Az SPE évtizedek óta létezik, és ennek jó oka van. Amikor a tudósok háttérkomponenseket akarnak eltávolítani mintáikból, azzal a kihívással kell szembenézniük, hogy ezt anélkül kell megtenniük, hogy csökkentenék képességüket az érdekes vegyület jelenlétének és mennyiségének pontos és precíz meghatározására. Az SPE egy olyan technika, amelyet a tudósok gyakran használnak a mintáik előkészítésére a kvantitatív elemzéshez használt érzékeny műszerekhez. Az SPE robusztus, a mintatípusok széles skálájához használható, és folyamatosan fejlesztenek új SPE termékeket és módszereket. E módszerek fejlesztésének középpontjában annak elismerése áll, hogy bár a „kromatográfia” szó nem szerepel a technika nevében, az SPE ennek ellenére a kromatográfiás elválasztás egyik formája.

SPE: The Silent Chromatography

Van egy régi mondás: "Ha egy fa kidől az erdőben, és senki sem hallja, akkor is ad hangot?" Ez a mondás az SPE-re emlékeztet bennünket. Ez furcsának tűnhet, de ha az SPE-re gondolunk, akkor az a kérdés merül fel, hogy „ha szétválás történik, és nincs ott detektor a rögzítéshez, valóban megtörtént a kromatográfia?” Az SPE esetében a válasz határozott „igen!” Az SPE-módszer kidolgozásakor vagy hibaelhárításakor nagyon hasznos lehet megjegyezni, hogy az SPE csak kromatográfia kromatogram nélkül. Ha belegondolunk, nem a „kromatográfia atyjaként” ismert Mikhail Tsvet csinálta azt, amit ma „SPE”-nek nevezünk? Amikor szétválasztotta növényi pigmentkeverékeit úgy, hogy a gravitációt oldószerben oldva átviszi őket egy őrölt krétaágyon, sokban különbözik a modern SPE módszertől?

A minta megértése

Mivel az SPE kromatográfiás elveken alapul, minden jó SPE módszer középpontjában az analitok, a mátrix, az állófázis (az SPE szorbens) és a mozgófázis (a minta mosására vagy eluálására használt oldószerek) közötti kapcsolat áll. .

Ha SPE-módszert kell kifejlesztenie vagy elhárítania kell a minta természetét, a legjobb kiindulópont. A módszerfejlesztés során a szükségtelen próbálkozások és hibák elkerülése érdekében az analitok és a mátrix fizikai és kémiai tulajdonságainak leírása nagyon hasznos. Amint megismeri a mintáját, jobb helyzetben lesz ahhoz, hogy a mintát egy megfelelő SPE-termékkel párosítsa. Például az analitok egymáshoz és a mátrixhoz viszonyított relatív polaritásának ismerete segíthet eldönteni, hogy helyes-e a polaritás használata az analitok mátrixtól való elválasztására. Annak ismerete, hogy az analitok semlegesek, vagy létezhetnek-e töltött állapotban, segíthet olyan SPE-termékekhez irányítani, amelyek a semleges, pozitív töltésű vagy negatív töltésű anyagok megtartására vagy eluálására specializálódtak. Ez a két koncepció a két leggyakrabban használt analitikai tulajdonságot képviseli, amelyeket az SPE-módszerek fejlesztésekor és az SPE-termékek kiválasztásakor ki kell használni. Ha ezekkel a kifejezésekkel tudja leírni az analitikumokat és a kiemelkedő mátrixkomponenseket, akkor jó úton halad afelé, hogy jó irányt válasszon az SPE módszer fejlesztéséhez.

Affinitás szerinti elválasztás

Az LC-oszlopon belüli elválasztásokat meghatározó elvek például az SPE-elválasztásnál játszanak szerepet. Bármilyen kromatográfiás elválasztás alapja egy olyan rendszer létrehozása, amely a minta komponensei és az oszlopban vagy SPE kazettában lévő két fázis, a mozgófázis és az állófázis között változó mértékű kölcsönhatást mutat.

Az egyik első lépés a kényelmes SPE módszer fejlesztése felé az, hogy ismerjük az SPE szétválasztásánál alkalmazott kölcsönhatások két leggyakrabban előforduló típusát: a polaritást és/vagy a töltési állapotot.

