SPE har eksistert i flere tiår, og med god grunn. Når forskere ønsker å fjerne bakgrunnskomponenter fra prøvene sine, står de overfor utfordringen med å gjøre det uten å redusere deres evne til nøyaktig og presist å bestemme tilstedeværelsen og mengden av deres interesseforbindelse. SPE er en teknikk som forskere ofte bruker for å hjelpe med å forberede prøvene sine for den sensitive instrumenteringen som brukes til kvantitativ analyse. SPE er robust, fungerer for et bredt spekter av prøvetyper, og nye SPE-produkter og metoder fortsetter å utvikles. I hjertet av utviklingen av disse metodene er en forståelse av at selv om ordet "kromatografi" ikke forekommer i teknikkens navn, er SPE likevel en form for kromatografisk separasjon.

SPE: The Silent Chromatography

Det er et gammelt ordtak som sier "hvis et tre faller i en skog, og ingen er i nærheten for å høre det, lager det fortsatt en lyd?" Det ordtaket minner oss om SPE. Det kan virke rart å si, men når vi tenker på SPE, blir spørsmålet "hvis en separasjon finner sted og det ikke er noen detektor der for å registrere det, skjedde det virkelig kromatografi?" Når det gjelder SPE, er svaret et rungende "ja!" Når du utvikler eller feilsøker en SPE-metode, kan det være veldig nyttig å huske at SPE bare er kromatografi uten kromatogrammet. Når du tenker på det, gjorde ikke Mikhail Tsvet, kjent som «kromatografiens far», det vi ville kalt «SPE» i dag? Da han separerte blandingene sine av plantepigmenter ved å la tyngdekraften føre dem, oppløst i et løsemiddel, gjennom en seng av malt kritt, var det så mye annerledes enn en moderne SPE-metode?

Forstå prøven din

Siden SPE er basert på kromatografiske prinsipper, er kjernen i enhver god SPE-metode forholdet mellom analyttene, matrisen, den stasjonære fasen (SPE-sorbenten) og den mobile fasen (løsningsmidlene som brukes til å vaske eller eluere prøven) .

Å forstå arten av prøven så mye som mulig er det beste stedet å starte hvis du må utvikle eller feilsøke en SPE-metode. For å unngå unødvendig prøving og feiling under metodeutvikling, er beskrivelser av de fysiske og kjemiske egenskapene til både analyttene og matrisen svært nyttig. Når du kjenner til prøven din, vil du være i en bedre posisjon til å matche prøven med et passende SPE-produkt. For eksempel kan det å kjenne den relative polariteten til analyttene sammenlignet med hverandre og matrisen hjelpe deg med å avgjøre om bruk av polaritet for å skille analytter fra matrisen er den riktige tilnærmingen. Å vite om analyttene dine er nøytrale eller kan eksistere i ladede tilstander, kan også hjelpe deg med å lede deg til SPE-produkter som spesialiserer seg på å beholde eller eluere nøytrale, positivt ladede eller negativt ladede arter. Disse to konseptene representerer to av de mest brukte analyttegenskapene å utnytte når man utvikler SPE-metoder og velger SPE-produkter. Hvis du kan beskrive analyttene dine og de fremtredende matrisekomponentene i disse termene, er du på vei til å velge en god retning for utviklingen av SPE-metoden din.

Separasjon etter tilhørighet

Prinsippene som definerer separasjonene som forekommer i en LC-kolonne, for eksempel, er i spill i en SPE-separasjon. Grunnlaget for enhver kromatografisk separasjon er å etablere et system som har varierende grad av interaksjon mellom komponentene i prøven og de to fasene som er tilstede i kolonnen eller SPE-kassetten, den mobile fasen og den stasjonære fasen.

Et av de første trinnene mot å føle seg komfortabel med SPE-metodeutvikling er å ha en kjennskap til de to vanligste typene interaksjoner som brukes i SPE-separasjon: polaritet og/eller ladningstilstand.

