Кіріспе
Қатты фазалы экстракция (ҚФЭ) – сұйық ортада еріген немесе суспензия күйіндегі қосылыстарды олардың физикалық және химиялық қасиеттеріне сәйкес, осы ортадағы басқа қосылыстардан бөліп, оқшаулап немесе тазарту әдісі. Аналитикалық зертханалар үлгілерді талдау үшін концентрациялау және тазарту мақсатында қатты фазалы экстракцияны қолданады. ҚФЭ зәр, қан, су, сусындар, топырақ және жануарлар тіндері сияқты әртүрлі матрицалардан қызығушылық тудыратын аналиттерді оқшаулауға мүмкіндік береді. ҚФЭ сұйықта еріген немесе суспензиядағы заттардың (қозғалмалы фаза деп аталады) қатты сорбентке (тұрақты фаза деп аталады) деген туыстығын пайдаланады. Үлгі осы тұрақты фаза арқылы өткізіледі, бұл қосылыстарды қажетті және қажетсіз компоненттерге бөлуге мүмкіндік береді. Нәтижесінде, қажетті аналиттер немесе үлгідегі қажетсіз қоспалар тұрақты фазада тоқталады. Тұрақты фазадан өтетін бөлік, оның құрамында қажетті аналиттер немесе қажетсіз қоспалар бар-жоғына байланысты жиналады немесе жойылады. Егер тұрақты фазада сақталған бөлік қажетті аналиттерді қамтыса, оларды қосымша кезеңде тиісті элюентпен шайып, тұрақты фазадан алып тастауға болады. ҚФЭ-де толық емес экстракция немесе элюция салдарынан аналиттерді толық қалпына келтіру мүмкін болмайды. Толық емес экстракция жағдайында аналиттердің тұрақты фазаға жеткілікті туыстығы болмайды және олардың бір бөлігі пермеатта қалады. Толық емес элюция кезінде аналиттердің бір бөлігі сорбентте қалады, себебі қолданылған элюент жеткілікті туыстыққа ие емес. Көптеген сорбенттер/материалдар хроматографиялық әдістерде қолданылатындай, бірақ ҚФЭ ерекше, оның хроматографиядан өзгеше мақсаттары бар және қазіргі заманғы химия ғылымында ерекше орынға ие.
Solid phase extraction (SPE) is a solid liquid extractive technique, by which compounds that are dissolved or suspended in a liquid mixture are separated, isolated or purified, from other compounds in this mixture, according to their physical and chemical properties. Analytical laboratories use solid phase extraction to concentrate and purify samples for analysis. Solid phase extraction can be used to isolate analytes of interest from a wide variety of matrices, including urine, blood, water, beverages, soil, and animal tissue. SPE uses the affinity of solutes, dissolved or suspended in a liquid (known as the mobile phase), to a solid packing inside a small column, through which the sample is passed (known as the stationary phase), to separate a mixture into desired and undesired components. The result is that either the desired analytes of interest or undesired impurities in the sample are retained on the stationary phase. The portion that passes through the stationary phase is collected or discarded, depending on whether it contains the desired analytes or undesired impurities. If the portion retained on the stationary phase includes the desired analytes, they can then be removed from the stationary phase for collection in an additional step, in which the stationary phase is rinsed with an appropriate eluent. It is possible to have an incomplete recovery of the analytes by SPE caused by incomplete extraction or elution. In the case of an incomplete extraction, the analytes do not have enough affinity for the stationary phase and part of them will remain in the permeate. In an incomplete elution, part of the analytes remain in the sorbent because the eluent used does not have a strong enough affinity. Many of the adsorbents/materials are the same as in chromatographic methods, but SPE is distinctive, with aims separate from chromatography, and so has a unique niche in modern chemical science.
