Towards in-field sample-preparation and detection : development of new sample preparation formats using molecularly imprinted polymers for the combination with field-deployable detectors

Abstract

Heutzutage, aufgrund der vielfältigen chemischen Verbindungen, die in die Umwelt gelangen, ist eine ständige Überwachung erforderlich. Daher ist die Entwicklung der kostengünstigen und vor Ort tragbaren Probenvorbereitungs- und Nachweismethoden notwendig. Eine selektive Probenvorbereitungsmethode könnte zur Konzentration der gewünschten Analyten und zur Minderung des Matrixeffekts beitragen. Wegen der inhärenten Vorteile von Molekular geprägten Polymeren, wurden sie für die Auswertung in meiner Studie ausgewählt. MIP-Sorbentien wurden für 4-Nitrophenol, Atrazin und Acesulfam synthetisiert und schrittweise selektive Probenvorbereitungsmethoden entwickelt, zur Verbesserung der Probenvolumina und Durchflussraten. Die Probenvolumina wurden bis zu 500 mL mit einem Probendurchfluss von 30 mL min-1 erhöht. Die entwickelte Methode wurde erfolgreich im Feld zur Probenvorbereitung von Umweltwasserproben eingesetzt. Schließlich wurde ein Elektrospray-Ionisations-Ionen-Mobilitätsspektrometer konstruiert, optimiert und zur Analyse der erhaltenen Extrakte aus der entwickelten Filter-Papier-Extraktionsmethode verwendet.

Nowadays due to the introduction of vast amount of chemical compounds into the environment, its protection needs permanent monitoring. Therefore, development of the cost-effective and field-portable sample-preparation/detection methods is necessary. A selective sample-preparation method could help to concentrate the analytes of interest and mitigate the matrix effect. Due to inherent advantages of selective molecularly imprinted polymer materials, they were selected to be evaluated during my study. MIP sorbent materials were synthesized for 4-nitrophenol, atrazine and acesulfame and the selective sample-preparation methods were step-by-step developed to improve the sample volumes and flow-rates. Sample volumes were increased up to 500 mL with sample flow-rates of 30 mL min-1. Developed method was successfully used in-field for sample-preparation of environmental water samples. Finally, a constructed and optimized electrospray ionization-ion mobility spectrometer was used to analyze the obtained extracts from developed filter-paper extraction method.