SPE existe depuis des décennies, et pour cause. Lorsque les scientifiques souhaitent éliminer les composants de fond de leurs échantillons, ils sont confrontés au défi de le faire sans réduire leur capacité à déterminer avec exactitude et précision la présence et la quantité du composé qui les intéresse. La SPE est une technique que les scientifiques utilisent souvent pour préparer leurs échantillons aux instruments sensibles utilisés pour l'analyse quantitative. SPE est robuste, fonctionne pour un large éventail de types d’échantillons, et de nouveaux produits et méthodes SPE continuent d’être développés. Au cœur du développement de ces méthodes se trouve l'idée que même si le mot « chromatographie » n'apparaît pas dans le nom de la technique, la SPE est néanmoins une forme de séparation chromatographique.

SPE : La chromatographie silencieuse

Il y a un vieux dicton « si un arbre tombe dans une forêt et que personne n'est là pour l'entendre, est-ce qu'il fait quand même du bruit ? » Ce dicton nous rappelle SPE. Cela peut paraître étrange à dire, mais quand on pense à la SPE, la question devient : « si une séparation a lieu et qu'il n'y a pas de détecteur pour l'enregistrer, la chromatographie a-t-elle réellement eu lieu ? » Dans le cas de la SPE, la réponse est un « oui » retentissant ! Lors du développement ou du dépannage d’une méthode SPE, il peut être très utile de se rappeler que la SPE n’est qu’une chromatographie sans le chromatogramme. Quand on y pense, Mikhaïl Tsvet, connu comme « le père de la chromatographie », ne faisait-il pas ce que nous appellerions aujourd'hui la « SPE » ? Lorsqu'il séparait ses mélanges de pigments végétaux en les laissant transporter par gravité, dissous dans un solvant, à travers un lit de craie broyée, était-ce si différent d'une méthode SPE moderne ?

Comprendre votre échantillon

Puisque la SPE est basée sur des principes chromatographiques, la relation entre les analytes, la matrice, la phase stationnaire (le sorbant SPE) et la phase mobile (les solvants utilisés pour laver ou éluer l'échantillon) est au cœur de toute bonne méthode SPE. .

Comprendre autant que possible la nature de votre échantillon est le meilleur point de départ si vous devez développer ou dépanner une méthode SPE. Pour éviter des essais et des erreurs inutiles lors du développement de la méthode, les descriptions des propriétés physiques et chimiques de vos analytes et de la matrice sont très utiles. Une fois que vous connaîtrez votre échantillon, vous serez en meilleure position pour faire correspondre cet échantillon avec un produit SPE approprié. Par exemple, connaître la polarité relative des analytes les uns par rapport aux autres et à la matrice peut vous aider à décider si l’utilisation de la polarité pour séparer les analytes de la matrice est la bonne approche. Savoir si vos analytes sont neutres ou peuvent exister dans des états chargés peut également vous aider à vous orienter vers des produits SPE spécialisés dans la rétention ou l'élution des espèces neutres, chargées positivement ou chargées négativement. Ces deux concepts représentent deux des propriétés des analytes les plus couramment utilisées à exploiter lors du développement de méthodes SPE et de la sélection de produits SPE. Si vous pouvez décrire vos analytes et les principaux composants de la matrice en ces termes, vous êtes sur la bonne voie pour choisir la bonne direction pour le développement de votre méthode SPE.

Séparation par affinité

Les principes qui définissent les séparations qui se produisent au sein d'une colonne LC, par exemple, sont en jeu dans une séparation SPE. La base de toute séparation chromatographique consiste à établir un système présentant différents degrés d'interaction entre les composants de l'échantillon et les deux phases présentes dans la colonne ou la cartouche SPE, la phase mobile et la phase stationnaire.

L'une des premières étapes pour se sentir à l'aise avec le développement de méthodes SPE est de se familiariser avec les deux types d'interactions les plus couramment rencontrés dans la séparation SPE : la polarité et/ou l'état de charge.