Polaritás

Ha polaritást kíván használni a minta tisztításához, az egyik első döntés, amit meg kell tennie, hogy eldöntse, melyik „mód” a legjobb. A legjobb egy viszonylag poláris SPE közeggel és egy viszonylag nem poláris mozgófázissal (azaz normál üzemmódban) dolgozni, vagy ennek ellenkezőjével, egy viszonylag nem poláris SPE közeggel, amely egy viszonylag poláris mozgófázishoz kapcsolódik (azaz fordított üzemmódú, csak azért nevezték el, mert az ellenkezője). az eredetileg kialakított „normál üzemmód”).

Az SPE termékek felfedezése során rá fog jönni, hogy az SPE fázisok számos polaritásban léteznek. Ezenkívül a mozgófázisú oldószer megválasztása a polaritások széles skáláját kínálja, amelyek gyakran nagyon beállíthatók oldószerek, pufferek vagy más adalékok keverékeinek használatával. Nagyfokú finomság lehetséges, ha a polaritás-különbségeket használjuk kulcsfontosságú jellemzőként az analiták és a mátrix-interferenciák (vagy egymástól) elkülönítésére.

Csak tartsa észben a régi kémiai közmondást: „A hasonló feloldja a hasonlót”, amikor a polaritást tekinti az elválasztás hajtóerejének. Minél jobban hasonlít egy vegyület egy mozgó vagy állófázis polaritásához, annál valószínűbb, hogy erősebb kölcsönhatásba lép. Az állófázissal való erősebb kölcsönhatások hosszabb retenciót eredményeznek az SPE közegen. A mozgófázissal való erős kölcsönhatások kisebb retencióhoz és korábbi elúcióhoz vezetnek.

Töltési állapot

Ha a kérdéses analitok vagy mindig töltött állapotban vannak, vagy az oldat körülményei (pl. pH) hatására feltöltött állapotba hozhatók, akkor egy másik hatékony eszköz a mátrixtól (vagy mindegyiktől) való elválasztásukra. egyéb) SPE médiák használatával, amelyek saját töltéssel vonzzák őket.

Ebben az esetben a klasszikus elektrosztatikus vonzás szabályai érvényesek. Ellentétben a polaritási jellemzőkre támaszkodó szétválasztásokkal és a „hasonló feloldja a hasonlót” kölcsönhatási modellel, a töltött állapotú kölcsönhatások az „ellentétek vonzzák” szabálya szerint működnek. Például lehet egy SPE közeg, amelynek felülete pozitív töltésű. Ennek a pozitív töltésű felületnek a kiegyensúlyozására általában egy negatív töltésű faj (anion) kötődik hozzá. Ha a negatív töltésű analitot bevezetjük a rendszerbe, az képes kiszorítani az eredetileg megkötött aniont és kölcsönhatásba lépni a pozitív töltésű SPE felülettel. Ez azt eredményezi, hogy az analit az SPE fázisban marad. Ezt az anioncserét „anioncserének” nevezik, és ez csak egy példa az „Ioncsere” SPE termékek szélesebb kategóriájára. Ebben a példában a pozitív töltésű fajok erős ösztönzést kapnak arra, hogy a mobil fázisban maradjanak, és ne lépjenek kölcsönhatásba a pozitív töltésű SPE felülettel, így nem maradnának meg. És hacsak az SPE felület nem rendelkezik más jellemzőkkel az ioncserélő tulajdonságain kívül, a semleges anyagok is minimálisan megmaradnak (bár léteznek ilyen kevert SPE termékek, amelyek lehetővé teszik az ioncserélő és a fordított fázisú retenciós mechanizmusok alkalmazását ugyanabban az SPE közegben ).

Az ioncserélő mechanizmusok alkalmazásakor szem előtt tartandó fontos különbség az analit töltési állapotának természete. Ha az analit mindig töltve van, függetlenül az oldat pH-jától, akkor „erős” fajnak számít. Ha az analit csak bizonyos pH-körülmények között van feltöltve, akkor „gyenge” fajnak minősül. Ez egy fontos jellemző, amelyet meg kell érteni az analitokkal kapcsolatban, mert ez határozza meg, hogy milyen típusú SPE-médiát kell használni. Általánosságban elmondható, hogy az ellentétek egymáshoz való gondolkodása segít ebben. Célszerű egy gyenge ioncserélő SPE szorbenst egy „erős” vegyülettel, és egy erős ioncserélő szorbenst egy „gyenge” analittal párosítani.