Amina-PPt Bpa - Université de Montréal

Report
Chimie Analytique Environnemental CHM 3103
5 Avril 2011
Contaminant dans
l’eau: Bisphénol A
Guillaume Cormier
Amina Touidjine
Le Bisphénol A
2,2 (-4,4-dihydroxydiphenyl) propane
Produit après réaction entre (1 eq) acétone et (2 eq)
phénol.
découverte
• Synthétisé en 1891 par A.P Dianin.
• Découvert dans le cadre des recherches
d’œstrogènes de synthèse.
• Jamais utilisé comme œstrogène de synthèse
car d’autres composés tel que le Distilbène ont
été découvert à la même période.
• Utilisé dans l’industrie du plastique.
Propriétés:
• Solubilité: 120 ppm à température ambiante
• Faible volatilité: Teb=250 à 252 °C
• Dégradation dans l’eau
• En milieu biologique: rapide (t1/2= 2,5 à 4 jours).
• En laboratoire: nulle
• Faible potentiel de bioaccumulation dans les
organismes aquatiques.
• Légèrement à modérément toxique dépendamment
du sujet d’analyse.
Polémique/
Réglementation
• En 2003, une étude a fait état d’anomalies de la
multiplication cellulaire chez des embryons de
souris exposées.
• Résultat alarmant vu que le Bpa est détecté dans
90% des urines de la population canadienne.
• l’EFSA: DJA=0,05 mg. Kg-1
• Le Canada, 1er pays à classer le Bpa comme
substance toxique et 1er pays (en 2009) à
l’interdire dans la fabrication des biberons.
Effet sur la santé:
• C’est un perturbateur endocrinien car il est capable
d’agir sur le système hormonal humain en imitant
l’effet des hormones œstrogènes.
 Responsabilité potentielle de la précocité de
l’apparition de la puberté et fort effet sur le
développement des jeunes filles
• Le quart de population ayant les niveaux les plus
élevés de Bpa a été deux fois plus susceptible de
déclarer une maladie cardiaque ou un diabète.
• Hausse des niveaux de Bpa est associée à des
concentrations hépatiques anormales.
Bpa et environnement
 Contaminant environnemental important.
• Présent en quantité non négligeable dans les
eaux usées, les rivières et les sédiments.
• Plusieurs méthodes analytiques employés
telles que la LC-MS, GC-MS, SPE, SPR.
Méthode analytique:
la SPR
Résonance des plasmons de surface
SPR
• Oscillation de densité de charge qui peut exister à
l’interface entre deux milieux dont les constantes
diélectriques sont de signes opposés.
• Interaction résonante entre la lumière et le plasmon.
• Mesure de la liaison d’un ligand sur un récepteur
adsorbé à la surface d’une couche métallique.
• Mesure de la variation de l’indice de réfraction au
voisinage de l’interface quand le ligand se lie aux
récepteurs.
SPR
• Principe:
• La surface est fonctionnalisée par une molécule
spécifique (ex: un biocapteur).
• Lorsque la molécule d’intérêt passe à proximité de
la surface elle s’y lie.
• La liaison modifie l’IR à la surface.
• Plus l’analyte est dense plus les pics seront
déplacés vers la droite.
SPR
La surface peut être fonctionnalisée de différentes façons.
SPR
• Le champ électromagnétique dans le milieu
biologique a un caractère évanescent.
C’est la fixation de
molécules sur l’interface
qui va modifier
l’information contenue
dans l’onde tant au niveau
de sa phase que de son
amplitude.
SPR
L’onde polarisée traverse
d’abord un prisme de
verre (IR élevé)
Elle se réfléchit sur
l’interface recouverte de
métal.
Ce prisme constitue le dispositif de couplage de
l’onde incidente avec l’onde de surface.
SPR
Les champs électromagnétiques de la lumière polarisée pénètre dans la couche
métallique et l’énergie est transférée aux électrons du métal.
Suite au transfert d’énergie, il y a une diminution dans l’intensité reflétée à un angle
d’incidence spécifique.
SPR
• Avantages:
• On peut faire la mesure en temps réel.
• Très sensible et rapide.
• Pas besoin d’utilisé des molécules marquées
• Détection de n’importe quel analyte
• Applications:
• Détecteurs biologiques immunitaires
Détection du BpA par
SPR
• Détection faite en utilisant un couplage
indirect.
 Echantillon BpA incubé avec anti-BpA
 Les anticorps anti-BpA qui n’ont pas réagit
sont détectés par un capteur contenant à sa
surface le conjugué BpA-BpA immobilisé.
SPR
• Capteur SPRCD (surface plasmon résonance
coupler and disperser):
 Ici, biocapteurs à 6 canaux basé sur une structure
de diffraction spéciale.
• Couplage indirect:
 Le composé BpA-BpA a été immobilisé sur la
surface SPRCD .
Travail en amont
• La puce du capteur doit être nettoyé.
 Rincer éthanol absolu
 Eau dé ionisé
 Séchée avec une vapeur de nitrogène pure
 Placée dans un nettoyant plasma-O2
• Objectif: enlever les contaminants organiques
• La surface est ensuite fonctionnalisée avec un
mélange de monocouches assemblées.
SPR
• La détection expérimentale consiste en:
 Etablissement d’une ligne de base: Suivi du PBS le long de
la surface du capteur accrochée avec conjugué BpA-BpA
pendant ≈15min
 Détection des anticorps qui n’ont pas réagit
 Lavage
 Régénération
 Etablissement d’une nouvelle ligne de base
• Détection faite dans le PBS et dans les eaux usées.
Résultats:
• LOD du BpA dans PBS≈0.08 ng/mL
• LOD BpA dans les eaux usées≈ 0.14 ng/mL
• LOD BpA dans eaux usées> LOD BpA dans PBS
• En raison de l’adsorption non spécifique des
molécules présentes dans échantillons eaux usées
avec surface du capteur.
méthode
analytique:
SPE-LC-ESI-MS/MS
L’extraction sur phase solide suivie d’une
chromatographie liquide et d’une spectrométrie de
masse en tandem avec l’ionisation par
électronébuliseur
SPE
• Permet d’extraire sélectivement le BPA sous
toutes ses formes et de le purifier avant la
HPLC via l’entremise d’un adsorbant.
• Les 4 grandes étapes de la SPE




