SPE bestaat al tientallen jaren, en met goede reden. Wanneer wetenschappers achtergrondcomponenten uit hun monsters willen verwijderen, worden ze geconfronteerd met de uitdaging om dit te doen zonder hun vermogen te verminderen om de aanwezigheid en hoeveelheid van hun gewenste verbinding nauwkeurig en nauwkeurig te bepalen. SPE is een techniek die wetenschappers vaak gebruiken om hun monsters voor te bereiden op de gevoelige instrumenten die voor kwantitatieve analyse worden gebruikt. SPE is robuust, werkt voor een breed scala aan monstertypen en er worden nog steeds nieuwe SPE-producten en -methoden ontwikkeld. De kern van de ontwikkeling van deze methoden is het besef dat, ook al komt het woord 'chromatografie' niet in de naam van de techniek voor, SPE toch een vorm van chromatografische scheiding is.

SPE: De stille chromatografie

Er is een oud gezegde: "Als een boom in een bos valt en er is niemand in de buurt om het te horen, maakt hij dan nog steeds geluid?" Dat gezegde doet ons denken aan SPE. Dat lijkt misschien vreemd om te zeggen, maar als we aan SPE denken, wordt de vraag: "Als er een scheiding plaatsvindt en er is geen detector om dit vast te leggen, heeft chromatografie dan echt plaatsgevonden?" In het geval van SPE is het antwoord een volmondig “ja!” Bij het ontwikkelen of oplossen van problemen met een SPE-methode kan het erg nuttig zijn om te onthouden dat SPE slechts chromatografie is zonder het chromatogram. Als je erover nadenkt, deed Michail Tsvet, bekend als 'de vader van de chromatografie', niet wat we vandaag de dag 'SPE' zouden noemen? Toen hij zijn mengsels van plantenpigmenten scheidde door ze, opgelost in een oplosmiddel, door de zwaartekracht door een bed van vermalen krijt te laten dragen, was dat dan zoveel anders dan een moderne SPE-methode?

Uw monster begrijpen

Omdat SPE gebaseerd is op chromatografische principes, vormt de kern van elke goede SPE-methode de relatie tussen de analyten, de matrix, de stationaire fase (het SPE-sorbens) en de mobiele fase (de oplosmiddelen die worden gebruikt om het monster te wassen of te elueren). .

Het zoveel mogelijk begrijpen van de aard van uw monster is de beste plaats om te beginnen als u een SPE-methode moet ontwikkelen of problemen moet oplossen. Om onnodig vallen en opstaan ​​tijdens de ontwikkeling van de methode te voorkomen, zijn beschrijvingen van de fysische en chemische eigenschappen van zowel uw analyten als de matrix zeer nuttig. Zodra u uw monster kent, bent u in een betere positie om dat monster te matchen met een geschikt SPE-product. Als u bijvoorbeeld de relatieve polariteit van de analyten ten opzichte van elkaar en de matrix kent, kunt u beslissen of het gebruik van polariteit om analyten van de matrix te scheiden de juiste aanpak is. Als u weet of uw analyten neutraal zijn of in geladen toestanden kunnen voorkomen, kunt u u ook doorverwijzen naar SPE-producten die gespecialiseerd zijn in het vasthouden of elueren van neutrale, positief geladen of negatief geladen soorten. Deze twee concepten vertegenwoordigen twee van de meest gebruikte analyteigenschappen die kunnen worden benut bij het ontwikkelen van SPE-methoden en het selecteren van SPE-producten. Als u uw analyten en de prominente matrixcomponenten in deze termen kunt beschrijven, bent u op weg om een ​​goede richting te kiezen voor de ontwikkeling van uw SPE-methode.

Scheiding door affiniteit

De principes die de scheidingen definiëren die binnen een LC-kolom plaatsvinden, spelen bijvoorbeeld een rol bij een SPE-scheiding. De basis van elke chromatografische scheiding is het opzetten van een systeem dat een verschillende mate van interactie kent tussen de componenten van het monster en de twee fasen die aanwezig zijn in de kolom of SPE-cartridge, de mobiele fase en de stationaire fase.

Een van de eerste stappen om je op je gemak te voelen bij de ontwikkeling van SPE-methoden is om vertrouwd te raken met de twee meest voorkomende soorten interacties die worden gebruikt bij SPE-scheiding: polariteit en/of ladingstoestand.

