A cromatografia eletrocinética micelar (MEKC) é uma modalidade de eletroforese capilar (CE) introduzida por Shigeru Terabe em 1984 que estende as capacidades de separação da CE para analitos neutros. Na MEKC, moléculas de surfactante adicionadas ao tampão de corrida em concentrações acima da concentração micelar crítica (CMC) se automontam em micelas que funcionam como uma fase pseudoestacionária. A separação dos analitos resulta da partição diferencial dos solutos entre o tampão aquoso (fase móvel) e o interior hidrofóbico das micelas (fase pseudoestacionária), combinada com a migração diferencial das micelas carregadas sob o campo elétrico aplicado. A MEKC preenche a lacuna entre a eletroforese clássica, que requer analitos carregados, e a cromatografia, que depende da partição diferencial entre fases.

O Princípio da Solubilização e Partição Micelar

Surfactantes são moléculas anfifílicas que contêm tanto um grupo cabeça hidrofílico quanto uma cauda hidrofóbica. Em solução aquosa em concentrações acima da CMC, monômeros de surfactante se agregam para formar micelas com as caudas hidrofóbicas orientadas para o interior e as cabeças hidrofílicas voltadas para o tampão aquoso. Para o dodecil sulfato de sódio (SDS), o surfactante mais comum na MEKC, a CMC é de aproximadamente 8 mM em água, e cada micela contém cerca de 60 a 70 monômeros. Analitos neutros se particionam entre a fase aquosa e a pseudofase micelar com base em sua hidrofobicidade: solutos hidrofóbicos são retidos mais fortemente pelas micelas e migram na mesma velocidade que estas, enquanto solutos hidrofílicos passam mais tempo na fase aquosa e migram com o fluxo eletroosmótico global. Analitos carregados experimentam um componente adicional de mobilidade eletroforética que influencia seu comportamento migratório geral.

A Fase Pseudoestacionária

A fase pseudoestacionária na MEKC não é fisicamente fixa, mas se move com uma velocidade determinada pela mobilidade eletroforética das micelas e pelo fluxo eletroosmótico (EOF). Surfactantes aniônicos como o SDS migram em direção ao ânodo, mas em condições típicas de CE o EOF em direção ao cátodo é mais forte, fazendo com que as micelas migrem na mesma direção que o fluxo global, mas em velocidade reduzida. Isso cria uma janela de migração entre o analito mais rápido (que não interage com as micelas e migra com o EOF) e o analito mais lento (que é completamente retido pelas micelas). Todos os analitos neutros eluem dentro desta janela, conhecida como faixa de eluição. A largura da faixa de eluição é determinada pela razão do tempo de migração das micelas em relação ao EOF e é um parâmetro crítico que afeta a resolução. Surfactantes diferentes do SDS, incluindo surfactantes catiônicos como brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB), surfactantes não iônicos como Brij-35 e sais biliares como colato de sódio, podem ser usados para alterar a seletividade em aplicações específicas.

Resolução e Eficiência na MEKC

A resolução na MEKC é governada por três fatores: eficiência de separação (número de pratos), seletividade (a diferença relativa nos fatores de retenção entre dois analitos) e a largura da faixa de eluição. O número de pratos na MEKC é similar ao da CZE, tipicamente variando de 100.000 a 300.000 pratos por metro, porque o perfil de fluxo do tipo tampão do EOF minimiza o alargamento de banda. A seletividade é manipulada alterando o tipo e a concentração do surfactante, adicionando modificadores orgânicos como metanol ou acetonitrila ao tampão, ou incorporando ciclodextrinas, ureia ou reagentes de formação de pares iônicos ao meio de separação. A faixa de eluição é expandida quando a velocidade de migração micelar difere significativamente da velocidade do EOF, o que pode ser alcançado ajustando o pH do tampão, a força iônica ou a química da parede capilar. A otimização da resolução na MEQC envolve o equilíbrio desses parâmetros para alcançar uma separação adequada de todos os analitos alvo em um tempo de análise razoável.

Parâmetros Operacionais e Desenvolvimento de Métodos

A escolha do tipo e concentração de surfactante é a variável primária no desenvolvimento de métodos MEKC. O SDS em concentrações de 20 a 100 mM é o ponto de partida padrão devido ao seu baixo custo, baixa absorbância UV e comportamento bem caracterizado. O pH do tampão controla tanto o EOF quanto o estado de ionização de analitos ácidos ou básicos, sendo a faixa de pH 7 a 9 a mais comum para separações baseadas em SDS. Solventes orgânicos como metanol, acetonitrila e 2-propanol são adicionados a 5 a 30 % para reduzir a retenção de analitos altamente hidrofóbicos e alterar a seletividade. O controle de temperatura é essencial porque a CMC, o tamanho micelar e a viscosidade do tampão variam com a temperatura. A voltagem é tipicamente ajustada entre 15 e 30 kV, com voltagens mais altas proporcionando separações mais rápidas, mas maior aquecimento Joule. A injeção de amostra é realizada hidrodinamicamente para evitar o viés introduzido pela injeção eletrocinética na presença de micelas.

Aplicações da MEKC

A MEKC é amplamente aplicada na análise farmacêutica para determinação de pureza, uniformidade de conteúdo e estabilidade de fármacos, particularmente para fármacos neutros ou fracamente ionizados que são difíceis de separar por CZE. Na indústria de alimentos e bebidas, a MEKC é usada para analisar conservantes, antioxidantes, adoçantes e cafeína em matrizes complexas. As aplicações ambientais incluem a determinação de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs), pesticidas e fenóis em amostras de água e solo. Na análise clínica e biomédica, a MEKC tem sido empregada para a quantificação de esteroides, ácidos biliares, porfirinas e vitaminas em fluidos biológicos. A técnica também é utilizada na análise de produtos naturais, incluindo flavonoides, alcaloides e cumarinas em extratos vegetais. A combinação da MEKC com detecção por espectrometria de massas (MEKC-MS) via ionização por eletrospray estende sua aplicabilidade à identificação e caracterização estrutural de compostos desconhecidos, exigindo o uso de surfactantes voláteis e tampões compatíveis com MS.