• 09388767479
  • این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید
معرفی روش میکرواستخراج با فاز جامد (SPME)

دسته: علمی
بازدید: 172

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.

 

دسته: علمی
بازدید: 133

نظر به تعداد قابل توجه ستونهای C18 در دسترس آزمایش فازهای ساکن متعدد به روش آزمون و خطا برای حل مشکلی جدید کاری نامعقول است. اگر اطلاعات بیشتری ندارید، باید سعی کنید تا انتخابتان را محدود سازید قوانین کمی در این مورد وجود دارد.

راه حل
به عنوان اولین محدودیت خواص ارائه شده برای گونه مورد نظر سودمند است:
حلالیت
ماهیت شیمیایی
وزن مولکولی
برای شروع باید تصمیم بگیرید که آیا گونه مورد نظر اصولاً می تواند بر روی فاز ساکن C18 و در سیستم فاز معکوس کلاسیک جداسازی شود. پس از آن می توانید برخی از ستونها را بر اساس خصوصیات جسم حل شده کنار گذاشته و بر روی برخی دیگر متمرکز شوید.

خصوصیات جسم حل شده و انتخاب ستون

خصوصیات جسم حل شده

حلالیت

این خاصیت به من چه میگوید؟

نمونه تنها در هگزان / هیتان محلول است

 

نمونه تا حد زیادی غیر قطبی است شستشو بر روی ستون C18 به احتمال بسیار زیاد مشکل است.

انتخاب دیگر CN SiO2 یا NH2

نمونه در آب نامحلول است

از کروماتوگرافی غیر آبی استفاده کنید C18 : فاز متحرک استونیتریل / THF / متانول.

نمونه در حلال اسیدی یا بازی محلول است و به احتمال بسیار زیاد می توان آن را در همان حلال تجزیه کرد

از ستون C مناسب استفاده کنید بخش زیر را ببینید.

ماهیت شیمیایی

اجسام حل شده قطبیت مشابهی دارند و تنها اختلاف ساختاری کمی وجود دارد

در این مورد ستون C18 نسبتاً غیر گزینش پذیر است شاید فازهای ساکن C قطبی مناسب باشند؛ گزینه بهتر CN SiO2 یا NH و میکروسلولز است.
تمام اجسام حل شده یونی هستند فاز ساکن C18 و واکنشگرهای زوج یون موجود در فاز متحرک یا ستونهای مبادله گریون دو گزینه مناسب هستند.

نمونه دارای اجسام حل شده اسیدی است(pH) را اندازه بگیرید).

 بیشتر ستون های جدید با اسید مشکل دارند. از ستون های کلاسیک قدیمی مثل Nucleosil 100 یا Resolve ODS Hypersil استفاده کنید. از بافر اسیدی به عنوان شوینده استفاده کنید
نمونه حاوی اجسام حل شده بازی است. فازهایی که پوشش دار نشده اند همچون ,Hyper Sil ODS Resolve oder LiChrospher را به کار نگیرید. اگر مجبورید چنین کاری بکنید باید به شوینده یک آمین بیافزایید

نمونه حاوی اجسام حل شده غیر یونی ولی بسیار قطبی است.

اگر قصد دارید از ستون C18 استفاده کنید، ستونی با درصد کربن بالا (بالای ۱۸ درصد) انتخاب کنید تا با فازهای متحرک مائی ستون عمر بیشتری داشته باشد. ممکن است این فازها بهتر باشند  Phenyl,CN ,C4 ,diol

وزن مولکولی

(الف) ٤٠٠ ≥ وزن مولکولی گونه ها≥ 250		 ممکن است که اثرات طرد مولکولی را با فاز ساکن Si60 برای این محدوده نسبتاً گسترده جرم مولکولی ببینید؛ برخی از پیک ها ممکن است قبل از tm شسته شوند زیرا اندازه حفره ها Si60 تنها ۶۰ آنگسترم است. ممکن است برای افزایش گزینش پذیری مایل باشید از دو سازوکار (طرد و جذب) استفاده کنید. پس ستون - Si60 ایده آل است. جداسازی مشتقات فنل، مثال خوبی در این زمینه است.

(ب) ۸۰۰ ≥وزن مولکولی گونه ها ≥ ٤٠٠ 

 در یک جداسازی ایزوکراتیک ترکیبات بزرگتر به آهستگی از ستون C18 شسته میشوند؛ در شرایط گرادیان حلال هیچ مشکلی به وجود نمی آید. گزینه های دیگر برای روش ایزوکراتیک C1 ,C4 ,C8 و مواد غير متخلخل (NPS) هستند.

(ج) ۲۰۰۰≥ وزن مولکولی گونه ها≥ ۸۰۰

جداسازی در روش گرادیان با ستونهای کوتاه امکان پذیر است؛ گزینه دیگر، کروماتوگرافی طرد اندازه است.

