SPE は何十年も前から存在していますが、それには十分な理由があります。科学者がサンプルからバックグラウンド成分を除去したい場合、目的の化合物の存在と量を正確かつ正確に決定する能力を低下させずに除去するという課題に直面します。 SPE は、定量分析に使用される高感度の機器用にサンプルを準備するために科学者がよく使用する手法の 1 つです。 SPE は堅牢で、幅広い種類のサンプルに対応しており、新しい SPE 製品とメソッドが開発され続けています。これらの方法の開発の中心にあるのは、技術名に「クロマトグラフィー」という言葉が含まれていないとしても、SPE はクロマトグラフィー分離の一形態であるという認識です。

SPE: サイレント クロマトグラフィー

古いことわざに、「森で木が倒れ、それを聞く人が誰もいない場合、それでも音は鳴りますか?」というものがあります。この言葉を聞くとSPEを思い出します。奇妙に聞こえるかもしれませんが、SPE について考えるとき、「分離が発生し、それを記録する検出器が存在しない場合、クロマトグラフィーは本当に起こったのでしょうか?」という疑問が生じます。 SPE の場合、答えははっきりと「はい!」です。 SPE メソッドの開発またはトラブルシューティングを行う場合、SPE はクロマトグラムのない単なるクロマトグラフィーであることを覚えておくと非常に役立ちます。考えてみれば、「クロマトグラフィーの父」として知られるミハイル・ツヴェットは、今で言うところの「SPE」をやっていたのではなかったでしょうか？彼が植物顔料の混合物を、溶媒に溶かした植物顔料を粉砕したチョークの床を通して重力に任せて分離したとき、それは現代の SPE 法とそれほど大きな違いはありませんでしたか?

サンプルを理解する

SPE はクロマトグラフィーの原理に基づいているため、優れた SPE メソッドの中心となるのは、分析対象物、マトリックス、固定相 (SPE 吸着剤)、および移動相 (サンプルの洗浄または溶出に使用される溶媒) の間の関係です。 。

SPE メソッドの開発またはトラブルシューティングを行う必要がある場合は、サンプルの性質をできる限り理解することから始めるのが最適です。メソッド開発中に不必要な試行錯誤を避けるために、分析対象物とマトリックスの両方の物理的および化学的特性の説明が非常に役立ちます。サンプルについて理解すると、そのサンプルと適切な SPE 製品をより適切に照合できるようになります。たとえば、相互およびマトリックスと比較した分析物の相対的な極性を知ることは、極性を使用して分析物をマトリックスから分離することが正しいアプローチであるかどうかを判断するのに役立ちます。分析対象物が中性であるか、それとも荷電状態で存在できるかを知ることは、中性、正荷電、または負荷電種の保持または溶出に特化した SPE 製品を見つけるのにも役立ちます。これら 2 つの概念は、SPE メソッドの開発および SPE 製品の選択時に活用する、最も一般的に使用される 2 つの分析物の特性を表しています。分析対象物と主要なマトリックス成分をこれらの用語で説明できれば、SPE メソッド開発の良い方向性を選択できるようになります。

親和性による分離

たとえば、LC カラム内で起こる分離を定義する原理は、SPE 分離でも機能します。クロマトグラフィー分離の基礎は、サンプルの成分と、カラムまたは SPE カートリッジ内に存在する 2 つの相、移動相と固定相との間にさまざまな程度の相互作用を持つシステムを確立することです。

SPE メソッドの開発を快適に行うための最初のステップの 1 つは、SPE 分離で使用される最も一般的に遭遇する 2 つのタイプの相互作用、極性および/または荷電状態に慣れることです。

極性

極性を使用してサンプルをクリーンアップする場合、最初に行う必要がある選択の 1 つは、どの「モード」が最適かを決定することです。 比較的極性の SPE 媒体と比較的無極性の移動相 (つまり、ノーマル モード) を使用するか、その逆、比較的無極性の SPE 媒体と比較的極性の移動相を組み合わせたもの (つまり、逆モードであるため、このように名付けられました) を使用するのが最適です。最初に確立された「通常モード」の）。

SPE 製品を調査すると、SPE フェーズがさまざまな極性で存在することがわかります。さらに、移動相溶媒の選択により幅広い極性が得られ、多くの場合、溶媒、緩衝液、またはその他の添加剤のブレンドを使用することで非常に調整可能です。極性の違いを重要な特性として利用して分析物をマトリックス干渉から (または分析物同士を) 分離する場合、非常に高度な技巧が可能になります。

分離の推進力として極性を考慮するときは、古い化学の格言「似たものは似たものに溶ける」ということを念頭に置いてください。化合物が移動相または固定相の極性に類似しているほど、より強く相互作用する可能性が高くなります。 固定相との相互作用が強くなると、SPE 培地での保持時間が長くなります。移動相との強い相互作用により、保持力が低下し、溶出が早まります。

充電状態

対象の分析物が常に帯電状態で存在するか、溶解している溶液の条件 (pH など) によって帯電状態にできる場合、それらをマトリックス (またはそれぞれの分析物) から分離する別の強力な手段が使用されます。その他）は、独自の料金でユーザーを引き付けることができる SPE メディアの使用を通じて行われます。

この場合、古典的な静電引力ルールが適用されます。極性特性に依存する分離や相互作用の「似たものは似たものを溶かす」モデルとは異なり、荷電状態の相互作用は「反対のものは引き合う」規則に基づいて動作します。たとえば、表面に正の電荷を持つ SPE メディアがあるとします。正に帯電した表面のバランスをとるために、通常、最初に負に帯電した種 (アニオン) が結合されます。負に帯電した分析物がシステムに導入されると、最初に結合していた陰イオンを置換し、正に帯電した SPE 表面と相互作用する能力があります。これにより、SPE 相上に分析物が保持されます。この陰イオンの交換は「陰イオン交換」と呼ばれ、これは「イオン交換」SPE 製品のより広いカテゴリーの一例にすぎません。この例では、正に帯電した種は移動相に留まり、正に帯電した SPE 表面と相互作用しないという強いインセンティブがあるため、保持されません。また、SPE 表面がイオン交換特性に加えて他の特性を持たない限り、中性種の保持も最小限になります (ただし、そのようなブレンド SPE 製品は存在し、同じ SPE 媒体でイオン交換と逆相保持メカニズムを利用できます) ）。

イオン交換機構を使用する際に留意すべき重要な違いは、分析物の荷電状態の性質です。分析対象物が常に帯電している場合、その分析対象物が含まれる溶液の pH に関係なく、その分析対象物は「強い」種とみなされます。分析物が特定の pH 条件下でのみ荷電している場合、その分析物は「弱い」種とみなされます。これは、使用する SPE メディアのタイプを決定するため、分析対象について理解する必要がある重要な特性です。一般的に言えば、反対のものが一緒になることを考えることがここで役に立ちます。弱イオン交換 SPE 吸着剤を「強い」種と組み合わせ、強イオン交換吸着剤を「弱い」分析物と組み合わせることが推奨されます。