Nuevas estrategias analíticas para el análisis de muestras de composición compleja basadas en generación y modelado de datos multidimensionales

Abstract

In this work, different strategies for multidimensional data generation were evaluated, and potentialities of chemometrics algorithms were explored for the analysis of complex samples. Analytical methods were developed for descriptive and predictive studies of several chemical systems, by combination of different analytical techniques with chemometric data modelling. Two analytical methods were developed for the determination of emergent contaminants in water, including an analyte-itrium based system by using chromatographic resolution coupled to fluorescence detection and a capillary electrophoresis with UV detection methodology. Furthermore, an analytical method based on flow injection analysis was proposed for the determination of doxorubicin in human plasma. On another hand, a new methodology by using an EC-QCL laser as light source was developed for mid-IR transmission measurements of macromolecules. Alcohol presence and temperature effects were evaluated on a model protein and polypeptide, respectively. The temperature effect was also evaluated by using circular dichroism. Chemometrics algorithms for second-order data modelling, such as MCR-ALS, allowed the resolution of mixture analysis problems, reaching chemical-conformational information on macromolecules behaviour. Finally, 3 analytical strategies for third-order data generation were analysed. These were based on a chromatographic procedure coupled to detection excitation-emission fluorescence matrices. Instrument requirements were evaluated and a detailed analysis of the generated data was performed, evaluating the complexity of the analysis considering the data pre-processing and the data processing.

En este trabajo se evaluaron diferentes estrategias de obtención de datos multidimensionales y se exploraron las potencialidades de los algoritmos quimiométricos para el análisis de muestras complejas. Se desarrollaron métodos analíticos para estudios descriptivos y predictivos de diversos sistemas químicos, combinando diferentes técnicas analíticas con modelado quimiométrico de datos. Se desarrollaron 2 métodos analíticos para la determinación de contaminantes emergentes en muestras agua de recursos naturales, incluyendo un sistema basado en complejos analito-itrio con resolución cromatográfica y detección de fluorescencia de barrido rápido, y un método basado en electroforesis capilar con detección DAD-UV. Además, se propuso un método de análisis por inyección en flujo con detección espectral para la determinación de doxorrubicina en plasma humano. Por otro lado, se desarrolló una metodología utilizando un láser EC-QCL como fuente lumínica para mediciones de transmisión mid-IR de proteínas y se estudió el efecto de un alcohol sobre una proteína y el de la temperatura sobre un polipéptido; asimismo, se evaluó el efecto de la temperatura utilizando dicroísmo circular. El uso de algoritmos quimiométricos, como MCR-ALS, para modelar datos de segundo orden permitió resolver problemas de análisis de mezclas, y obtener información química-conformacional de macromoléculas. Finalmente, se analizaron 3 estrategias analíticas para la generación de datos de tercer orden, basadas en un procedimiento cromatográfico acoplado a la detección de matrices de excitación-emisión de fluorescencia. Se evaluaron los requerimientos instrumentales y se realizó un análisis detallado de los datos generados, evaluándose la complejidad de análisis en el pre-procesamiento y procesamiento de datos.