SPE postoji desetljećima i to s dobrim razlogom. Kada znanstvenici žele ukloniti pozadinske komponente iz svojih uzoraka, suočeni su s izazovom da to učine bez smanjenja svoje sposobnosti točnog i preciznog određivanja prisutnosti i količine spoja od interesa. SPE je jedna tehnika koju znanstvenici često koriste kako bi pripremili svoje uzorke za osjetljive instrumente koji se koriste za kvantitativnu analizu. SPE je robustan, radi za širok raspon tipova uzoraka, a novi SPE proizvodi i metode nastavljaju se razvijati. U središtu razvoja tih metoda je shvaćanje da iako se riječ "kromatografija" ne pojavljuje u nazivu tehnike, SPE je ipak oblik kromatografskog odvajanja.

SPE: Tiha kromatografija

Postoji stara izreka "ako drvo padne u šumi, a nema nikoga da to čuje, proizvodi li i dalje zvuk?" Ta nas izreka podsjeća na SPE. To bi se moglo činiti čudnim reći, ali kada pomislimo na SPE, pitanje postaje "ako dođe do odvajanja i nema detektora koji bi to zabilježio, je li se kromatografija stvarno dogodila?" U slučaju SPE-a, odgovor je odlučno "da!" Prilikom razvoja ili rješavanja problema SPE metode, može biti od velike pomoći zapamtiti da je SPE samo kromatografija bez kromatograma. Kad bolje razmislite, nije li Mikhail Tsvet, poznat kao "otac kromatografije", radio ono što bismo danas nazvali "SPE"? Kad je odvojio svoje mješavine biljnih pigmenata puštajući da ih gravitacija nosi, otopljene u otapalu, kroz sloj mljevene krede, je li to bilo toliko drugačije od moderne SPE metode?

Razumijevanje vašeg uzorka

Budući da se SPE temelji na kromatografskim načelima, u srcu svake dobre SPE metode je odnos između analita, matrice, stacionarne faze (SPE sorbent) i mobilne faze (otapala koja se koriste za ispiranje ili eluiranje uzorka) .

Razumijevanje prirode vašeg uzorka koliko god je to moguće je najbolje mjesto za početak ako morate razviti ili otkloniti probleme s SPE metodom. Kako biste izbjegli nepotrebne pokušaje i pogreške tijekom razvoja metode, opisi fizičkih i kemijskih svojstava i vaših analita i matrice su od velike pomoći. Nakon što saznate za svoj uzorak, bit ćete u boljoj poziciji uskladiti taj uzorak s odgovarajućim SPE proizvodom. Na primjer, poznavanje relativnog polariteta analita u usporedbi međusobno i matrice može vam pomoći da odlučite je li upotreba polariteta za odvajanje analita od matrice pravi pristup. Poznavanje jesu li vaši analiti neutralni ili mogu postojati u nabijenim stanjima također vam može pomoći u usmjeravanju na SPE proizvode koji su specijalizirani za zadržavanje ili eluiranje neutralnih, pozitivno ili negativno nabijenih vrsta. Ova dva koncepta predstavljaju dva najčešće korištena svojstva analita koja treba iskoristiti pri razvoju SPE metoda i odabiru SPE proizvoda. Ako možete opisati svoje analite i istaknute komponente matrice ovim pojmovima, na putu ste da odaberete dobar smjer za razvoj svoje SPE metode.

Odvajanje po afinitetu

Načela koja definiraju razdvajanje koje se događa unutar LC stupca, na primjer, važe za SPE razdvajanje. Temelj svakog kromatografskog odvajanja je uspostavljanje sustava koji ima različite stupnjeve interakcije između komponenata uzorka i dviju faza prisutnih u koloni ili SPE ulošku, mobilne faze i stacionarne faze.

Jedan od prvih koraka prema osjećaju ugodnosti s razvojem SPE metode je upoznavanje s dvije najčešće susrećene vrste interakcija koje se koriste u odvajanju SPE: polaritet i/ili stanje naboja.