Polaritet

Hvis du skal bruke polaritet for å rydde opp i prøven, er et av de første valgene du må gjøre å bestemme hvilken "modus" som er best. Det er best å jobbe med et relativt polart SPE-medium og en relativt upolar mobilfase (dvs. normalmodus) eller det motsatte, et relativt upolart SPE-medium kombinert med en relativt polar mobilfase (dvs. reversert modus, slik kalt bare fordi det er det motsatte av den opprinnelig etablerte "normalmodusen").

Når du utforsker SPE-produkter, vil du oppdage at SPE-faser finnes i en rekke polariteter. Dessuten tilbyr valget av løsningsmiddel i mobil fase også et bredt spekter av polariteter, ofte svært justerbare ved bruk av blandinger av løsningsmidler, buffere eller andre tilsetningsstoffer. Det er en stor grad av finesse mulig når du bruker polaritetsforskjeller som nøkkelegenskapen å utnytte for å skille analyttene dine fra matriseinterferenser (eller fra hverandre).

Bare husk det gamle kjemiordtaket "like oppløses som" når du vurderer polaritet som driveren for separasjon. Jo mer lik en forbindelse er til polariteten til en mobil eller stasjonær fase, desto mer sannsynlig er det at den samhandler sterkere. Sterkere interaksjoner med den stasjonære fasen fører til lengre retensjoner på SPE-mediet. Sterke interaksjoner med mobilfasen fører til mindre retensjon og tidligere eluering.

Ladningstilstand

Hvis analyttene av interesse enten alltid eksisterer i en ladet tilstand eller er i stand til å settes i en ladet tilstand av forholdene til løsningen de er oppløst i (f.eks. pH), så er en annen kraftig måte å skille dem fra matrisen på (eller hver annet) er gjennom bruk av SPE-medier som kan tiltrekke dem med en egen kostnad.

I dette tilfellet gjelder klassiske regler for elektrostatisk tiltrekning. I motsetning til separasjoner som er avhengige av polaritetskarakteristikker og "like oppløses som"-modellen for interaksjoner, opererer ladede tilstandsinteraksjoner på regelen om "motsetninger tiltrekker seg." For eksempel kan du ha et SPE-medium som har en positiv ladning på overflaten. For å balansere den positivt ladede overflaten, er det typisk en negativt ladet art (et anion) som opprinnelig er bundet til den. Hvis den negativt ladede analytten din introduseres i systemet, har den evnen til å fortrenge det opprinnelig bundne anionet og samhandle med den positivt ladede SPE-overflaten. Dette resulterer i retensjon av analytten på SPE-fasen. Dette byttet av anioner kalles "Anion Exchange" og er bare ett eksempel på den bredere kategorien "Ion Exchange" SPE-produkter. I dette eksemplet vil positivt ladede arter ha et sterkt insentiv til å forbli i mobilfasen og ikke samhandle med den positivt ladede SPE-overflaten, slik at de ikke vil bli beholdt. Og med mindre SPE-overflaten hadde andre egenskaper i tillegg til ionebytteregenskapene, ville nøytrale arter også beholdes minimalt (selv om slike blandede SPE-produkter eksisterer, slik at du kan bruke ionebytter- og reversfaseretensjonsmekanismer i samme SPE-medium ).

En viktig forskjell å huske på når du bruker ionebyttemekanismer er arten av ladningstilstanden til analytten. Hvis analytten alltid er ladet, uavhengig av pH i løsningen den er i, regnes den som en "sterk" art. Hvis analytten kun lades under visse pH-forhold, anses den som en "svak" art. Det er en viktig egenskap å forstå om analyttene dine fordi det vil avgjøre hvilken type SPE-medier som skal brukes. Generelt sett vil det hjelpe her å tenke på at motsetninger går sammen. Det er tilrådelig å pare en svak ionebytter-SPE-sorbent med en "sterk" art og en sterk ionebytter-sorbent med en "svak" analytt.