Polariteit

Als u polariteit gaat gebruiken om uw monster op te schonen, is een van de eerste keuzes die u moet maken, beslissen welke “modus” het beste is. Het is het beste om te werken met een relatief polair SPE-medium en een relatief niet-polaire mobiele fase (dat wil zeggen normale modus) of het tegenovergestelde, een relatief niet-polair SPE-medium gekoppeld aan een relatief polaire mobiele fase (dat wil zeggen omgekeerde modus, zo genoemd alleen omdat het het tegenovergestelde is). van de aanvankelijk vastgestelde “normale modus”).

Terwijl u SPE-producten verkent, zult u merken dat SPE-fasen in verschillende polariteiten voorkomen. Bovendien biedt de keuze voor oplosmiddelen in de mobiele fase ook een breed scala aan polariteiten, vaak zeer afstembaar door het gebruik van mengsels van oplosmiddelen, buffers of andere additieven. Er is een grote mate van finesse mogelijk bij het gebruik van polariteitsverschillen als het belangrijkste kenmerk dat u moet benutten om uw analyten te scheiden van matrixinterferenties (of van elkaar).

Houd het oude scheikundige adagium ‘het gelijke lost het gelijke’ in gedachten wanneer u polariteit beschouwt als de drijvende kracht achter scheiding. Hoe meer een verbinding lijkt op de polariteit van een mobiele of stationaire fase, hoe waarschijnlijker het is dat deze sterker zal interageren. Sterkere interacties met de stationaire fase leiden tot langere retenties op het SPE-medium. Sterke interacties met de mobiele fase leiden tot minder retentie en eerdere elutie.

Laadstatus

Als de analyten van belang ofwel altijd in een geladen toestand bestaan, ofwel in een geladen toestand kunnen worden gebracht door de omstandigheden van de oplossing waarin ze zijn opgelost (bijv. pH), dan is er een ander krachtig middel om ze van de matrix (of elke andere) te scheiden. andere) is door het gebruik van SPE-media die hen met een eigen lading kunnen aantrekken.

In dit geval zijn de klassieke regels voor elektrostatische aantrekking van toepassing. In tegenstelling tot scheidingen die afhankelijk zijn van polariteitskenmerken en het ‘gelijke lost op’-model van interacties, werken geladen toestandsinteracties volgens de regel van ‘tegenpolen trekken elkaar aan’. U hebt bijvoorbeeld mogelijk een SPE-medium met een positieve lading op het oppervlak. Om dat positief geladen oppervlak in evenwicht te brengen, is er aanvankelijk doorgaans een negatief geladen soort (een anion) aan gebonden. Als uw negatief geladen analyt in het systeem wordt geïntroduceerd, heeft deze het vermogen om het aanvankelijk gebonden anion te verplaatsen en een interactie aan te gaan met het positief geladen SPE-oppervlak. Dit resulteert in retentie van de analyt in de SPE-fase. Deze uitwisseling van anionen wordt “Anion Exchange” genoemd en is slechts één voorbeeld van de bredere categorie van “Ion Exchange” SPE-producten. In dit voorbeeld zouden positief geladen soorten een sterke prikkel hebben om in de mobiele fase te blijven en geen interactie te hebben met het positief geladen SPE-oppervlak, zodat ze niet zouden worden vastgehouden. En tenzij het SPE-oppervlak naast zijn ionenuitwisselingseigenschappen nog andere kenmerken had, zouden neutrale soorten ook minimaal behouden blijven (hoewel dergelijke gemengde SPE-producten wel bestaan, waardoor u ionenuitwisselings- en omgekeerde fase-retentiemechanismen in hetzelfde SPE-medium kunt gebruiken ).

Een belangrijk onderscheid waarmee u rekening moet houden bij het gebruik van ionenuitwisselingsmechanismen is de aard van de ladingstoestand van de analyt. Als de analyt altijd geladen is, ongeacht de pH van de oplossing waarin deze zich bevindt, wordt deze als een “sterke” soort beschouwd. Als de analyt alleen onder bepaalde pH-omstandigheden wordt geladen, wordt deze als een “zwakke” soort beschouwd. Dat is een belangrijk kenmerk dat u van uw analyten moet begrijpen, omdat het bepaalt welk type SPE-media u moet gebruiken. Over het algemeen kan het hierbij helpen om na te denken over het samengaan van tegenstellingen. Het is raadzaam om een ​​zwak ionenuitwisselings-SPE-sorbens te combineren met een “sterke” soort en een sterk ionenuitwisselingssorbens met een “zwakke” analyt.