Polaritet

Ako ćete koristiti polaritet za čišćenje uzorka, jedan od prvih izbora koji morate napraviti je odlučiti koji je "način" najbolji. Najbolje je raditi s relativno polarnim SPE medijem i relativno nepolarnom mobilnom fazom (tj. normalnim načinom rada) ili suprotno, relativno nepolarnim SPE medijem spojenim s relativno polarnom mobilnom fazom (tj. obrnutim načinom rada, nazvanim tako samo zato što je suprotan prvobitno uspostavljenog “normalnog načina rada”).

Dok istražujete SPE proizvode, otkrit ćete da SPE faze postoje u nizu polariteta. Štoviše, izbor otapala mobilne faze također nudi širok raspon polariteta, često vrlo podesiv upotrebom mješavina otapala, pufera ili drugih aditiva. Moguć je veliki stupanj finoće kada se koriste razlike u polaritetima kao ključna karakteristika za iskorištavanje za odvajanje vaših analita od interferencije matrice (ili jedne od drugih).

Samo imajte na umu staru kemijsku poslovicu "slično se otapa slično" kada razmatrate polaritet kao pokretač razdvajanja. Što je spoj sličniji polaritetu mobilne ili stacionarne faze, to je vjerojatnije da će jače međudjelovati. Jače interakcije sa stacionarnom fazom dovode do duljeg zadržavanja na SPE mediju. Jake interakcije s mobilnom fazom dovode do manjeg zadržavanja i ranijeg eluiranja.

Stanje naplate

Ako analiti od interesa ili uvijek postoje u nabijenom stanju ili se mogu staviti u nabijeno stanje prema uvjetima otopine u kojoj su otopljeni (npr. pH), onda je drugi moćan način njihovog odvajanja od matrice (ili svakog ostalo) je korištenjem SPE medija koji ih mogu privući vlastitim nabojem.

U ovom slučaju vrijede klasična pravila elektrostatskog privlačenja. Za razliku od odvajanja koja se oslanjaju na karakteristike polariteta i model interakcija "slično se rastapa slično", interakcije u nabijenom stanju funkcioniraju prema pravilu "suprotnosti se privlače". Na primjer, možete imati SPE medij koji ima pozitivan naboj na površini. Kako bi se uravnotežila ta pozitivno nabijena površina, obično postoji negativno nabijena vrsta (anion) početno vezana za nju. Ako se vaš negativno nabijeni analit uvede u sustav, on ima sposobnost istiskivanja inicijalno vezanog aniona i interakcije s pozitivno nabijenom SPE površinom. To rezultira zadržavanjem analita u SPE fazi. Ova izmjena aniona naziva se "anionska izmjena" i samo je jedan primjer šire kategorije SPE proizvoda "ionske izmjene". U ovom primjeru, pozitivno nabijene vrste bi imale snažan poticaj da ostanu u mobilnoj fazi i da ne stupaju u interakciju s pozitivno nabijenom SPE površinom, tako da se ne bi zadržale. I, osim ako SPE površina nema druge karakteristike uz svojstva ionske izmjene, neutralne vrste bi također bile minimalno zadržane (iako, takvi miješani SPE proizvodi postoje, omogućujući vam korištenje ionske izmjene i mehanizama zadržavanja reverzne faze u istom SPE mediju ).

Važna razlika koju treba imati na umu pri korištenju mehanizama ionske izmjene je priroda stanja naboja analita. Ako je analit uvijek nabijen, bez obzira na pH otopine u kojoj se nalazi, smatra se "jakom" vrstom. Ako se analit puni samo pod određenim pH uvjetima, smatra se "slabom" vrstom. To je važna karakteristika koju treba razumjeti o svojim analitima jer će odrediti koju vrstu medija za SPE koristiti. Općenito govoreći, ovdje će pomoći razmišljanje o suprotnostima koje idu zajedno. Preporučljivo je upariti sorbent slabe ionske izmjene SPE s "jakom" vrstom i jak sorbent ionske izmjene sa "slabim" analitom.