Polarité

Si vous envisagez d'utiliser la polarité pour nettoyer votre échantillon, l'un des premiers choix que vous devez faire est de décider quel « mode » est le meilleur. Il est préférable de travailler avec un milieu SPE relativement polaire et une phase mobile relativement apolaire (ie mode normal) ou à l'inverse, un milieu SPE relativement apolaire couplé à une phase mobile relativement polaire (ie mode inversé, ainsi nommé simplement parce que c'est l'opposé). du « mode normal ») initialement établi.

En explorant les produits SPE, vous constaterez que les phases SPE existent dans une gamme de polarités. De plus, le choix du solvant en phase mobile offre également une large gamme de polarités, souvent très ajustables grâce à l'utilisation de mélanges de solvants, de tampons ou d'autres additifs. Il existe un grand degré de finesse possible lorsque l'on utilise les différences de polarité comme caractéristique clé à exploiter pour séparer vos analytes des interférences matricielles (ou les uns des autres).

Gardez simplement à l’esprit le vieil adage de la chimie « le semblable se dissout le semblable » lorsque vous considérez la polarité comme facteur de séparation. Plus un composé ressemble à la polarité d’une phase mobile ou stationnaire, plus il est susceptible d’interagir plus fortement. Des interactions plus fortes avec la phase stationnaire conduisent à des rétentions plus longues sur le milieu SPE. De fortes interactions avec la phase mobile conduisent à une rétention moindre et à une élution plus précoce.

État de charge

Si les analytes d'intérêt existent toujours dans un état chargé ou sont capables d'être mis dans un état chargé par les conditions de la solution dans laquelle ils sont dissous (par exemple le pH), alors un autre moyen puissant pour les séparer de la matrice (ou de chaque autres) passe par l'utilisation de médias SPE qui peuvent les attirer avec leur propre charge.

Dans ce cas, les règles classiques d’attraction électrostatique s’appliquent. Contrairement aux séparations qui reposent sur des caractéristiques de polarité et sur le modèle d’interactions « le semblable se dissout », les interactions à états chargés fonctionnent selon la règle de « l’attraction des opposés ». Par exemple, vous pouvez avoir un support SPE dont la surface est chargée positivement. Pour équilibrer cette surface chargée positivement, une espèce chargée négativement (un anion) y est généralement initialement liée. Si votre analyte chargé négativement est introduit dans le système, il a la capacité de déplacer l’anion initialement lié et d’interagir avec la surface SPE chargée positivement. Il en résulte une rétention de l'analyte sur la phase SPE. Cet échange d'anions est appelé « Anion Exchange » et n'est qu'un exemple de la catégorie plus large des produits SPE « Ion Exchange ». Dans cet exemple, les espèces chargées positivement seraient fortement incitées à rester dans la phase mobile et à ne pas interagir avec la surface SPE chargée positivement, elles ne seraient donc pas retenues. Et, à moins que la surface SPE n'ait d'autres caractéristiques en plus de ses propriétés d'échange d'ions, les espèces neutres seraient également peu conservées (bien que de tels produits SPE mélangés existent, vous permettant d'utiliser des mécanismes d'échange d'ions et de rétention de phase inversée dans le même milieu SPE. ).

Une distinction importante à garder à l’esprit lors de l’utilisation de mécanismes d’échange d’ions est la nature de l’état de charge de l’analyte. Si l’analyte est toujours chargé, quel que soit le pH de la solution dans laquelle il se trouve, il est considéré comme une espèce « forte ». Si l’analyte n’est chargé que dans certaines conditions de pH, il est considéré comme une espèce « faible ». Il s’agit d’une caractéristique importante à comprendre concernant vos analytes, car elle déterminera le type de milieu SPE à utiliser. En termes généraux, penser aux contraires qui vont de pair sera utile ici. Il est conseillé d’associer un sorbant SPE échangeur d’ions faible avec une espèce « forte » et un sorbant échangeur d’ions fort avec un analyte « faible ».