O preparo de amostra é a etapa analítica mais demorada e a maior fonte de erros em análises cromatográficas, principalmente quando matrizes complexas são analisadas. O desenvolvimento de um método analítico para determinar substâncias em matrizes complexas obtendo bons parâmetros de validação e cromatográficos exige elevado critério, podendo, na maioria das vezes, elevar os custos e o tempo das análises. Uma alternativa interessante às técnicas clássicas de preparo de amostra tem sido o uso de sistemas automatizados (como por exemplo, técnicas multidimensionais de separação) que integram o preparo de amostra e a separação/detecção cromatográfica, proporcionando assim maior frequência analítica, menor gasto de solventes e recursos financeiros, além de minimizar perdas de amostra e aumentar a reprodutibilidade analítica. Em sistemas analíticos automatizados, as etapas simultâneas de exclusão de proteínas e retenção dos analitos são realizadas por colunas empacotadas com materiais de acesso restrito (RAMs), as quais possibilitam a injeção direta da amostra no sistema sem a necessidade de tratamento prévio ou com o mínimo de preparo possível. Dentro desse contexto, os nanotubos de carbono de acesso restrito (RACNTs), materiais desenvolvidos a partir do revestimento da superfície externa de nanotubos de carbono (CNTs) com albumina sérica bovina (BSA) entrecruzada com glutaraldeído, têm demonstrado elevado potencial para analisar amostras biológicas complexas ricas em proteínas. Sendo assim, nesse trabalho propôs-se, pela primeira vez, a utilização dos RACNTs como materiais extratores em sistemas de cromatografia líquida multidimensional para determinação de fármacos e/ou metabólitos (da mesma classe ou de classes distintas) em matrizes biológicas complexas (soro humano e leite bovino). Colunas preenchidas com aproximadamente 30 mg de RACNTs foram utilizadas para o desenvolvimento de dois diferentes métodos analíticos, um com a finalidade de determinar tetraciclinas em leite bovino (empregando HPLC-UV) e outro visando determinar anti-hipertensivos e alguns de seus metabólitos em soro humano (utilizando HPLC-MS/MS), adotando sistemas multidimensionais de separação, denominados cromatografia líquida multidimensional em modo column switching, na configuração backflush. O método desenvolvido para determinar 4 tetraciclinas em leite bovino demonstrou linearidade de 50 a 200 µg L-1 para todos os analitos, além de coeficientes de determinação (r2) superiores a 0,99, recuperações relativas (aparente) variando de 47 a 70% e valores de precisão e exatidão intra e inter-dias em conformidade com as diretrizes do guia de validação utilizado. Por sua vez, o método aplicado para determinar 5 anti-hipertensivos de classes distintas e alguns de seus metabólitos, apresentou linearidade para todos os analitos em suas respectivas faixas analíticas (r2 superiores a 0,99), elevada recuperação relativa dos analitos (88-112%), baixos limites de detecção (0,09-10,85 µg L−1) e quantificação (0,30-36,17 µg L−1) e adequados valores de precisão e exatidão intra e inter-dias, segundo as diretrizes do guia de validação utilizado. Em ambos os métodos os RACNTs demonstraram elevada capacidade em excluir proteínas de amostras biológicas complexas (aproximadamente 100%) em menos de 2 minutos. A eficiência do preparo de amostra nas configurações adotadas pôde ser comprovada também pela ausência de efeito matriz nos dois métodos. Além disso, os RACNTs demonstraram não perder a eficiência analítica mesmo após várias injeções sequenciais de amostras (acima de 250 ciclos), confirmando sua robustez e elevada vida útil. A utilização de sistemas automatizados com análise direta das amostras (somente com a diluição ou acidificação e centrifugação) proporcionou o desenvolvimento de métodos mais rápidos (preparo de amostra e separação/detecção dos analitos em 10 e 12 minutos, para a análise de tetraciclinas e anti-hipertensivos, respectivamente), reprodutíveis, bem como menor gasto de solventes e recursos financeiros em relação aos métodos clássicos. Portanto, os métodos desenvolvidos nesse trabalho se mostraram ferramentas úteis e com elevado potencial de aplicação em diferentes áreas da ciência farmacêutica, como por exemplo na toxicologia de alimentos, auxiliando no controle de qualidade de leites comerciais, e no desenvolvimento de estudos farmacocinéticos, podendo contribuir tanto na monitorização e individualização terapêutica como em estudos farmacometabolômicos de pacientes hipertensos que fazem uso de medicamentos para controle da pressão arterial.