SPE istnieje już od kilkudziesięciu lat i nie bez powodu. Kiedy naukowcy chcą usunąć składniki tła ze swoich próbek, stają przed wyzwaniem, aby zrobić to bez ograniczania swojej zdolności do dokładnego i precyzyjnego określenia obecności i ilości interesującego ich związku. SPE to jedna z technik, którą naukowcy często wykorzystują do przygotowania próbek do czułego instrumentarium używanego do analizy ilościowej. SPE jest solidny, działa dla szerokiego zakresu typów próbek, a nowe produkty i metody SPE są stale opracowywane. U podstaw rozwoju tych metod leży uznanie, że chociaż słowo „chromatografia” nie pojawia się w nazwie techniki, SPE jest jednak formą rozdziału chromatograficznego.

SPE: Cicha chromatografia

Jest takie stare powiedzenie: „Jeśli drzewo upada w lesie i nie ma nikogo, kto by to usłyszał, czy ono nadal wydaje dźwięk?” To powiedzenie przypomina nam SPE. Może to wydawać się dziwne, ale kiedy myślimy o SPE, pojawia się pytanie: „jeśli zachodzi separacja i nie ma tam detektora, który mógłby to zarejestrować, czy chromatografia naprawdę miała miejsce?” W przypadku SPE odpowiedź brzmi zdecydowanie „tak!” Podczas opracowywania metody SPE lub rozwiązywania problemów z nią bardzo pomocne może być pamiętanie, że SPE to po prostu chromatografia bez chromatogramu. Kiedy się nad tym zastanowić, czy Michaił Cwiet, znany jako „ojciec chromatografii”, nie robił tego, co dziś nazwalibyśmy „SPE”? Kiedy rozdzielał swoje mieszaniny pigmentów roślinnych, pozwalając, aby grawitacja przenosiła je rozpuszczone w rozpuszczalniku przez warstwę zmielonej kredy, czy aż tak bardzo różniło się to od nowoczesnej metody SPE?

Zrozumienie próbki

Ponieważ SPE opiera się na zasadach chromatograficznych, sercem każdej dobrej metody SPE jest związek pomiędzy analitami, matrycą, fazą stacjonarną (sorbent SPE) i fazą ruchomą (rozpuszczalniki stosowane do przemywania lub eluowania próbki). .

Jeśli musisz opracować metodę SPE lub rozwiązać problemy związane z metodą SPE, najlepszym punktem wyjścia jest maksymalne zrozumienie charakteru próbki. Aby uniknąć niepotrzebnych prób i błędów podczas opracowywania metody, bardzo pomocne są opisy właściwości fizycznych i chemicznych zarówno analitów, jak i matrycy. Kiedy już dowiesz się o swojej próbce, będziesz w stanie lepiej dopasować ją do odpowiedniego produktu SPE. Na przykład znajomość względnej polaryzacji analitów w porównaniu między sobą i matrycą może pomóc w podjęciu decyzji, czy użycie polaryzacji do oddzielenia analitów od matrycy jest właściwym podejściem. Wiedza o tym, czy anality są obojętne lub mogą występować w stanach naładowanych, może również pomóc w skierowaniu Cię do produktów SPE, które specjalizują się w zatrzymywaniu lub eluowaniu związków obojętnych, naładowanych dodatnio lub ujemnie. Te dwie koncepcje reprezentują dwie najczęściej stosowane właściwości analitów, które można wykorzystać przy opracowywaniu metod SPE i wyborze produktów SPE. Jeśli potrafisz opisać swoje anality i najważniejsze składniki macierzy w ten sposób, jesteś na dobrej drodze do wybrania dobrego kierunku rozwoju swojej metody SPE.

Separacja przez powinowactwo

Zasady definiujące separacje występujące na przykład w kolumnie LC mają zastosowanie w separacji SPE. Podstawą każdego rozdziału chromatograficznego jest ustalenie systemu, który charakteryzuje się różnym stopniem interakcji pomiędzy składnikami próbki a dwiema fazami obecnymi w kolumnie lub wkładzie SPE, fazą ruchomą i fazą stacjonarną.

Jednym z pierwszych kroków w stronę poczucia komfortu przy opracowywaniu metody SPE jest zaznajomienie się z dwoma najczęściej spotykanymi typami interakcji stosowanymi w separacji SPE: polaryzacja i/lub stan ładunku.

