SPE har eksisteret i årtier og med god grund. Når videnskabsmænd ønsker at fjerne baggrundskomponenter fra deres prøver, står de over for udfordringen ved at gøre det uden at reducere deres evne til præcist og præcist at bestemme tilstedeværelsen og mængden af ​​deres interesseforbindelse. SPE er en teknik, som videnskabsmænd ofte bruger til at hjælpe med at forberede deres prøver til den følsomme instrumentering, der bruges til kvantitativ analyse. SPE er robust, fungerer for en bred vifte af prøvetyper, og nye SPE-produkter og -metoder udvikles fortsat. Kernen i udviklingen af ​​disse metoder er en forståelse af, at selvom ordet "kromatografi" ikke forekommer i teknikkens navn, er SPE ikke desto mindre en form for kromatografisk adskillelse.

SPE: The Silent Chromatography

Der er et gammelt ordsprog, der siger "hvis et træ falder i en skov, og ingen er i nærheden for at høre det, giver det så stadig en lyd?" Det ordsprog minder os om SPE. Det virker måske mærkeligt at sige, men når vi tænker på SPE, bliver spørgsmålet "hvis en separation finder sted, og der ikke er nogen detektor der til at optage det, skete kromatografi virkelig?" I tilfælde af SPE er svaret et rungende "ja!" Når du udvikler eller fejlfinder en SPE-metode, kan det meget nyttigt at huske, at SPE kun er kromatografi uden kromatogrammet. Når du tænker over det, gjorde Mikhail Tsvet, kendt som "kromatografiens fader", ikke det, vi ville kalde "SPE" i dag? Da han adskilte sine blandinger af plantepigmenter ved at lade tyngdekraften føre dem, opløst i et opløsningsmiddel, gennem et leje af formalet kridt, var det så meget anderledes end en moderne SPE-metode?

Forstå din prøve

Da SPE er baseret på kromatografiske principper, er kernen i enhver god SPE-metode forholdet mellem analytterne, matrixen, den stationære fase (SPE-sorbenten) og den mobile fase (de opløsningsmidler, der bruges til at vaske eller eluere prøven) .

At forstå arten af ​​din prøve så meget som muligt er det bedste sted at starte, hvis du skal udvikle eller fejlfinde en SPE-metode. For at undgå unødvendige forsøg og fejl under metodeudvikling er beskrivelser af de fysiske og kemiske egenskaber af både dine analytter og matrixen meget nyttige. Når du kender din prøve, vil du være i en bedre position til at matche prøven med et passende SPE-produkt. For eksempel kan det at kende den relative polaritet af analytterne i forhold til hinanden og matrixen hjælpe dig med at beslutte, om det er den rigtige tilgang at bruge polaritet til at adskille analytter fra matrixen. At vide, om dine analytter er neutrale eller kan eksistere i ladede tilstande, kan også hjælpe dig med at lede dig til SPE-produkter, der specialiserer sig i at tilbageholde eller eluere neutrale, positivt ladede eller negativt ladede arter. Disse to koncepter repræsenterer to af de mest almindeligt anvendte analytegenskaber til at udnytte, når man udvikler SPE-metoder og vælger SPE-produkter. Hvis du kan beskrive dine analytter og de fremtrædende matrixkomponenter i disse termer, er du på vej til at vælge en god retning for din SPE-metodeudvikling.

Adskillelse ved affinitet

Principperne, der definerer de separationer, der forekommer inden for en LC-kolonne, er for eksempel i spil i en SPE-separation. Grundlaget for enhver kromatografisk adskillelse er etablering af et system, der har varierende grader af interaktion mellem komponenterne i prøven og de to faser, der er til stede i kolonnen eller SPE-patronen, den mobile fase og den stationære fase.

Et af de første skridt til at føle sig godt tilpas med SPE-metodeudvikling er at have kendskab til de to mest almindeligt forekommende typer af interaktioner, der anvendes i SPE-separation: polaritet og/eller ladningstilstand.

