Η SPE υπάρχει εδώ και δεκαετίες, και για καλό λόγο. Όταν οι επιστήμονες θέλουν να αφαιρέσουν συστατικά υποβάθρου από τα δείγματά τους, αντιμετωπίζουν την πρόκληση να το κάνουν χωρίς να μειώσουν την ικανότητά τους να προσδιορίζουν με ακρίβεια και ακρίβεια την παρουσία και την ποσότητα της ένωσης που τους ενδιαφέρει. Η SPE είναι μια τεχνική που χρησιμοποιούν συχνά οι επιστήμονες για να βοηθήσουν στην προετοιμασία των δειγμάτων τους για τα ευαίσθητα όργανα που χρησιμοποιούνται για ποσοτική ανάλυση. Η SPE είναι ισχυρή, λειτουργεί για ένα ευρύ φάσμα τύπων δειγμάτων και νέα προϊόντα και μέθοδοι SPE συνεχίζουν να αναπτύσσονται. Στο επίκεντρο της ανάπτυξης αυτών των μεθόδων βρίσκεται η εκτίμηση ότι, παρόλο που η λέξη «χρωματογραφία» δεν εμφανίζεται στο όνομα της τεχνικής, το SPE είναι ωστόσο μια μορφή χρωματογραφικού διαχωρισμού.

SPE: The Silent Chromatography

Υπάρχει ένα παλιό ρητό «αν πέσει ένα δέντρο σε ένα δάσος και κανείς δεν είναι γύρω για να το ακούσει, εξακολουθεί να κάνει ήχο;» Αυτό το ρητό μας θυμίζει SPE. Αυτό μπορεί να φαίνεται περίεργο να το πούμε, αλλά όταν σκεφτόμαστε το SPE, το ερώτημα γίνεται "αν γίνει ένας διαχωρισμός και δεν υπάρχει ανιχνευτής εκεί για να τον καταγράψει, συνέβη πραγματικά η χρωματογραφία;" Στην περίπτωση της SPE, η απάντηση είναι ένα ηχηρό «ναι!» Κατά την ανάπτυξη ή την αντιμετώπιση προβλημάτων μιας μεθόδου SPE, μπορεί πολύ χρήσιμο να θυμάστε ότι η SPE είναι απλώς χρωματογραφία χωρίς το χρωματογράφημα. Όταν το σκέφτεστε, ο Mikhail Tsvet, γνωστός ως «ο πατέρας της χρωματογραφίας», δεν έκανε αυτό που θα λέγαμε «SPE» σήμερα; Όταν διαχώρισε τα μείγματα φυτικών χρωστικών του αφήνοντας τη βαρύτητα να τα μεταφέρει, διαλυμένα σε διαλύτη, μέσα από ένα στρώμα αλεσμένης κιμωλίας, ήταν τόσο διαφορετικό από μια σύγχρονη μέθοδο SPE;

Κατανόηση του δείγματός σας

Δεδομένου ότι η SPE βασίζεται σε χρωματογραφικές αρχές, στο επίκεντρο κάθε καλής μεθόδου SPE βρίσκεται η σχέση μεταξύ των αναλυτών, της μήτρας, της στατικής φάσης (το ροφητικό SPE) και της κινητής φάσης (των διαλυτών που χρησιμοποιούνται για το πλύσιμο ή την έκλουση του δείγματος). .