Biegunowość

Jeśli zamierzasz użyć polaryzacji do oczyszczenia próbki, jedną z pierwszych decyzji, jakie musisz podjąć, jest podjęcie decyzji, który „tryb” jest najlepszy. Najlepiej jest pracować ze stosunkowo polarnym ośrodkiem SPE i stosunkowo niepolarną fazą ruchomą (tj. trybem normalnym) lub odwrotnie, stosunkowo niepolarnym ośrodkiem SPE połączonym ze stosunkowo polarną fazą ruchomą (tj. trybem odwróconym, nazwany tak tylko dlatego, że jest odwrotnie) pierwotnie ustalonego „trybu normalnego”).

Eksplorując produkty SPE, odkryjesz, że fazy SPE występują w różnych polaryzacjach. Co więcej, wybór rozpuszczalnika fazy ruchomej zapewnia również szeroki zakres polarności, często bardzo łatwy do dostosowania poprzez zastosowanie mieszanin rozpuszczalników, buforów lub innych dodatków. Wykorzystanie różnic polaryzacji jako kluczowej cechy do oddzielenia analitów od zakłóceń matrycy (lub od siebie nawzajem) pozwala na osiągnięcie dużego stopnia finezji.

Pamiętaj tylko o starym powiedzeniu chemicznym „podobne rozpuszcza się jak”, gdy rozważasz polaryzację jako czynnik powodujący separację. Im bardziej związek jest podobny do polarności fazy ruchomej lub stacjonarnej, tym większe jest prawdopodobieństwo, że będzie on silniej oddziaływać. Silniejsze oddziaływania z fazą stacjonarną prowadzą do dłuższej retencji na podłożu SPE. Silne interakcje z fazą ruchomą prowadzą do mniejszej retencji i wcześniejszej elucji.

Stan naładowania

Jeśli anality będące przedmiotem zainteresowania albo zawsze istnieją w stanie naładowanym, albo można je doprowadzić do stanu naładowanego w wyniku warunków roztworu, w którym są rozpuszczone (np. pH), wówczas istnieje inny skuteczny sposób oddzielenia ich od matrycy (lub każdego inne) odbywa się poprzez wykorzystanie mediów SPE, które mogą ich przyciągnąć własnym ładunkiem.

W tym przypadku obowiązują klasyczne zasady przyciągania elektrostatycznego. W przeciwieństwie do separacji, która opiera się na charakterystyce polaryzacji i modelu interakcji „podobne rozpuszcza podobne”, interakcje stanu naładowanego działają na zasadzie „przyciągania przeciwieństw”. Na przykład możesz mieć ośrodek SPE, który ma ładunek dodatni na swojej powierzchni. Aby zrównoważyć tę dodatnio naładowaną powierzchnię, zazwyczaj początkowo jest z nią związana ujemnie naładowana substancja (anion). Jeśli do układu zostanie wprowadzony ujemnie naładowany analit, ma on zdolność wypierania początkowo związanego anionu i interakcji z dodatnio naładowaną powierzchnią SPE. Powoduje to zatrzymanie analitu w fazie SPE. Ta zamiana anionów nazywa się „Anion Exchange” i jest tylko jednym przykładem szerszej kategorii produktów SPE „Ion Exchange”. W tym przykładzie gatunki naładowane dodatnio miałyby silną motywację do pozostania w fazie ruchomej i niewchodzenia w interakcje z dodatnio naładowaną powierzchnią SPE, więc nie zostałyby zatrzymane. I jeśli powierzchnia SPE nie miałaby innych właściwości oprócz właściwości wymiany jonowej, związki obojętne również zostałyby zachowane w minimalnym stopniu (chociaż istnieją takie mieszane produkty SPE, co pozwala na wykorzystanie mechanizmów wymiany jonowej i zatrzymywania fazy odwróconej w tym samym ośrodku SPE) ).

Ważnym rozróżnieniem, o którym należy pamiętać przy stosowaniu mechanizmów wymiany jonowej, jest charakter stanu naładowania analitu. Jeśli analit jest zawsze naładowany, niezależnie od pH roztworu, w którym się znajduje, uważa się go za substancję „silną”. Jeśli analit jest ładowany tylko w określonych warunkach pH, ​​uważa się go za substancję „słabą”. Jest to ważna cecha, którą należy poznać na temat analitów, ponieważ od niej zależy, jakiego rodzaju podłoża SPE należy użyć. Ogólnie rzecz biorąc, pomocne będzie tutaj myślenie o przeciwieństwach występujących razem. Wskazane jest połączenie słabego sorbentu jonowymiennego SPE z „silnym” związkiem oraz silnego sorbentu jonowymiennego ze „słabym” analitem.