Note d’application Axcend – Analyse des biocides
ANALYSE DES BIOCIDES A L’AIDE D’UN SYSTEME HPLC COMPACT
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S.V. Calugaru, W.R. West, M.L. Lee
Résumé
Le chromatographe liquide capillaire compact Axcend Focus LC® a été utilisé avec succès pour l’analyse quantitative de deux biocides représentatifs : le 4,5-dichloro-2-n-octylisothiazolin-3-one (DCOIT) dans des extraits de bois et le 4-bromo-2-(4-chlorophényl)-5-(trifluorométhyl)-1H-pyrrole-3-carbonitrile (ECONEA®) dans l’eau de mer.
Introduction
Les biocides sont largement utilisés pour supprimer des organismes indésirables tels que les insectes, rongeurs, bactéries et champignons. Comme ils peuvent être toxiques pour les humains et d’autres animaux non ciblés, leur concentration d’application doit être strictement contrôlée. Le DCOIT est un fongicide utilisé pour protéger le bois contre la décomposition, par exemple dans les poteaux électriques traités. Après traitement, il est essentiel de vérifier la quantité de biocide appliquée. L’ECONEA est utilisé dans les revêtements antisalissures des surfaces sous-marines afin de les protéger contre les algues et mollusques. Étant donné que l’ECONEA peut être libéré du revêtement, il est nécessaire d’analyser l’eau pour détecter sa présence.
Les structures de ces deux molécules sont montrées en figure 1.
Le Axcend Focus LC, compact et portable avec une alimentation par batterie, est un outil idéal pour l’analyse sur site de ces composés.
Conditions Expérimentales
Instrumentation
L’Axcend Focus LC, équipé du logiciel Axcend Drive 3.1.0, a été utilisé pour toutes les mesures.
Composés et solvants de test
Solvants de phase mobile de qualité HPLC (acétonitrile, méthanol, eau, acide trifluoroacétique) provenant de Sigma-Aldrich. De l’eau de mer simulée a été préparée avec du sel marin Instant Ocean.
Colonne HPLC et détection UV
Pour l’analyse du DCOIT et de l’ECONEA, une colonne Acquity HSS T3 (10 cm × 150 µm i.d., taille de particules de 1,8 µm) de Waters (Milford, MA, USA) a été utilisée. Les séparations ont été surveillées par absorption UV à 275 nm à l’aide d’un détecteur à cellule à flux capillaire Axcend.
Méthodes chromatographiques
Le DCOIT a été analysé en utilisant 2 % de méthanol dans l’eau comme solvant A et de l’acétonitrile comme solvant B. La composition de la phase mobile à un débit de 1 µL/min était de : 70 % B (0-11,5 min), 70-99 % B (11,5-12 min) et 99 % B (12-15 min). Des injections temporisées ont été utilisées avec la vanne d’injection en position « Inject » pendant 0,01 min, ce qui a donné un volume d’injection de 10 nL.
Pour l’analyse de l’ECONEA, le solvant A contenait 97 % d’eau, 3 % d’acétonitrile et 0,1 % d’acide trifluoroacétique, tandis que le solvant B était composé de 97 % d’acétonitrile, 3 % d’eau et 0,1 % d’acide trifluoroacétique. Dans ce cas, le gradient de la phase mobile à 1 µL/min était : 3 % B (0-6,1 min), 3-97 % B (6,1-12 min) et 97 % B (12-17 min). Un volume d’injection de 6 µL a été utilisé grâce à une boucle d’injection externe de 6 µL avec un temps d’injection de 6 min.
Toutes les phases mobiles et les échantillons ont été filtrés à travers des filtres à seringue en cellulose régénérée Kinesis KX (hydrophile) ou en PTFE (hydrophobe) avec une taille de pore de 0,22 µm (Cole-Parmer, Vernon Hills, IL, USA).
Résultats et Discussion
Détermination Quantitative du DCOIT dans les Extraits de Bois
La concentration de DCOIT dans les extraits de bois a été déterminée à l’aide d’une courbe d’étalonnage en deux points avec cinq répétitions du standard d’étalonnage. Les chromatogrammes représentatifs sont présentés dans la figure 2. Les résultats des standards d’étalonnage et de l’échantillon testé sont résumés dans les tableaux 1 et 2, respectivement.