Η κατανόηση της φύσης του δείγματός σας όσο το δυνατόν περισσότερο είναι το καλύτερο μέρος για να ξεκινήσετε εάν πρέπει να αναπτύξετε ή να αντιμετωπίσετε μια μέθοδο SPE. Για να αποφύγετε περιττές δοκιμές και σφάλματα κατά την ανάπτυξη της μεθόδου, οι περιγραφές των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων τόσο των αναλυτών σας όσο και της μήτρας είναι πολύ χρήσιμες. Μόλις μάθετε για το δείγμα σας, θα είστε σε καλύτερη θέση να αντιστοιχίσετε αυτό το δείγμα με ένα κατάλληλο προϊόν SPE. Για παράδειγμα, η γνώση της σχετικής πολικότητας των αναλυτών σε σύγκριση μεταξύ τους και της μήτρας μπορεί να σας βοηθήσει να αποφασίσετε εάν η χρήση της πολικότητας για τον διαχωρισμό των αναλυτών από τη μήτρα είναι η σωστή προσέγγιση. Γνωρίζοντας εάν οι αναλυτές σας είναι ουδέτερες ή μπορούν να υπάρχουν σε φορτισμένες καταστάσεις μπορεί επίσης να σας βοηθήσει να κατευθυνθείτε σε προϊόντα SPE που ειδικεύονται στη συγκράτηση ή την έκλουση ουδέτερων, θετικά φορτισμένων ή αρνητικά φορτισμένων ειδών. Αυτές οι δύο έννοιες αντιπροσωπεύουν δύο από τις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες ιδιότητες αναλύτη για μόχλευση κατά την ανάπτυξη μεθόδων SPE και την επιλογή προϊόντων SPE. Εάν μπορείτε να περιγράψετε τους αναλύτες σας και τα εξέχοντα στοιχεία μήτρας με αυτούς τους όρους, είστε καθ' οδόν για να επιλέξετε μια καλή κατεύθυνση για την ανάπτυξη της μεθόδου SPE σας.

Διαχωρισμός με Συγγένεια

Οι αρχές που ορίζουν τους διαχωρισμούς που συμβαίνουν σε μια στήλη LC, για παράδειγμα, παίζουν σε έναν διαχωρισμό SPE. Η βάση οποιουδήποτε χρωματογραφικού διαχωρισμού είναι η δημιουργία ενός συστήματος που έχει διάφορους βαθμούς αλληλεπίδρασης μεταξύ των συστατικών του δείγματος και των δύο φάσεων που υπάρχουν στη στήλη ή στο φυσίγγιο SPE, την κινητή φάση και τη στατική φάση.

Ένα από τα πρώτα βήματα για να αισθάνεστε άνετα με την ανάπτυξη της μεθόδου SPE είναι να εξοικειωθείτε με τους δύο πιο συνηθισμένους τύπους αλληλεπιδράσεων που χρησιμοποιούνται στον διαχωρισμό SPE: πολικότητα και/ή κατάσταση φόρτισης.

Πόλωση

Εάν πρόκειται να χρησιμοποιήσετε πολικότητα για να καθαρίσετε το δείγμα σας, μία από τις πρώτες επιλογές που πρέπει να κάνετε είναι να αποφασίσετε ποια "λειτουργία" είναι η καλύτερη. Είναι καλύτερο να εργάζεστε με ένα σχετικά πολικό μέσο SPE και μια σχετικά μη πολική κινητή φάση (δηλ. κανονική λειτουργία) ή το αντίθετο, ένα σχετικά μη πολικό μέσο SPE σε συνδυασμό με μια σχετικά πολική κινητή φάση (δηλαδή αντίστροφη λειτουργία, που ονομάζεται έτσι ακριβώς επειδή είναι το αντίθετο του αρχικώς καθιερωμένου «κανονικού τρόπου λειτουργίας»).

Καθώς εξερευνάτε τα προϊόντα SPE, θα διαπιστώσετε ότι οι φάσεις SPE υπάρχουν σε μια σειρά από πολικότητες. Επιπλέον, η επιλογή του διαλύτη κινητής φάσης προσφέρει επίσης ένα ευρύ φάσμα πολικοτήτων, συχνά πολύ ρυθμιζόμενες μέσω της χρήσης μιγμάτων διαλυτών, ρυθμιστικών ή άλλων προσθέτων. Υπάρχει ένας μεγάλος βαθμός λεπτότητας δυνατός όταν χρησιμοποιείτε διαφορές πολικότητας ως το βασικό χαρακτηριστικό που πρέπει να εκμεταλλευτείτε για να διαχωρίσετε τους αναλύτες σας από παρεμβολές μήτρας (ή μεταξύ τους).

Απλώς έχετε κατά νου το παλιό γνωμικό της χημείας "όπως διαλύεται όπως" όταν εξετάζετε την πολικότητα ως οδηγό για τον διαχωρισμό. Όσο πιο παρόμοια είναι μια ένωση με την πολικότητα μιας κινητής ή στατικής φάσης, τόσο πιο πιθανό είναι να αλληλεπιδράσει πιο έντονα. Οι ισχυρότερες αλληλεπιδράσεις με τη στατική φάση οδηγούν σε μεγαλύτερες συγκρατήσεις στο μέσο SPE. Οι ισχυρές αλληλεπιδράσεις με την κινητή φάση οδηγούν σε λιγότερη κατακράτηση και πρώιμη έκλουση.

