Εκχύλιση Στερεάς Φάσης. Χρήστος Παππάς - Επίκουρος καθηγητής

Transcript

1 Solid-Phase Extraction, SPE Πέτρος Ταραντίλης- Αναπληρωτής καθηγητής Χρήστος Παππάς - Επίκουρος καθηγητής

2 Η εκχύλιση στερεάς φάσης (solid phase extraction, SPE) αποτελεί μια ευρύτατα χρησιμοποιούμενη σύγχρονη τεχνική προετοιμασίας του προς μέτρηση (δοκιμή ή ανάλυση) δείγματος. Η SPE αντικαθιστά αποτελεσματικά την εκχύλιση υγρού με υγρό και χρησιμοποιείται κυρίως για τις ακόλουθες αναλυτικές διαδικασίες: Προσυγκέντρωση ρ (pre-concentration) Καθαρισμός δείγματος. 2

3 Προσροφητικά εκχύλισης στερεάς φάσης Από τις κυριότερες στατικές φάσεις που χρησιμοποιούνται στην εκχύλιση στερεάς φάσης είναι η πυριτία SiO 2 (silica), στην επιφάνεια της οποίας έχουν προσδεθεί ομάδες. Ανάλογα με τη φύση της στατικής φάσης χαρακτηρίζονται ως: "κανονικής φάσης". "αντίστροφης φάσης".. Προσροφητικά (στατική φάση) 3

4 Συνήθη προσροφητικά υλικά για εκχύλισης στερεάς φάσης Μηχανισμός ιαχωρισμού Είδος Προσροφητικού Υλικού Αναλύτης Αντίστροφης φάσης Μη πολική Οκταδεκυλοσιλοξάνιο Υδρόφοβος (ισχυρά μη πολικός) διασυνδεδεμένη φάση, πολύ υδρόφοβη (-CH 2 -) 17 CH 3 : C18 Οκτυλοσιλοξάνιο (-CH 2 -) 7 CH 3 : C8 Κυκλοεξυλο-, φαινυλο-, διφαινυλο- Μη πολική Κυκλοεξυλο φαινυλο Μετρίως μη πολικός διασυνδεδεμένη φάση, μέτρια υδροφοβικότητα Μη πολική Βουτυλο- [(-CH 2-) 3CH 3], αιθυλο- Λίγο πολικός μέχρι μετρίως μη διασυνδεδεμένη φάση, [-C 2 H 5 ], πολικός) μικρή υδροφοβικότητα μεθυλο- (-CH 3 ) Κανονικής φάσης Προσρόφηση SiO 2 (-SiOH), Al 2 O 3 (-AlOH) Ελάχιστα έως μέτρια πολικός πυριτικά άλατα του μαγνησίου (MgSiO 3 ) Πολική-διασυνδεδεμένη Κυανο (-CN), αμινο (-ΝΗ 2 2) ), Μέτρια έως ισχυρά πολικός Φάση διολη [-CΗ(ΟΗ)-CΗ(ΟΗ)-] 4

5 Συνήθη προσροφητικά υλικά για εκχύλισης στερεάς φάσης Μηχανισμός ιαχωρισμού Είδος Προσροφητικού Υλικού Αναλύτης Iονανταλλαγής Ι. Ανιονανταλλαγή Ασθενής (-CH 2 -) 3 NH 2 Ιοντικός (ιοντιζόμενος), όξινος (-CH 2 -) 3 NHCH 2 CH 2 NH 2 Ισχυρή (-CH 2 -) 3 N+(CH 3 ) 3 Ιοντικός (ιοντιζόμενος), όξινος ΙΙ. Κατιονανταλλαγή Ασθενής (-CH2-)3CΟΟΗ Ιοντικός (ιοντιζόμενος), βασικός Ισχυρή Ιοντικός (ιοντιζόμενος), βασικός 5

6 Προσροφητικά εκχύλισης στερεάς φάσης SPE αντίστροφης φάσης: Μη πολικές ή ελάχιστα πολικές ενώσεις διαλυμένες σε πολικό διαλύτη (μήτρα δείγματος) κατακρατούνται από τη στατική φάση, η οποία περιέχει μη πολικές ομάδες. Εκλούονται από αυτήν με χρήση μη πολικών διαλυτών. Οι διαχωρισμοί αυτοί χαρακτηρίζονται ως "αντίστροφης φάσης". SPE κανονικής φάσης: πολικές ή μετρίως πολικές ενώσεις διαλυμένες σε μη πολικό διαλύτη (μήτρα δείγματος) κατακρατούνται από στατική φάση που περιέχει πολικές ομάδες. Εκλούονται από αυτήν με χρήση πολικών διαλυτών. Οι διαχωρισμοί αυτοί χαρακτηρίζονται ως "κανονικής φάσης". 6