اگر قرار است اسیدها یا بازهای قوی با ستونهای فاز معکوس جدا شوند واکنشگرهای تشکیل دهنده زوج یون به شوینده اضافه میشود واکنشگرهای PIC - A همچون دی بوتیل یا تترابوتیل آمونیوم فسفات یا کلراید (5/7=pH) برای جداسازی اسیدها مناسب اند. واکنشگرهای PIC-B همچون B5 تا B10، پنتا - تا دکا سولفونیک اسید (5/3=pM) برای جداسازی بازها مناسب اند.

نتیجه گیری

در صورتی که اطلاعاتی در مورد فازهای ساکن مورد نظرتان ندارید و یا راهی برای به دست آوردن آن وجود ندارد این قوانین را میتوانید به عنوان راهکارهای جایگزین در نظر داشته باشید. اغلب ساده تر آن است که برای انتخاب ستون مناسب به کمک مشتری تان تکیه کنید یا از فروشنده ستون سوال کنید و یا بررسی کتابخانه ای مفصلی انجام دهید.

راهنمای افزایش عملکرد و احیای ستونهای کروماتوگرافی مایع (HPLC)

دسته: علمی
بازدید: 151

ستون‌های کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) از مهم‌ترین بخش‌های این دستگاه‌ها محسوب می‌شوند و نقش اصلی را در جداسازی و شناسایی ترکیبات ایفا می‌کنند. با تکرار استفاده، تماس مداوم با نمونه‌ها و حلال‌های گوناگون، این ستون‌ها به‌تدریج دچار افت کارایی، آلودگی یا حتی آسیب می‌شوند. در این مطلب، روش‌های علمی و عملی برای تمیز کردن، احیا و نگهداری صحیح ستون‌ها را مرور می‌کنیم تا بتوانید طول عمر و دقت عملکرد آن‌ها را افزایش دهید.

اهمیت شست‌وشو و احیای منظم ستون‌ها

ستون‌های HPLC به دلیل عبور مداوم ترکیبات مختلف و بافرها، در معرض آلودگی‌هایی مانند رسوبات پروتئینی، ذرات چربی، نمک‌ها و ترکیبات آلی باقی‌مانده قرار دارند. این آلودگی‌ها می‌توانند باعث افزایش فشار سیستم، تغییر شکل پیک‌ها در کروماتوگرام و در نهایت کاهش دقت نتایج شوند. بنابراین، پاک‌سازی دوره‌ای ستون نه‌تنها از افت عملکرد جلوگیری می‌کند، بلکه هزینه‌های ناشی از تعویض زودهنگام ستون را نیز کاهش می‌دهد.

مراحل اصولی تمیز کردن و احیای ستون HPLC

.۱  مطالعه دقیق دستورالعمل سازنده

پیش از هر اقدامی، دفترچه یا راهنمای سازنده ستون را بررسی کنید. برخی ستون‌ها به ترکیبات خاصی حساس هستند و استفاده از حلال نامناسب می‌تواند به فاز ساکن آسیب جدی وارد کند.

۲. شست‌وشوی پس از هر بار استفاده

برای جلوگیری از تجمع باقیمانده‌ها، بهتر است پس از هر بار استفاده ستون را با حلالی مناسب شست‌وشو دهید. در ستون C18 کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (C18 HPLC column) ، معمولاً شست‌وشو با متانول یا استونیتریل و سپس آب دیونیزه توصیه می‌شود تا هر دو نوع آلودگی قطبی و غیرقطبی حذف شوند.

۳. رفع آلودگی‌های چربی و پروتئینی

در صورتی که نمونه‌ها حاوی چربی یا ترکیبات پروتئینی باشند، باید از حلال‌های قوی‌تر مانند ایزوپروپانول استفاده کرد. برای رسوبات پروتئینی می‌توان از محلول‌های رقیق اسیدی (مانند اسید فسفریک) یا شوینده‌های ملایم بهره برد تا جذب‌های سطحی پروتئین‌ها از بین بروند.

۴. نحوه نگهداری طولانی‌مدت

برای جلوگیری از خشک شدن و آسیب فاز ساکن، ستون‌ها باید در شرایط مناسب ذخیره شوند. معمولاً متانول یا استونیتریل برای نگهداری ستون‌های C18 گزینه‌های مناسبی هستند. اگر در طول کار از بافر استفاده کرده‌اید، پیش از ذخیره‌سازی، ستون را حدود ۳۰ دقیقه با آب دیونیزه شست‌وشو دهید تا نمک‌ها و باقی‌مانده بافرها حذف شوند.

 

توصیه‌های کلیدی برای افزایش عمر ستون

 

·         استفاده از پیش‌ستون :(Guard Column) این بخش از ورود ذرات بزرگ به ستون اصلی جلوگیری کرده و طول عمر آن را افزایش می‌دهد.

·         پایش فشار سیستم: افزایش غیرعادی فشار معمولاً نشانه آلودگی یا گرفتگی در ستون است؛ در این حالت، شست‌وشو را انجام دهید.

·         اجتناب از تغییر ناگهانی حلال: تغییر سریع در ترکیب فاز متحرک ممکن است باعث آسیب فیزیکی به ستون شود؛ بنابراین همیشه از گرادیان ملایم استفاده کنید.

 

زیر مجموعه