SPE on ollut olemassa vuosikymmeniä, ja hyvästä syystä. Kun tutkijat haluavat poistaa taustakomponentteja näytteistään, he kohtaavat haasteen tehdä se heikentämättä heidän kykyään määrittää tarkasti ja tarkasti kiinnostavan yhdisteensä läsnäolo ja määrä. SPE on yksi tekniikka, jota tutkijat usein käyttävät auttamaan näytteidensä valmistelussa kvantitatiivisessa analyysissä käytettävää herkkää instrumentointia. SPE on vankka, toimii laajalla valikoimalla näytetyyppejä, ja uusia SPE-tuotteita ja -menetelmiä kehitetään edelleen. Näiden menetelmien kehittämisen ytimessä on arvostus, että vaikka sanaa "kromatografia" ei esiinny tekniikan nimessä, SPE on kuitenkin eräänlainen kromatografinen erotus.

SPE: The Silent Chromatography

Vanha sanonta kuuluu: "Jos puu kaatuu metsässä, eikä kukaan ole kuulemassa sitä, kuuluuko siitä silti ääntä?" Tuo sanonta muistuttaa meitä SPE:stä. Tämä saattaa tuntua oudolta sanoa, mutta kun ajattelemme SPE:tä, kysymys tulee: "Jos tapahtuu erottelu eikä siellä ole ilmaisinta sen tallentamiseen, tapahtuiko kromatografia todella?" SPE:n tapauksessa vastaus on jyrkkä "kyllä!" SPE-menetelmää kehitettäessä tai vianmäärityksessä voi olla hyödyllistä muistaa, että SPE on vain kromatografiaa ilman kromatogrammia. Kun ajattelet sitä, eikö Mikhail Tsvet, joka tunnetaan "kromatografian isänä", tehnyt sitä, mitä kutsuisimme "SPE:ksi" nykyään? Kun hän erotti kasvipigmenttiseoksensa antamalla painovoiman kuljettaa ne liuottimeen liuotettuina jauhetun liitukerroksen läpi, oliko se niin paljon erilaista kuin nykyaikainen SPE-menetelmä?

Näytesi ymmärtäminen

Koska SPE perustuu kromatografisiin periaatteisiin, jokaisen hyvän SPE-menetelmän ytimessä on analyyttien, matriisin, stationaarifaasin (SPE-sorbentti) ja liikkuvan faasin (näytteen pesuun tai eluointiin käytetyt liuottimet) välinen suhde. .

Näytteen luonteen mahdollisimman laaja ymmärtäminen on paras paikka aloittaa, jos sinun on kehitettävä SPE-menetelmä tai tehtävä vianmääritys. Tarpeettoman yrityksen ja erehdyksen välttämiseksi menetelmän kehittämisen aikana kuvaukset sekä analyyttien että matriisin fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista ovat erittäin hyödyllisiä. Kun tiedät näytteestäsi, voit paremmin yhdistää näytteen sopivaan SPE-tuotteeseen. Esimerkiksi analyyttien suhteellisen polariteetin tunteminen toisiinsa ja matriisiin verrattuna voi auttaa sinua päättämään, onko polariteetin käyttäminen analyyttien erottamiseen matriisista oikea lähestymistapa. Kun tiedät, ovatko analyytit neutraaleja vai voivatko ne esiintyä varautuneissa tiloissa, voit myös ohjata sinut SPE-tuotteisiin, jotka ovat erikoistuneet neutraalien, positiivisesti varautuneiden tai negatiivisesti varautuneiden lajien säilyttämiseen tai eluointiin. Nämä kaksi konseptia edustavat kahta yleisimmin käytettyä analyytin ominaisuutta, joita voidaan hyödyntää kehitettäessä SPE-menetelmiä ja valittaessa SPE-tuotteita. Jos pystyt kuvailemaan analyyttejäsi ja näkyviä matriisikomponenttejasi näillä termeillä, olet matkalla valitsemaan hyvää suuntaa SPE-menetelmäsi kehittämiselle.

Erottelu affiniteetin mukaan

Periaatteet, jotka määrittelevät esimerkiksi LC-kolonnissa tapahtuvat erotukset, ovat pelissä SPE-erotuksessa. Minkä tahansa kromatografisen erotuksen perustana on luoda järjestelmä, jolla on vaihteleva vuorovaikutusaste näytteen komponenttien ja kolonnissa tai SPE-patruunassa olevien kahden faasin, liikkuvan faasin ja stationaarifaasin välillä.

Yksi ensimmäisistä askeleista kohti mukavaa oloa SPE-menetelmän kehittämisessä on tuntea kaksi yleisintä SPE-erottelussa käytettyä vuorovaikutustyyppiä: polariteetti ja/tai varaustila.

