روش ریزاستخراج با فاز جامد یا Solid Phase Microextraction (SPME) برای نخستینبار در اوایل دههی ۱۹۹۰ میلادی توسط پروفسور یانوش پاولیسین (Janusz Pawliszyn) در دانشگاه واترلو (Waterloo) کانادا معرفی شد. این فناوری نوآورانه با هدف سادهسازی فرایندهای کلاسیک استخراج مایع-مایع طراحی گردید؛ بهگونهای که تمامی مراحل معمول شامل استخراج، تغلیظ و انتقال آنالیتها به دستگاه، در یک مرحلهی فشرده انجام میشود.
در واقع، SPME یک فرایند جذب و واجذب (Adsorption/Desorption) است. در این روش، یک فیبر از جنس سیلیکای گداخته که سطح آن با یک مادهی جاذب مناسب پوشش داده شده است، مستقیماً درون نمونهی مایع فرو برده میشود یا در فضای بالایی نمونههای جامد (مانند بافتهای گیاهی) یا مایع قرار میگیرد. در طی این تماس، ترکیبات هدف بین نمونه و فاز جاذب – یا میان فاز گازی فضای فوقانی و جاذب – توزیع شده و پس از مدتزمان معینی به حالت تعادل میرسند.
پس از این مرحله، فیبر حاوی ترکیبات استخراجشده به قسمت تزریق دستگاههای تحلیلی مانند GC-MS یا HPLC منتقل میشود، تا فرایند واجذب و اندازهگیری انجام گیرد.
مزایای روش SPME
روش ریزاستخراج با فاز جامد بهدلیل ویژگیهای منحصربهفرد خود، جایگزین مؤثری برای روشهای متداول استخراج محسوب میشود. از مهمترین مزایای آن میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
.1 عدم نیاز به استفاده از حلالها
2. سادگی و سهولت اجرا
3. کاهش هزینههای عملیاتی
4. نیاز به حجم اندک نمونه
5. سازگاری بالا با محیط زیست
6. کاهش چشمگیر زمان استخراج (در حد چند دقیقه)
7. امکان خودکارسازی آسان فرایند
8. افزایش حساسیت و قابلیت تشخیص در محدودههای ppm و ppb
9. قابلیت نمونهبرداری میدانی با تجهیزات قابلحمل – بهویژه برای جمعآوری نمونهها در محل و انتقال آنها به آزمایشگاه بدون نیاز به آمادهسازی پیچیده.
محدودیتها و چالشهای روش
در کنار مزایای متعدد، SPME دارای برخی محدودیتها نیز هست، از جمله:
کارایی محدود در مواجهه با آنالیتهای با غلظت بسیار بالا
انواع فیبرهای جاذب در SPME
انتخاب فیبر جاذب یکی از عوامل کلیدی در موفقیت استخراج است. بر اساس قطبیت، فیبرها به سه گروه اصلی تقسیم میشوند:
• فیبرهای غیرقطبی: مانند Polydimethylsiloxane (PDMS).
• فیبرهای قطبی: مانند Polyacrylate و Carbowax-Divinylbenzene
• فیبرهای دوقطبی:مانند PDMS-DVB و Carboxen-PDMS.
حالتهای استخراج و کاربرد هر یک
• استخراج مستقیم : (Direct Immersion)مناسب برای ترکیبات با فراریت پایین تا متوسط.
• روش فضای فوقانی : (Headspace SPME) بهکار میرود برای ترکیبات با فراریت بالا تا متوسط.
• روش حفاظت غشایی : (Membrane Protection) گزینهای مناسب برای ترکیبات با فراریت پایین یا نمونههای آلوده و پیچیده.
