệch chuẩn tương đối của phương pháp tính RSD từ 0,3% tới
4,9% [12].
1.3.3 Phương pháp điện di mao quản (CE)
Điện di mao quản là một kỹ thuật tách chất phân tích là các ion hoặc các chất
không ion nhưng có mối liên hệ chặt chẽ với các ion trong một ống mao quản hẹp
chứa đầy dung dịch đệm, đặt trong điện trường; do độ linh động điện di của các ion
khác nhau, chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau [2].
Phương pháp điện di mao quản điện động học Mixen (MEKC)
19

Một nghiên cứu đã sử dụng phương pháp điện di mao quản MEKC của tác giả
Vincent J. Drover Christina S. Bottaro. Phương pháp đã xác đinh 12 loại thuốc như:
ibuprofen, diclofenac, naproxen, bezafibrate, gemfibrozil, ofloxacin, norfloxacin,
carbamazepine,

primidone,

sulphamethazine,

sulphadimethoxine

và

sulphamethoxazole. Phương pháp sử dụng đệm 10mM amoni hydrogen phosphat, pH
11.5, 69mM SDS, 6 mg/mL sunphat b-CD and 8.5% v/v isopropanol, điều kiện áp thế
là 30kV, chiều dài mao quản 48,5 cm và đường kính là 50 μm. Phương pháp kết hợp
cùng với quá trình làm giàu SPE có giới hạn phát hiện LODs của các chất từ 4 đến 30
μg/L. SPE được thực hiện bằng cách dùng cột Strata-X 200 mg thể tích 3 mL. Hiệu
suất thu hồi của các dược phẩm trong quá trình làm giàu từ 82-99% với độ lệch chuẩn
tương đối từ 0,6-6,4% [9].
Điện di mao quản vùng (CZE).
Phương pháp này được tác giả Rawi Ramautar Govert W. Somsen Gerhardus J.
de Jong phát triển để xác định một số loại dược phẩm và mẫu y sinh. Phương pháp sử
dụng kết hợp SPE-CE-UV xác định naproxen với quá trình làm giàu bằng cột C18.
Nếu không kết hợp với SPE phương pháp có giới hạn phát hiện 0,2 μg/L. Nếu kết hợp
với SPE thì phương pháp được có thể phát hiện ở nồng độ 10 pg/mL. Với hiệu suất
thu hồi lớn hơn 80% [22].
Một nghiên cứu của tác giả Alba Maci Francesc Borrull Marta Calull đã kết
hợp SPE cùng với CE để xác định naproxen bằng detector UV. Với cột trong quá
trình SPE là cột C18 LiChrolut 500 mg của Merck. Hệ đệm 20 mM amoni axetat

trong metanol/water (70:30 v/v). Với sự kết hợp cùng SPE giới hạn phát hiện của
naproxen có thể xuống 10 ng/L[15].
Phương pháp CE còn được tác giả Ngee Mien Quek áp dụng để xác định 13
loại dược phẩm với detector C 4D. Phương pháp CE- C4D sử dụng hệ đệm 9 mM Tris/5
mM axit lactic pH 8.0 có bổ sung thêm các chất như 5% n-propanol, 0.025% γ-CD,
0.075% hydroxyl-β-CD và0.15% dimetyl-β-CD. Phương pháp có giới hạn phát hiện
20


của các chất từ 61-1676 μg/L với độ lệch chuẩn tương đối của thời gian di chuyển và
diện tích pic dưới 2 và 6%. Giới hạn phát hiện của 1 số chất như sau ibuprofen 68
μg/L, naproxen 257 μg/L, diclofenac 144 μg/L [21].
1.3.4 Phương pháp chiết pha rắn (SPE)
Trong quá trình phân tích dược phẩm trong mẫu môi trường vì nồng độ các
dược phẩm rất nhỏ để giảm được giới hạn phát hiện của phương pháp các tác giả
thường kết hợp quá trình làm giàu chiết pha rắn với các phương pháp phân tích.
Chiết pha rắn là một dạng của sắc kí lỏng được cải tiến thành hấp thụ pha rắn
với các cơ chế khác nhau. Mục đích của chiết pha rắn là lấy các chất phân tích một
cách định lượng từ dung dịch, loại tạp chất và thu hồi toàn bộ nó. Sau khi làm sạch,
chất phân tích được rửa giải vào một thể tích nhỏ dung dịch và lấy một cách định
lượng khỏi dung dịch nên có hệ số làm giàu cao [2, 4].
Chiết pha rắn có các ưu điểm sau:
-

Thu hồi các chất phân tích có hiệu suất cao.

-

Chiết phân tích và làm sạch tạp chất dễ dàng.

-

Dễ tự động, phù hợp với sắc ký.

-

Giảm lượng dung môi hữu cơ dẫn đến hạ giá thành.

