Разделение может быть основой для подготовки проб. В частности, твердофазная экстракция (ТФЭ) может рассматриваться как просто еще одна форма хроматографии, уже проводимая в вашей лаборатории.

ТФЭ существует уже несколько десятилетий. Когда аналитики хотят удалить компоненты матрицы из своих образцов, они сталкиваются с проблемой, как сделать это, не уменьшая при этом их возможности точно определить присутствие и количество представляющего интерес соединения. ТФЭ - это один из методов, который часто используют, чтобы подготовить свои образцы для чувствительного оборудования, используемого для количественного анализа. Метод ТФЭ надежен, работает с широким спектром типов образцов; постоянно разрабатываются новые методы ТФЭ и продукты для них. В основе разработки этих методов лежит понимание того, что даже несмотря на то, что в названии метода нет слова «хроматография», ТФЭ, тем не менее, является формой хроматографического разделения.

ТФЭ: Тихая хроматография

Есть старая поговорка: «Если дерево упадет в лесу и никто его не услышит, оно все равно будет издавать звук?» Это высказывание вполне применимо к ТФЭ. Это может показаться странным, но когда мы думаем о ТФЭ, возникает вопрос: «Если происходит разделение и нет детектора для его регистрации, действительно ли произошла хроматография?» В случае ТФЭ ответ - «да!» При работе методом ТФЭ может быть очень полезно помнить, что ТФЭ - это просто хроматография без хроматограммы. Если подумать, разве Михаил Цвет, известный как «отец хроматографии», не делал то, что сегодня мы бы назвали твердофазной экстракцией? Когда он разделял свои смеси растительных пигментов в растворителе, пропуская их через слой измельченного мела, разве это сильно отличается от современного метода SPE?

Понимание природы вашего образца

Поскольку ТФЭ основана на хроматографических принципах, в основе каждого хорошего метода ТФЭ лежит сродство между аналитами, матрицей, стационарной фазой (сорбент ТФЭ) и подвижной фазой (растворители, используемые для промывки или элюирования образца).

Если вам нужно разработать или оптимизировать метод ТФЭ, необходимо понять природу вашего образца. Чтобы избежать ненужных проб и ошибок во время разработки метода, требуется знание физических и химических свойств как ваших аналитов, так и матрицы. Как только вы узнаете все о своем образце, вы сможете лучше сопоставить этот образец с подходящим продуктом ТФЭ. Например, знание относительной полярности аналитов по сравнению друг с другом и матрицей может помочь вам решить, является ли использование полярности для отделения аналитов от матрицы правильным подходом. Знание того, являются ли ваши аналиты нейтральными или могут существовать в заряженных состояниях, также может помочь выбрать продукты ТФЭ, которые удерживают или элюируют нейтральные, положительно или отрицательно заряженные заряженных частицы. Эти две концепции представляют два наиболее часто используемых свойства аналита, которые можно использовать при разработке методов и выборе продуктов ТФЭ. Если вы можете описать свои аналиты и основные компоненты матрицы в этих терминах, вы на правильном пути в разработке вашего метода.

Разделение по сродству

Принципы, которые определяют разделения, которые происходят в колонке ВЭЖХ, используются и при разделении ТФЭ. В основе любого хроматографического разделения лежит создание системы, которая имеет разную степень взаимодействия между компонентами образца и двумя фазами, присутствующими в колонке или картридже для ТФЭ: подвижной фазой и неподвижной фазой.

Одним из первых шагов при разработке метода ТФЭ, является знакомство с двумя наиболее часто встречающимися типами взаимодействий, используемых при разделении: полярность и / или состояние заряда.

Полярность

Если вы собираетесь использовать полярность для очистки образца, в первую очередь надо решить, какой «режим» лучше всего. Лучше всего работать с относительно полярной средой SPE и относительно неполярной подвижной фазой (т. н. нормальный режимом) или наоборот, относительно неполярной средой SPE в сочетании с относительно полярной подвижной фазой (т. н. обращенный режим, названный так только потому, что он противоположен изначально оговоренного «нормального режима»).

Изучая продукты ТФЭ, вы обнаружите, что стационарные фазы бывают разных полярностей. Кроме того, выбор растворителя подвижной фазы также предлагает широкий диапазон полярностей, часто очень настраиваемых за счет использования смесей растворителей, буферов или других добавок. При использовании разницы полярностей в качестве ключевой характеристики, которую можно использовать для отделения аналитов от матрицы (или друг от друга) достигается высокая селективность.

Просто помните старую химическую поговорку «подобное растворяется в подобном», когда вы рассматриваете полярность как движущую силу разделения. Чем более похоже соединение по полярности с подвижной или неподвижной фазой, тем более вероятно, что оно будет сильнее взаимодействовать. Более сильное взаимодействие с неподвижной фазой приводит к более длительному удерживанию в картиржде или колонке. Сильное взаимодействие с подвижной фазой приводит к меньшему удерживанию и более раннему элюированию.

Состояние заряда

Если представляющие интерес аналиты либо всегда существуют в заряженном состоянии, либо могут быть переведены в заряженное состояние в зависимости от условий (например, pH), то это может представлять собой еще одно мощное средство отделения их от матрицы.

В этом случае действуют классические правила электростатического взаимодействия. В отличие от разделения, основанного на характеристиках полярности и модели взаимодействий «подобное растворяется в подобном», взаимодействия в заряженном состоянии действуют по правилу «притяжения противоположностей». Например, у вас может быть неподвижная фаза с положительным зарядом на поверхности. Чтобы сбалансировать эту положительно заряженную поверхность, обычно с ней изначально связаны отрицательно заряженные частицы (анион). Если отрицательно заряженный аналит вводится в систему, он обладает способностью вытеснять первоначально связанный анион и взаимодействовать с положительно заряженной поверхностью фазы. Это приводит к удержанию аналита на фазе ТФЭ. Такой обмен анионов называется «анионным обменом» и является лишь одним из примеров более широкой категории продуктов «ионный обмен». В этом примере у положительно заряженных частиц будет стимул оставаться в подвижной фазе и не взаимодействовать с положительно заряженной поверхностью SPE, поэтому они не будут удерживаться. И, если поверхность фазы не имеет других характеристик в дополнение к своим ионообменным свойствам, нейтральные частицы также будут минимально сохраняться (хотя такие смешанные фазы действительно существуют, что позволяет использовать механизмы ионного обмена и удерживания обращенной фазы в одной той же среде.

Важное различие, о котором следует помнить при использовании механизмов ионного обмена, - это природа зарядового состояния аналита. Если аналит всегда заряжен, независимо от pH раствора, в котором он находится, он считается «сильным» веществом. Если аналит ионизуется только при определенных условиях pH, он считается «слабым» веществом. Это важная характеристика для аналитов, потому что она определяет, какой тип фазы использовать. В общем случае, здесь помогут соображения о соединении противоположностей. Рекомендуется сочетать слабый ионообменный сорбент с «сильным» компонентом и сильный ионообменный сорбент со «слабым» аналитом.