Conditionnement de la cartouche
Chargement de l’échantillon
Lavage
Élution
SPE
• % de récupération élevé (pratiquement 100%)
• Faible consommation de solvant
• Simple (système automatisé)
• Bonne reproductibilité
• Adsorbant idéal: charbon de bambou activé
SPE: Charbon de bambou
• Légère poudre noire ayant une très grande
surface spécifique ce qui lui confère un
pouvoir adsorbant
• Nouveau matériau possédant des propriétés
biologiques et microporeuses uniques
• Très abordable: 0.002 $US/gramme
• Historiquement utilisé dans le dosage
d’herbicide
SPE: préparation de la
cartouche
• On modifie une cartouche de PS-DVB
• en enlevant la couche de PS-DVB et
• en la remplaçant par 1 gramme de charbon qui a
été préalablement
• Filtré à travers un tamis de 0.20 mm
• Séché à 80°C durant 2 heures
LC et ESI-MS/MS
• Chromatographie liquide
 Utilisé pour séparer le BPA de sa forme TBBPA
 Historiquement, la GC était utilisée mais a été
remplacée
• Spectrométrie de masse en tandem
 Ion ciblé: rapport m/z de 227.1
 Mode ESI négatif
Paramètres optimaux SPE
basés sur le % de récup.
• Éluant: Méthanol
• Volume d’éluant: 8 mL
• Débit de l’échantillon: 4 mL/min
• Volume de l’échantillon: 100 mL
• pH de l’échantillon: 7
LOD et comparaison avec
d’autres méthode
• Tableau- Paramètres analytiques important mesurés pour
tester l’utilisé de la méthode de dosage du BPA par la
technique de SPE-LC-MS-MS.
Conclusion
• Le BPA est capable de mimer les hormones féminines
œstrogènes.
• Pourrait être responsable de la puberté précoce chez les
femmes
• Même si ce biodégrade vite, il se trouve partout. (dans 90%
de nos urines)
• Il est donc très important de le doser dans l’eau
• SPR: une plate-forme efficace pour une détection rapide et
sensible du Bpa dans les échantillons environnementaux
• SPE-LC-ESI-MS-MS: faible LOD, soit 0.02 ng/mL VS 0.17 et 9.1
ng/mL pour la SPE-HPLC-UV et la SPE-MEKC.
Références
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Références (suite)
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17. Hegnerova, K., Homola, J., «Surface Plasmon resonance sensor for detection of bisphenol A in drinking
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Références (fin)
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18. Homola, J., Yee, S., Gauglitz, G., «Surface Plasmon resonance sensors: review», Sensors and Actuators,
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19. Fayad, P. Extraction sur phase solide : théorie et principes, CHM 3103, Hiver 2011, Université de Montréal.
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20. Chaurand, P. Chap. 9 Chromatographie –Notions de Base, CHM 3102, Hiver 2011, Université de Montréal.
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21. Waldron, K. Chap. 2.6 Spectrométrie de Masse, CHM 2102, Hiver 2010, Université de Montréal.
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22. Zhao, R. S., Wang, X., Yuan, J. P., J. Sep. Sci. 2010, 33, 1652-1657.
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23. Zhao, R. S., Wang, X., Yuan, J. P. & als., Anal. Bioanal. Chem. 2008. 390, 1671-1676.
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24. Zhao, R. S., Wang, X., Yuan, J. P. & als., Micro-chim Acta 2009, 165, 443-447.
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25. Li, X., Chu, S., Fu, S. & als., Chromatographia 2005, 61, 161-166.
•

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