Selective Pb(II)-Imprinted Polymer for Solid Phase Extraction in the Trace Determination of Lead in Infant Formula by Capillary Electrophoresis

Abstract

Abstract. A lead ion-imprinted polymer (IIP) based on methacrylic acid (MAA) and 4-vinylpyridine (4VP) as functional monomers has been synthesized by a radical precipitation method. The complex Pb-MAA-4VP was polymerized with ethylene glycol dimethacrylate as the cross-linker agent. The material was used in solid phase extraction (SPE) coupled with capillary electrophoresis (CE) for the determination of lead in infant formula samples. The physical-chemical properties of the IIP were characterized by scanning electron microscopy, IR spectroscopy, and Freundlich and Dubinin-Raduskevich models. The IIP selectivity was determined in presence of Ca(II), Mg(II), Cd(II), Cr(III) and Cu(II), which are present in the infant formula sample. The proposed methodology (SPE-CE) for the determination of lead has a limit of detection of 0.5 µg L^-1 and a limit of quantification of 1.5 µg L^-1, with an intra and inter-day repeatability of less than 5 % RSD in all cases. Four of twenty samples were positive for lead with concentrations ranging from 10 to 43 µg kg^-1, and the results were compared with ETAAS. ANOVA demonstrated no significant difference between the results obtained by SPE-CE and ETAAS (α = 0.05 %).

Resumen. Se realizó la síntesis de un polímero impreso de iones (IIP) vía radicales libres para la extracción efectiva de plomo, empleando como monómeros funcionales ácido metacrilico (MAA) y 4-vinilpiridina (4VP). El complejo Pb-MAA-4VP fue polimerizado empleando al dimetacrilato de etilenglicol como agente entrecruzante. El polímero fue utilizado en un sistema de extracción en fase sólida (SPE) acoplado a electroforesis capilar (CE) en la determinación de plomo en muestras de fórmulas infantiles. El IIP óptimo fue caracterizado respecto a su morfología y propiedades fisicoquímicas mediante microscopia electrónica de barrido, espectroscopia IR e isotermas de adsorción (modelo Freundlich y Dubinin-Raduskevich).  La selectividad del IIP se estudió en presencia de iones metálicos contenidos en las fórmulas infantiles tales como: Ca(II), Mg(II), Cd(II), Cr(III) y Cu(II). La metodología propuesta en el presente trabajo (IIP-SPE-CE) mostró límites de detección de 0.5 µg L^-1 y límites de cuantificación de 1.5 µg L^-1, con una repetitividad y reproducibilidad adecuadas (< 5 % DER) en todos los casos. Cuatro de las veinte muestras analizadas dieron positivo a la presencia de plomo con concentraciones entre 10 a 43 µg L^-1, dichos resultados fueron comparados con una metodología de referencia (ETAAS). El análisis de ANOVA demostró que no existe diferencia significativa entre los resultados obtenidos por IIP-SPE-CE y ETAAS (α=0.05 %).