SPE har funnits i decennier, och av goda skäl. När forskare vill ta bort bakgrundskomponenter från sina prover ställs de inför utmaningen att göra det utan att minska deras förmåga att exakt och exakt bestämma närvaron och mängden av deras förening av intresse. SPE är en teknik som forskare ofta använder för att förbereda sina prover för den känsliga instrumentering som används för kvantitativ analys. SPE är robust, fungerar för ett brett spektrum av provtyper och nya SPE-produkter och metoder fortsätter att utvecklas. Kärnan i utvecklingen av dessa metoder är en insikt om att även om ordet "kromatografi" inte förekommer i teknikens namn, så är SPE ändå en form av kromatografisk separation.

SPE: The Silent Chromatography

Det finns ett gammalt talesätt som säger "om ett träd faller i en skog och ingen är i närheten för att höra det, gör det fortfarande ett ljud?" Det ordspråket påminner oss om SPE. Det kan tyckas konstigt att säga, men när vi tänker på SPE blir frågan "om en separation äger rum och det inte finns någon detektor där för att registrera det, hände kromatografi verkligen?" När det gäller SPE är svaret ett rungande "ja!" När du utvecklar eller felsöker en SPE-metod kan det vara till stor hjälp att komma ihåg att SPE bara är kromatografi utan kromatogrammet. När du tänker efter, gjorde inte Mikhail Tsvet, känd som "kromatografins fader", vad vi skulle kalla "SPE" idag? När han separerade sina blandningar av växtpigment genom att låta gravitationen bära dem, lösta i ett lösningsmedel, genom en bädd av mald krita, var det så mycket annorlunda än en modern SPE-metod?

Förstå ditt prov

Eftersom SPE är baserad på kromatografiska principer, är kärnan i varje bra SPE-metod förhållandet mellan analyterna, matrisen, den stationära fasen (SPE-sorbenten) och den mobila fasen (lösningsmedlen som används för att tvätta eller eluera provet) .

Att förstå arten av ditt prov så mycket som möjligt är det bästa stället att börja om du måste utveckla eller felsöka en SPE-metod. För att undvika onödiga försök och misstag under metodutvecklingen är beskrivningar av de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos både dina analyter och matrisen till stor hjälp. När du väl känner till ditt prov kommer du att ha bättre förutsättningar att matcha provet med en lämplig SPE-produkt. Att till exempel känna till den relativa polariteten hos analyterna jämfört med varandra och matrisen kan hjälpa dig att avgöra om det är rätt tillvägagångssätt att använda polaritet för att separera analyter från matrisen. Att veta om dina analyter är neutrala eller kan existera i laddade tillstånd kan också hjälpa dig att styra dig till SPE-produkter som är specialiserade på att behålla eller eluera neutrala, positivt laddade eller negativt laddade arter. Dessa två koncept representerar två av de mest använda analytegenskaperna att utnyttja när man utvecklar SPE-metoder och väljer SPE-produkter. Om du kan beskriva dina analyter och de framträdande matriskomponenterna i dessa termer, är du på väg att välja en bra riktning för din SPE-metodutveckling.

Separation genom affinitet

Principerna som definierar de separationer som sker inom en LC-kolonn, till exempel, är på spel i en SPE-separering. Grunden för varje kromatografisk separation är att etablera ett system som har olika grader av interaktion mellan komponenterna i provet och de två faserna som finns i kolonn- eller SPE-kassetten, den mobila fasen och den stationära fasen.

Ett av de första stegen mot att känna sig bekväm med SPE-metodutveckling är att ha en förtrogenhet med de två vanligaste typerna av interaktioner som används vid SPE-separation: polaritet och/eller laddningstillstånd.

Polaritet

Om du ska använda polaritet för att rensa upp ditt prov, är ett av de första valen du måste göra att bestämma vilket "läge" som är bäst. Det är bäst att arbeta med ett relativt polärt SPE-medium och en relativt opolär mobil fas (dvs normalläge) eller tvärtom, ett relativt opolärt SPE-medium kopplat med en relativt polär mobilfas (dvs. omvänt läge, så kallat bara för att det är motsatsen av det ursprungligen etablerade "normala läget").

När du utforskar SPE-produkter kommer du att upptäcka att SPE-faser finns i en rad olika polariteter. Dessutom erbjuder valet av mobilfaslösningsmedel också ett brett spektrum av polariteter, ofta mycket inställbara genom användning av blandningar av lösningsmedel, buffertar eller andra tillsatser. Det finns en stor grad av finess möjlig när du använder polaritetsskillnader som nyckelegenskapen att utnyttja för att separera dina analyter från matrisinterferenser (eller från varandra).

Tänk bara på det gamla kemiordspråket "som löser sig som" när du överväger polaritet som drivkraften för separation. Ju mer lik en förening är till polariteten hos en mobil eller stationär fas, desto mer sannolikt är det att den interagerar starkare. Starkare interaktioner med den stationära fasen leder till längre retentioner på SPE-mediet. Starka interaktioner med den mobila fasen leder till mindre retention och tidigare eluering.

Debiteringsstat

Om analyterna av intresse antingen alltid existerar i ett laddat tillstånd eller kan försättas i ett laddat tillstånd av förhållandena i lösningen de är lösta i (t.ex. pH), då är ett annat kraftfullt sätt att separera dem från matrisen (eller varje annat) är genom användning av SPE-media som kan locka dem med en egen avgift.

I det här fallet gäller klassiska regler för elektrostatisk attraktion. Till skillnad från separationer som förlitar sig på polaritetsegenskaper och modellen "lika löser sig som" för interaktioner, fungerar laddade tillståndsinteraktioner på regeln om "motsatser attraherar." Till exempel kan du ha ett SPE-medium som har en positiv laddning på sin yta. För att balansera den positivt laddade ytan finns det vanligtvis en negativt laddad art (en anjon) som initialt är bunden till den. Om din negativt laddade analyt introduceras i systemet har den förmågan att förskjuta den initialt bundna anjonen och interagera med den positivt laddade SPE-ytan. Detta resulterar i retention av analyten på SPE-fasen. Detta byte av anjoner kallas "Anion Exchange" och är bara ett exempel på den bredare kategorin "Ion Exchange" SPE-produkter. I det här exemplet skulle positivt laddade arter ha ett starkt incitament att stanna i den mobila fasen och inte interagera med den positivt laddade SPE-ytan, så de skulle inte behållas. Och om inte SPE-ytan hade andra egenskaper utöver dess jonbytaregenskaper, skulle neutrala arter också bibehållas minimalt (även om sådana blandade SPE-produkter existerar, vilket gör att du kan använda jonbytes- och omvändfasretentionsmekanismer i samma SPE-medium ).

En viktig skillnad att tänka på när man använder jonbytesmekanismer är arten av laddningstillståndet hos analyten. Om analyten alltid är laddad, oavsett pH i lösningen den är i, anses den vara en "stark" art. Om analyten endast laddas under vissa pH-förhållanden anses den vara en "svag" art. Det är en viktig egenskap att förstå om dina analyter eftersom det kommer att avgöra vilken typ av SPE-medium som ska användas. Generellt sett hjälper det här att tänka på att motsatser går ihop. Det är tillrådligt att para ihop en svag jonbytar-SPE-sorbent med en "stark" substans och en stark jonbytessorbent med en "svag" analyt.