Vastakkaisuus

Jos aiot käyttää napaisuutta näytteen puhdistamiseen, yksi ensimmäisistä valinnoista, jotka sinun on tehtävä, on päättää, mikä "tila" on paras. On parasta työskennellä suhteellisen polaarisen SPE-väliaineen ja suhteellisen polaarittoman liikkuvan vaiheen (eli normaalitilassa) kanssa tai päinvastoin, suhteellisen polaarittoman SPE-väliaineen kanssa, joka on yhdistetty suhteellisen polaariseen liikkuvaan vaiheeseen (eli käänteinen tila, joka on nimetty vain siksi, että se on päinvastainen). alun perin muodostetusta "normaalitilasta").

Kun tutkit SPE-tuotteita, huomaat, että SPE-vaiheita on useissa napaisuuksissa. Lisäksi liikkuvan faasin liuottimen valinta tarjoaa myös laajan valikoiman napaisuutta, joka on usein hyvin säädettävissä käyttämällä liuottimien, puskureiden tai muiden lisäaineiden seoksia. On olemassa paljon hienovaraisuutta, kun käytetään napaisuuseroja tärkeimpänä ominaisuutena, jota hyödynnetään analyytin erottamiseksi matriisihäiriöistä (tai toisistaan).

Muista vain vanha kemian sananlasku "kuten liuottaa samanlaisen", kun harkitset napaisuutta erottelun tekijänä. Mitä samanlainen yhdiste on liikkuvan tai kiinteän faasin polariteetin kanssa, sitä todennäköisemmin se vuorovaikuttaa voimakkaammin. Vahvemmat vuorovaikutukset stationaarifaasin kanssa johtavat pidempiin retentioihin SPE-väliaineessa. Vahvat vuorovaikutukset liikkuvan faasin kanssa johtavat pienempään retentioon ja aikaisempaan eluoitumiseen.

Maksun tila

Jos mielenkiinnon kohteena olevat analyytit joko ovat aina varautuneessa tilassa tai ne voidaan saattaa varautuneeseen tilaan liuoksen olosuhteiden mukaan, joihin ne liukenevat (esim. pH), niin toinen tehokas tapa erottaa ne matriisista (tai jokaisesta muu) on SPE-median avulla, joka voi houkutella heitä omalla vastuullaan.

Tässä tapauksessa sovelletaan klassisia sähköstaattisen vetovoiman sääntöjä. Toisin kuin erotukset, jotka perustuvat polariteettiominaisuuksiin ja "samanlainen liuottaa samankaltaisen" vuorovaikutusmalliin, varautuneen tilan vuorovaikutus toimii "vastakohtien vetävän puoleensa" säännön mukaan. Sinulla voi esimerkiksi olla SPE-väliaine, jonka pinnalla on positiivinen varaus. Positiivisesti varautuneen pinnan tasapainottamiseksi siihen on tyypillisesti alun perin sitoutunut negatiivisesti varautunut laji (anioni). Jos negatiivisesti varautunut analyyttisi viedään järjestelmään, se pystyy syrjäyttämään alun perin sitoutuneen anionin ja olemaan vuorovaikutuksessa positiivisesti varautuneen SPE-pinnan kanssa. Tämä johtaa analyytin pidättymiseen SPE-faasissa. Tätä anionien vaihtoa kutsutaan "Anion Exchangeksi" ja se on vain yksi esimerkki laajemmasta "Ioninvaihto" SPE-tuotteiden kategoriasta. Tässä esimerkissä positiivisesti varautuneilla lajeilla olisi vahva kannustin pysyä liikkuvassa vaiheessa eivätkä olla vuorovaikutuksessa positiivisesti varautuneen SPE-pinnan kanssa, joten niitä ei säilytettäisi. Ja ellei SPE-pinnalla ole muita ominaisuuksia sen ioninvaihtoominaisuuksien lisäksi, neutraalit lajikkeet säilyisivät myös minimaalisesti (vaikka tällaisia ​​sekoitettuja SPE-tuotteita on olemassa, joten voit käyttää ioninvaihto- ja käänteisfaasiretentiomekanismeja samassa SPE-väliaineessa ).

Tärkeä ero, joka on pidettävä mielessä ioninvaihtomekanismeja käytettäessä, on analyytin varaustilan luonne. Jos analyytti on aina varautunut, riippumatta liuoksen pH:sta, sitä pidetään "vahvana" lajina. Jos analyyttiä varataan vain tietyissä pH-olosuhteissa, sitä pidetään "heikona" lajina. Tämä on tärkeä ominaisuus, joka on ymmärrettävä analyyteistä, koska se määrittää käytettävän SPE-median tyypin. Yleisesti ottaen vastakohtien yhteen liittämisen ajattelu auttaa tässä. On suositeltavaa yhdistää heikko ioninvaihto-SPE-sorbentti "vahvan" lajin kanssa ja vahva ioninvaihtosorbentti "heikon" analyytin kanssa.