21


Các loại chiết pha rắn: Chiết pha thường, chiết pha đảo, chiết trao đổi ion, chiết
rây phân tử. Trong đó chiết pha đảo với việc sử dụng pha tĩnh với các nhóm C2, C18,
một số gốc hydrocacbon với độ dài mạch khác nhau thích hợp để tách các chất không
phân cực trong pha nước giống như các loại dược phẩm. Pha động hay chất rửa giải là
dung môi phân cực thường nước + metanol, acetonitril … Quá trình chiết như hình
1.3.

Hình 1. Quá trình chiết pha rắn
1.4 Tổng quan về phương pháp điện di mao quản
1.4.1 Sơ lược về phương pháp điện di mao quản
Điện di mao quản là phương pháp tách chất dựa trên sự di chuyển khác nhau
của các ion dưới tác dụng của điện trường, trong lòng mao quản hẹp. Có nhiều kĩ thuật
khác nhau trong CE, tuy nhiên, điện di mao quản vùng (CZE) là phương pháp được sử
dụng phổ biến nhất do đơn giản trong vận hành và hiệu quả trong phân tích. Trong
nghiên cứu này, thuật ngữ CE được hiểu là CZE.
22


Theo phương pháp CE, các ion trong mao quản di chuyển với tốc độ khác

nhau, theo công thức [23]:

vi = μ i ×E =

Trong đó:

q
V
×
6π× ×η ×r L

(1)

vi: tốc độ di chuyển của ion
μi: độ linh động điện di
E: cường độ điện trường
q: điện tích ion

η

: độ nhớt của dung dịch

r: bán kính hiđrat hóa của ion
V: hiệu điện thế
L: chiều dài mao quản

Hình 1. Sơ đồ của một hệ điện di mao quản đơn giản

23

Một yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới quá trình tách chất trong CE là dòng điện
di thẩm thấu (EOF). Mao quản sử dụng trong CE thường được chế tạo từ silic nóng
chảy (fused silica). Trên bề mặt mao quản hình thành nhiều nhóm axit yếu silanol SiOH. Ở pH thích hợp, nhóm này phân li tạo thành ion silanat mang điện âm Si-O -. Đây
điều kiện để hình thành nên lớp điện kép, trong đó lớp di động nằm bên ngoài mang
điện dương. Khi áp vào hai đầu mao quản một điện thế, lớp di động này di chuyển về
phía cực âm với một vận tốc nhất định, tạo thành dòng, gọi là dòng EOF [23].

ν EOF = μ EOF ×E =

Trong đó,

ε:
ξ:

εξ
4πη

(2)

hằng số điện môi của dung dịch đệm
thế zeta của lớp điện tích kép

Thường thì khi pH > 3, EOF đã bắt đầu xuất hiện. Sự xuất hiện của EOF làm
tăng tốc độ di chuyển của các cation, trong khi với anion thì ngược lại, đôi khi còn đảo
chiều của anion.

Hình 1. Lớp điện kép và tốc độ di chuyển của các ion trong EOF
24

1.4.2

Detector trong phương pháp điện di mao quản
Việc phát hiện chất trong CE được thực hiện nhờ detector. Một số detector

thông dụng bao gồm detector đo quang (hấp thụ phân tử, huỳnh quang), điện hóa (đo
dòng, đo thế, độ dẫn) và khối phổ. Đối những thiết bị xách tay, detector độ dẫn là lựa
chọn thích hợp nhất do có thiết bị nhỏ gọn, độ nhạy cao và phổ phân tích rộng.
Nguyên tắc thiết kế của detector độ dẫn không tiếp xúc là sử dụng hai điện cực hình
ống đặt vòng quanh và không tiếp xúc với mao quản. Khi áp vào một hiệu điện thế,
hai điện cực này sẽ đóng vai trò hai tụ điện còn khối dung dịch trong mao quản giữa
hai điện cực đóng vai trò điện trở. Tại đầu ra của điện cực thứ hai, tín hiệu sẽ được thu
nhận đưa đến bộ khuếch đại và xử lý cho ra tín hiệu phân tích. Khi sử dụng detector
này, tín hiệu của chất phân tích (pic) thu được là giá trị điện thế dưới dạng tín hiệu số.
Việc hiển thị tín hiệu được thực hiện dễ dàng bằng các phần mềm ghi tín hiệu như
eDAQ Chart hay PicoLog. Dưới đây là sơ đồ cấu tạo của một detector đo độ dẫn
không tiếp xúc kết nối kiểu tụ điện (C4D).

Hình 1. Sơ đồ cấu tạo detector C4D
1.4.3 Bơm mẫu trong điện di mao quản
Trong CE, trước khi phân tích, một lượng nhỏ mẫu được nạp vào một đầu mao
quản. Có ba kĩ thuật bơm mẫu chủ yếu được sử dụng, bao gồm bơm áp suất, bơm
xiphông và bơm điện.

25