Le rapport signal/bruit à la concentration la plus basse de 20 µg/mL (70,9 µM) était de 26 ou plus, ce qui suggère que cette concentration est largement au-dessus de la limite inférieure de quantification. À une concentration de 80 µg/mL (283 µM), la hauteur de pic n’a pas dépassé 20 mAU, ce qui reste bien dans la plage linéaire du détecteur à absorption UV. Sur la base de ces résultats, la plage d’étalonnage peut être étendue, si nécessaire, à des concentrations plus basses et/ou plus élevées.
Détermination Quantitative de l’ECONEA dans l’Eau de Mer
Les expériences initiales pour l’analyse de l’ECONEA ont été réalisées en utilisant une boucle d’injection interne de 250 nL. Afin d’améliorer la sensibilité, l’analyse a été effectuée avec une boucle d’injection externe plus grande de 6 µL. Avec un débit de 1 µL/min et un volume d’injection d’échantillon de 6 µL, le temps d’injection était de 6 minutes. Par conséquent, le programme de gradient de solvant n’a été lancé qu’après 6 minutes afin de permettre l’injection complète de l’échantillon dans la colonne sous des conditions isocratiques. La vanne d’injection a ensuite été commutée après 6 minutes pour contourner la boucle d’injection, permettant ainsi à la phase mobile à composition variable d’être directement envoyée vers la colonne chromatographique.
Dans ces conditions, des concentrations de l’analyte de 100 ng/mL (286 nM) et 50 ng/mL ont pu être quantifiées avec des rapports signal/bruit supérieurs à 10 et 6, respectivement. Des chromatogrammes types aux concentrations de 50 ng/mL, 100 ng/mL, 250 ng/mL et 500 ng/mL sont présentés dans la figure 3 (A & B), et les courbes d’étalonnage sont illustrées dans la figure 4 (A & B).
En raison de la forte rétention de l’analyte sur la colonne chromatographique et de la grande similitude entre la solution aqueuse de l’échantillon et la composition initiale de la phase mobile, l’analyte a été efficacement piégé et préconcentré sur la colonne lors de l’étape d’injection. Par conséquent, aucun élargissement significatif du pic n’a été observé avec la grande boucle d’injection. Si nécessaire, une boucle encore plus grande (par exemple, 10 µL ou 20 µL) pourrait probablement être utilisée. Toutefois, une boucle d’échantillonnage plus grande entraînerait une durée d’analyse totale plus longue, car plus de temps serait requis pour l’injection de l’échantillon.
Conclusions
L’Axcend Focus LC est un outil portable et performant pour l’analyse quantitative du DCOIT dans les extraits de bois à une concentration de 20 à 80 µg/mL et de l’ECONEA dans l’eau de mer à une concentration de 100 à 1000 ng/mL.
Les méthodes décrites peuvent être optimisées et les intervalles de calibration étendus pour la quantification de ces composés.
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Figure 1. Structures chimiques du 4,5-dichloro-2-noctylisothiazolin-3-one (DCOIT) et du 4-bromo-2-(4- chlorophenyl)-5-(trifluoromethyl)-1H-pyrrole-3-carbonitrile (ECONEA).
Tableau 1. Analyse des standards de calibration du DCOIT
Figure 2. Chromatogrammes superposés d’un blanc (en bleu), d’un standard de calibration DCOIT ) 20 µg/mL (signal vert) et d’un extrait au méthanol de bois traité au DCOIT (signal rose).
Tableau 2. Analyse d’un extrait au méthanol de bois traité au DCOIT
Figure 3A. Chromatogrammes superposés d’un blanc (en bleu) et d’un standard de calibration de l’ECONEA dans de l’eau de mer simulée à 500 ng/mL (signal vert)
Figure 3B. Chromatogrammes superposés (dans l’intervalle de temps de 12 à 15 minutes) d’un échantillon blanc (phase mobile A, signal bleu) et des standards d’étalonnage de l’ECONEA dans de l’eau de mer simulée à 50 ng/mL (signal violet foncé), 250 ng/mL (signal jaune), 500 ng/mL (signal vert) et 1000 ng/mL (signal violet clair).
Fugure 4A. Determination de l’ECONEA dans de l’eau de mer simulée. Calibration basée sur l’aire des pics avec une courbe de régression linéaire
Figure 4B. Détermination de l’ECONEA dans de l’eau de mer simulée. Calibration basée sur l’aire des pics avec une courbe de régression quadratique.