7 Ορισμένοι διαλύτες για εκχύλισης στερεάς φάσης ιαλύτης ιπολική ροπή (σε debye) κ-εξάνιο CH 3 (CH 2 ) 4 CH 3 0 Τετραχλωράνθρακας CCl 4 0 βενζόλιο C 6 H 6 0 ιαθυλαιθέρας (CH 3 CH 2 ) 2 Ο 1,15 Μεθυλενοχλωρίδιο CH 2 Cl ,60 Τετραϋδροφουράνιο (THF) C 4 H 8 O 1,63 Αιθανόλη CH 3 CH 2 OH 1,69 Μεθανόλη CH 3 OH 1,70 Οξικό οξύ CH 3 COOH 1,74 Νερό Η 2 Ο 1,85 Ακετόνη CH 3 COCH 3 2,88 Φορμαμιδιο HCONH ,73 N,N-διμεθυλοφορμαμίδιο HCON(CH 3 ) 2 3,82 (DMF) Ακετονιτρίλιο CH 3 CN 3,92 διμεθυλοσουλφοξείδιο CH 3 SOCH 3 3,96 (DMSO) Κατάταξη κατά αυξανόμενη πολικότητα 7

8 Οι συνηθέστερες μορφές με τις οποίες είναι εμπορικά διαθέσιμη η εκχύλιση στερεάς φάσης είναι: 1. Mεμβράνες σε μορφή δίσκων- σύριγγας. 2. Μικροστήλες σύριγγας (syringe barrel columns) 3. Μικροστήλες για συσκευές κενού για πολλαπλή κατεργασία για δέκα, δώδεκα, είκοσι και είκοσι τεσσάρων μικροστηλών, κ.ά. 8

9 Εκτέλεση της εκχύλισης στερεάς φάσης (SPE) με στήλες C18 1. Ενεργοποίηση 2. Προσθήκη δείγματος στήλης με MeOH και Η 2 Ο 3. Έκπλυση μη 4. Έκλουση ουσιών επιθυμητών ουσιών που μας ενδιαφέρουν με το κατάλληλο 9 διαλύτη

10 Πλεονεκτήματα της εκχύλισης στερεάς φάσης Η δυνατότητα συνύπαρξης δύο και περισσότερων μηχανισμών στη διαδικασία εκχύλισης. Η δυνατότητα πραγματοποίησης πολλαπλών εκχυλίσεων του δείγματος. Η δυνατότητα αυτοματοποίησης μεγάλη ταχύτητα. Η απλότητα και η ευκολία στους χειρισμούς και η χρήση απλών και φθηνών διατάσεων. εν απαιτείται χρόνος για πλύση γυάλινων σκευών, επειδή οι στήλες είναι μιας χρήσης. Εκχυλίζονται ίχνη των ουσιών που ενδιαφέρουν από μεγάλους όγκους χωρίς ρς εξάτμιση. Τα αποτελέσματα είναι επαναλήψιμα. Η εκλεκτικότητα της εκχύλισης. Εξασφαλίζει υψηλές ανακτήσεις και υψηλή καθαρότητα, για τις προς ανάλυση ενώσεις. 10

11 Εφαρμογή-Παράδειγμα της εκχύλισης στερεάς φάσης Παραλαβή των φαινολικών συστατικών από δείγμα οίνου. Αρχικά 3mL φιλτραρισμένου οίνου αραιώνονται 1:5 με απεσταγμένο νερό. Οι στήλες εκχύλισης στερεάς φάσης C18, τοποθετούνται σε συσκευή ταυτόχρονου χειρισμού πολλών δειγμάτων. Το σύστημα συνδέεται με την αντλία κενού. Γίνεται ενεργοποίηση η (conditioning) της στήλης με 10 ml CH 3 OH και 10 ml H 2 O. Στη συνέχεια εισάγεται το αραιωμένο δείγμα στη στήλη. Για την απομάκρυνση των πολικών πλένονται με 20 ml H 2 O. Τα φαινολικά συστατικά λαμβάνονται μετά από έκλουση με 3mL οξινισμένης μεθανόλης (0,01% HCl). 11