Polaritet

Hvis du vil bruge polaritet til at rydde op i din prøve, er et af de første valg, du skal træffe, at beslutte, hvilken "tilstand" der er bedst. Det er bedst at arbejde med et relativt polært SPE-medium og en relativt upolær mobil fase (dvs. normal tilstand) eller det modsatte, et relativt upolært SPE-medium koblet med en relativt polær mobil fase (dvs. omvendt tilstand, så navngivet, bare fordi det er det modsatte af den oprindeligt etablerede "normale tilstand").

Når du udforsker SPE-produkter, vil du opdage, at SPE-faser findes i en række polariteter. Desuden byder valget af mobilfaseopløsningsmiddel også på en bred vifte af polariteter, som ofte kan justeres meget gennem brugen af ​​blandinger af opløsningsmidler, buffere eller andre additiver. Der er en stor grad af finesse mulig, når du bruger polaritetsforskelle som nøgleegenskaben til at udnytte til at adskille dine analytter fra matrixinterferenser (eller fra hinanden).

Bare husk det gamle kemi-ordsprog "ligesom opløses ligesom", når du overvejer polaritet som drivkraften til adskillelse. Jo mere ens en forbindelse er til polariteten af ​​en mobil eller stationær fase, jo mere sandsynligt er det, at det interagerer stærkere. Stærkere interaktioner med den stationære fase fører til længere retentioner på SPE-mediet. Stærke interaktioner med den mobile fase fører til mindre retention og tidligere eluering.

Opladningstilstand

Hvis analytterne af interesse enten altid eksisterer i en ladet tilstand eller er i stand til at blive sat i en ladet tilstand af betingelserne for den opløsning, de er opløst i (f.eks. pH), så er en anden effektiv måde at adskille dem fra matrixen (eller hver andet) er gennem brugen af ​​SPE-medier, der kan tiltrække dem med deres egen afgift.

I dette tilfælde gælder klassiske regler for elektrostatisk tiltrækning. I modsætning til separationer, der er afhængige af polaritetskarakteristika og "ligesom opløser som"-modellen for interaktioner, opererer ladede tilstandsinteraktioner på reglen om "modsætninger tiltrækker." For eksempel kan du have et SPE-medium, der har en positiv ladning på overfladen. For at afbalancere den positivt ladede overflade er der typisk en negativt ladet art (en anion), der oprindeligt er bundet til den. Hvis din negativt ladede analyt introduceres i systemet, har den evnen til at fortrænge den oprindeligt bundne anion og interagere med den positivt ladede SPE-overflade. Dette resulterer i tilbageholdelse af analytten på SPE-fasen. Denne udskiftning af anioner kaldes "Anion Exchange" og er blot et eksempel på den bredere kategori af "Ion Exchange" SPE-produkter. I dette eksempel ville positivt ladede arter have et stærkt incitament til at forblive i den mobile fase og ikke interagere med den positivt ladede SPE-overflade, så de ville ikke blive tilbageholdt. Og medmindre SPE-overfladen havde andre egenskaber ud over dens ionbytningsegenskaber, ville neutrale arter også blive minimalt tilbageholdt (selvom sådanne blandede SPE-produkter findes, hvilket giver dig mulighed for at bruge ionbytnings- og omvendt fase-retentionsmekanismer i det samme SPE-medium ).

En vigtig sondring at huske på, når der anvendes ionbytningsmekanismer, er arten af ​​analyttens ladningstilstand. Hvis analytten altid er ladet, uanset pH-værdien af ​​den opløsning, den er i, betragtes den som en "stærk" art. Hvis analytten kun lades under visse pH-forhold, betragtes den som en "svag" art. Det er en vigtig egenskab at forstå om dine analytter, fordi det vil afgøre, hvilken type SPE-medie der skal bruges. Generelt vil det hjælpe her at tænke på modsætninger, der går sammen. Det er tilrådeligt at parre en svag ionbytter-SPE-sorbent med en "stærk" art og en stærk ionbytter-sorbent med en "svag" analyt.