Твердофазная экстракция (ТФЭ) - это быстрый метод пробоподготовки, в котором применяется сорбент (твердая неподвижная фаза) для концентрирования и отделения целевого компонента или компонентов с последующим элюированием (вымыванием) подходящим растворителем. Этот метод используется для селективного извлечения, концентрирования и очистки образца перед ВЭЖХ анализом.

Системы твёрдофазной экстракции (подробнее...)

Преимущества твердофазной экстракции (ТФЭ)

Твердофазная экстракция (ТФЭ) - Solid Phase Extraction (SPE)

Твердофазная экстракция применяется для подготовки и концентрирования проб различной природы перед их анализом спектральными, электрохимическими, хроматографическими и другими методами.

Многие годы основными методами выделения, очистки и концентрирования определяемых веществ были жидкостная экстракция, осаждение, центрифугирование, колоночная и тонкослойная хроматографии. Такая подготовка образцов является длительным и многоступенчатым процессом, требующим расхода большого количества особо чистых (не привносящих примесей!) растворителей и реактивов, дополнительного оборудования и трудозатрат.

При исследовании объектов окружающей среды в натурных условиях необходим отбор большого объема пробы, ее консервация и немедленная доставка в стационарную лабораторию для проведения пробоподготовки и анализа.

Совокупность этих факторов существенно усложняет и удорожает анализ. Кроме этого, перед исследователем встают подчас неразрешимые проблемы, связанные с недостаточной воспроизводимостью результатов измерения, низкой степенью извлечения и очистки определяемых компонентов. В наибольшей мере эти недостатки проявляются при проведении экологических и биохимических анализов, где оперативность получения и достоверность данных являются определяющими для жизни и здоровья людей.

Настоящим переворотом в практике подготовки проб был предложенный более 20 лет назад простой и эффективный метод, основанный на выделении интересующих компонентов путем сорбции на твердом носителе. Метод был назван "твердофазная экстракция" (ТФЭ) (“Solid-Phase Extraction”-SPE).

В большинстве случаев ТФЭ-процесс протекает по дискретной схеме «посадка-смыв», напоминая ступенчатое градиентное элюирование, хотя возможны фильтрационный и вытеснительный варианты. Таким образом, ТФЭ-метод подобен колоночной хроматографии и основан на специфических взаимодействиях выделяемого компонента (или мешающих его определению компонентов матрицы) с сорбентом, находящимся в небольшом патроне ("Cartridge").

Обычно состоит из инертной полиэтиленовой или полипропиленовой оболочки, внутри которой помещается сорбент, плотно и равномерно упакованный между двумя пористыми фильтрами. В зависимости от свойств определяемых компонентов, их количества и концентрации, а также свойств раствора матрицы, может быть выбран один или несколько последовательно соединенных патронов с одинаковыми или различными сорбентами. В трудных случаях приходится разбивать процесс ТФЭ-очистки на ряд подэтапов, причем на каждом из них применяют свои характерные парыпатрон-элюент, выполняющие специфические задачи, например, предварительная очистка, концентрирование, тонкая очистка, фракционирование целевых компонентов и т.д.

Для ТФЭ характерны более широкие возможности варьирования природы и силы взаимодействий образца с сорбентом и элюентом, чем для жидкостной экстракции, вследствие чего осуществляется более селективное и количественное выделение или более тонкая очистка интересующих компонентов. За счет специфических взаимодействий можно селективно концентрировать и извлекать каждое из определяемых соединений или отделять их от мешающих компонентов.

В тех случаях, когда матрица представляет собой многокомпонентную систему, требующую более детального исследования, использование ТФЭ позволяет провести фракционирование пробы. На последовательно соединенных патронах можно одновременно выделять и разделять различные классы соединений: органические и неорганические, высоко- и низкомолекулярные, неполярные, ионные и т.д. Значительное сокращение количества операций, объёмов растворителей и подсобного оборудования уменьшают продолжительность, трудозатраты, стоимость пробоподготовки и точность последующего анализа.

В большинстве случаев для заполнения патронов используются сорбенты на основе силикагеля с химически привитыми функциональными группами. По-прежнему широко используются патроны на основе силикагеля или оксида алюминия. Одним из важнейших достоинств этих сорбентов является высокая интенсивность сорбции и десорбции, позволяющая работать при достаточно высоких скоростях пропускания анализируемой пробы через патрон, что существенно ускоряет проведение пробоподготовки.

Другим преимуществом этих сорбентов является постоянство их объема при контакте с органическими и водно-солевыми растворами. Сорбенты на основе силикагеля не требуют длительного предварительного набухания и, после проведения кратковременной активации и кондиционирования (см. ниже), либо регенерации, готовы к работе.

Третьей особенностью привитых сорбентов следует считать достаточную химическую стабильность, хотя она и уступает таковой для полимерных сорбентов. Для практической ее оценки важно помнить о кратковременности контакта растворителей, используемых в процессах концентрирования и очистки, с поверхностью сорбента, что напрямую связано с дискретным характером протекания процессов по схеме «посадка-смыв». Например, гидролитическая стабильность обращенно-фазовых (ОФ) сорбентов в реальных условиях эксплуатации гарантируется в диапазоне pH 1-10, т.е. значительно более широком, чем это принято для ВЭЖХ-сорбентов с такой же химической природой поверхности. Для одноразовых (нерегенерируемых) патронов, используемых для предварительной очистки, этот диапазон еще шире.

Системы твёрдофазной экстракции

Автомат GX 274 ASPEC GILSON