SPE және хроматография
SPE – шындығында, жылжымалы фазасы бар, қоспаларды бағананың ішіне орналастырылған стационарлық фаза арқылы өткізетін хроматография әдісі. Хроматографиялық процесс қатты және сұйық фазалар арасындағы айқын айырмашылықты пайдаланып, қоспаның әр компоненті үшін Кeq немесе тепе-теңдік тұрақтысының мәнін ескере отырып, қоспаны бөлуге мүмкіндік беретін қатты фазалық сұйық экстракциялық техниканы құру үшін қолданылады. Стационарлық және жылжымалы фазаларды таңдауға қатысты химиялық ескертулер сұйық бағаналық хроматографиядағыдай, ал қолданылатын адсорбенттер мен материалдардың көп бөлігі бірдей. Дегенмен, теориясы, процедуралары және мақсаттары өзгеше, және ол экстракциялық техника ретінде қазіргі химия ғылымында ерекше орынға ие.
SPE қалыпты кезеңдегі процедура
Қатты фазалы экстракция әдетте бес негізгі қадамды қамтиды. Біріншіден, картридж полярлы емес немесе сәл полярлы еріткішпен тепе-теңдікке келтіріледі, ол бетін ылғалдандырып, байланысқан фазаға еніп кіреді. Содан кейін, су немесе үлгідегідей құрамдағы буфер, кремний бетін ылғалдандыру үшін бағана арқылы жуылады. Үлгі содан кейін картриджге қосылады. Үлгі тұрақты фазадан өткен кезде, үлгідегі полярлы аналиттер полярлы сорбентпен өзара әрекеттесіп, қалды, ал еріткіш және басқа да полярлы емес қоспалар картридж арқылы өтіп кетеді. Үлгі салғаннан кейін, картриджті қосымша қоспаларды жою үшін полярлы емес еріткішпен шайып тастайды. Содан кейін, аналит полярлы еріткішпен немесе тиісті pH-тағы буфермен элюцияланады. Қатты фаза көбінесе қысқа көміртекті тізбектері бар полярлы функционалдық топтарға байланысқан кремнийдің стационарлық фазасынан тұрады. Бұл стационарлық фаза полярлы молекулаларды адсорбциялайды, оларды полярлы еріткішпен жинауға болады. Бұлар тиісті типтегі экстракциялық манифольдқа орнатылуы мүмкін. Манифольд бірнеше SPE ортасын ұстап тұрып, бірнеше үлгіні бір мезгілде өңдеуге мүмкіндік береді. Стандартты картридждік SPE манифольдқа дейін 24 картриджді параллель орнатуға болады, ал әдеттегі дискілік SPE манифольдқа 6 дискі сыяды. Көптеген SPE манифольдтары вакуумдық портпен жабдықталған, онда вакуумды қолдану арқылы сұйық үлгіні стационарлық фаза арқылы тартып, экстракция процесін жылдамдатуға болады. Аналиттер стационарлық фазадан өткеннен кейін манифольдтің ішінде немесе астындағы үлгі жинағыш түтікшелерге жиналады. Қатты фазалы экстракция картридждері мен дискілерін әртүрлі стационарлық фазалармен сатып алуға болады, олардың әрқайсысы әртүрлі химиялық қасиеттерге байланысты аналиттерді бөліп шығарады. Көптеген стационарлық фазалардың негізі - белгілі бір функционалдық топқа байланысқан кремний диоксиді. Бұл функционалдық топтардың кейбіреулеріне гидрофобты алкил немесе арил тізбектері (кері фаза үшін) өзгермелі ұзындықтағы тізбектер, кватернарлы аммоний немесе амино топтар (анион алмасу үшін) және алифалық сульфон қышқылы немесе карбоксил топтары (катион алмасу үшін) жатады. Талшықтан алынған аналит мөлшері оның үлгідегі концентрациясына пропорционалды, егер тепе-теңдікке жетілсе немесе, егер тепе-теңдікке жету алдында қысқа уақыт болса, конвекция немесе араластыру көмегімен.