Κράτος χρέωσης

Εάν οι αναλυόμενες ουσίες που ενδιαφέρουν είτε υπάρχουν πάντα σε φορτισμένη κατάσταση είτε μπορούν να τεθούν σε φορτισμένη κατάσταση από τις συνθήκες του διαλύματος στο οποίο διαλύονται (π.χ. pH), τότε ένα άλλο ισχυρό μέσο διαχωρισμού τους από τη μήτρα (ή κάθε άλλο) γίνεται μέσω της χρήσης μέσων SPE που μπορούν να τους προσελκύσουν με δική τους χρέωση.

Σε αυτή την περίπτωση ισχύουν οι κλασικοί κανόνες ηλεκτροστατικής έλξης. Σε αντίθεση με τους διαχωρισμούς που βασίζονται σε χαρακτηριστικά πολικότητας και το μοντέλο αλληλεπιδράσεων «το όμοιο διαλύει όμοιο», οι αλληλεπιδράσεις φορτισμένων καταστάσεων λειτουργούν με βάση τον κανόνα του «τα αντίθετα έλκονται». Για παράδειγμα, μπορεί να έχετε ένα μέσο SPE που έχει θετικό φορτίο στην επιφάνειά του. Για να εξισορροπηθεί αυτή η θετικά φορτισμένη επιφάνεια, υπάρχει συνήθως ένα αρνητικά φορτισμένο είδος (ένα ανιόν) αρχικά συνδεδεμένο με αυτήν. Εάν η αρνητικά φορτισμένη αναλυόμενη ουσία σας εισαχθεί στο σύστημα, έχει την ικανότητα να μετατοπίζει το αρχικά δεσμευμένο ανιόν και να αλληλεπιδρά με τη θετικά φορτισμένη επιφάνεια SPE. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη διατήρηση της αναλυόμενης ουσίας στη φάση SPE. Αυτή η ανταλλαγή ανιόντων ονομάζεται "Ανταλλακτήριο Ανιόντων" και είναι μόνο ένα παράδειγμα της ευρύτερης κατηγορίας προϊόντων SPE "Ion Exchange". Σε αυτό το παράδειγμα, τα θετικά φορτισμένα είδη θα είχαν ισχυρό κίνητρο να παραμείνουν στην κινητή φάση και να μην αλληλεπιδράσουν με τη θετικά φορτισμένη επιφάνεια SPE, επομένως δεν θα διατηρηθούν. Και, εκτός εάν η επιφάνεια SPE είχε άλλα χαρακτηριστικά εκτός από τις ιδιότητες ανταλλαγής ιόντων, τα ουδέτερα είδη θα διατηρούνταν επίσης ελάχιστα (αν και τέτοια αναμεμειγμένα προϊόντα SPE υπάρχουν, επιτρέποντάς σας να χρησιμοποιήσετε μηχανισμούς ιοντοανταλλαγής και διατήρησης αντίστροφης φάσης στο ίδιο μέσο SPE ).

Μια σημαντική διάκριση που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τη χρήση μηχανισμών ανταλλαγής ιόντων είναι η φύση της κατάστασης φορτίου της αναλυόμενης ουσίας. Εάν η αναλυόμενη ουσία είναι πάντα φορτισμένη, ανεξάρτητα από το pH του διαλύματος στο οποίο βρίσκεται, θεωρείται «ισχυρό» είδος. Εάν η αναλυόμενη ουσία φορτίζεται μόνο υπό ορισμένες συνθήκες pH, θεωρείται «αδύναμο» είδος. Αυτό είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό που πρέπει να κατανοήσετε σχετικά με τους αναλύτες σας, επειδή θα καθορίσει τον τύπο μέσων SPE που θα χρησιμοποιήσετε. Σε γενικές γραμμές, το να σκεφτόμαστε τα αντίθετα που πηγαίνουν μαζί θα βοηθήσει εδώ. Συνιστάται ο συνδυασμός ενός ασθενούς ιοντοανταλλακτη ροφητικού SPE με ένα «ισχυρό» είδος και ενός ισχυρού ιοντοανταλλακτικού ροφητή με έναν «ασθενή» αναλύτη.