Ekstrakcja do fazy

stałej (SPE)

SPE (Solid Phase Extraction) –
ekstrakcja do fazy stałej (ekstrakcja w
układzie ciecz – ciało stałe) polega na
przeniesieniu badanej substancji z
roztworu ciekłego do fazy stałej,
wypełniającej kolumny ekstrakcyjne.

SPE jest stosowana do selektywnego
wyodrębniania i wzbogacania analitów z
naturalnych matryc gazowych, ciekłych i
stałych.

Jest to proces, w którym następuje rozdział
ksenobiotyku pomiędzy ciekłą fazą
ruchomą a adsorbentem, który stanowi
stalą fazę stacjonarną

Zasada metody

Zasada ekstrakcji polega na wykorzystaniu zjawiska
podziału związków między dwie fazy: stałą i ciekłą . W
pierwszym etapie anality są zatrzymywane na
powierzchni złoża sorbentu przy czym muszą mieć
większe powinowactwo do fazy stałej niż do matrycy
próbki. Ekstrakcja do fazy stałej umożliwia
przechowywanie analitów niestabilnych lub o dużej
lotności na powierzchni stałego sorbentu oraz
wykonywanie reakcji derywatyzacji między
aktywnymi grupami analitu i sorbentu.

Element

filtrujący

Łączni
k luer

Wypełnie
nie

Pojemn
ik na
próbkę

Budowa kolumienki do SPE

Rodzaje wypełnień stosowanych w SPE

W ekstrakcji do fazy stałej stosowane są kolumny,
które mogą być wypełnione różnymi sorbentami.

Wyróżniamy następujące rodzaje wypełnień:
Polarne (ekstrakcja związków organicznych z
roztworów niepolarnych)
Niepolarne (ekstrakcja związków organicznych z
roztworów polarnych)
Jonowe (ekstrakcja związków o budowie jonowej)
Chelatujace (ekstrakcja jonów metali).

Przy wyborze adsorbentów stosowanych w SPE
należy brać pod uwagę następujące cechy tych
adsorbentów: rodzaj grup funkcyjnych na
powierzchni, średnicę i kształt ziaren,
powierzchnie właściwą, rozmiar porów oraz
chemiczną obojętność.

O skuteczności procesu wyodrębniania decyduje
porowatość nośnika, gęstość pokrycia faza
stacjonarną i dobór właściwego rozpuszczalnika.

Przegląd wypełnień najczęściej

stosowanych w SPE

Wypełnienie

Struktura

ligandu

Ekstrachowane związki (przykładowe)

Odwrócone fazy

LC-18

Octadecyl

Antybiotyki, barbiturany, benzodiazepiny,

kofeina, witaminy, steoidy

LC-8

Octyl

Antybiotyki, kofeina, witaminy, teofilina,

fenole, parabeny

LC-4

Butyldimeth

Peptydy i białka

LC-Ph

Phenyl

Głównie związki aromatyczne

Normalne fazy

LC-CN

Cyjano

Aflatoksyny, antybiotyki, steroidy, fenole

LC-Diol

Diol

Związki polarne

LC-NH2

Amino

Związki polarne

Adsorpcyjne

LC-

Alumina N

Tlenek

glinu

Witaminy, antybiotyki, glikozydy, hormony

LC-

Florosil

Krzemian

magnezu

Alkohole, aldehydy, aminy, kwasy organiczne,

fenole, steroidy

LC-Si

Żel

krzemionko

Alkohole, aldehydy, aminy, ketony, kwasy

organiczne, fenole, steroidy

Jonowymienne

LC-SAX

Amina IV-

rzędowa

(wymieniacze anionowe) kwasy organiczne, kwasy

nukleinowe, nukleotydy

LC-SCX

Kwas

sulfonowy

(wymieniacze kationowe) antybiotyki, zasady

organiczne, aminokwasy, katecholaminy

LC-WCX

Kwas

karboksylo

(wymieniacze kationowe) aminy, antybiotyki,

aminokwasy, katecholaminy, nukleozydy.

Procedura analityczna

1.Dobór odpowiedniej kolumienki SPE

Objetość próbki,
Stopień zanieczyszczenia,
Złożoność matrycy,
Właściwiości i ilość interesujących nas związków,
Wpływ matrycy lub innych analitów.

2.Kondycjonowanie kolumienek.

Proces ten polega na przygotowaniu powierzchni sorbentu do
efektywnej izolacji i wzbogacania analitów. W wyniku
kondycjonowania sorbentu centra aktywne złoża ulegają
aktywacji np. w przypadku żelu krzemionkowego
modyfikowanego fazą oktadecylową skręcone łańcuchy
ulegają rozprostowaniu, tworząc na powierzchni sorbentu
swego rodzaju szczotkę o znacznie powiększonej powierzchni
aktywnej. Należy zwrócić uwagę, aby ten sam rozpuszczalnik
był stosowany zarówno do kondycjonowania, jak i do elucji
analitów z powierzchni sorbentu po wzbogaceniu. W praktyce
kondycjonowanie przeprowadza się przez przepłukanie złoża
niewielką objętością rozpuszczalnika lub rozpuszczalników
organicznych oraz rozpuszczalnika o właściwościach
najbardziej zbliżonych do właściwości matrycy badanej próbki.

3.Podanie próbki.

Objętość próbki może się wahać od kilku mikrolitrów do
litrów. Dla zoptymalizowania procesów zachodzących na
kolumienkach należy utrzymywać odpowiednie pH, stężenie
soli i zawartość organicznych rozpuszczalników. Szybkość
prowadzenia procesu jest czynnikiem decydujacym o retencji
wielu składników.

4.Przemywanie.

W celu oczyszczenia związków pozostających w materiale
wypełniającym kolumienkę należy ją przemyć roztworem, w
którym próbka była rozpuszczona, lub innym, nie
wypłukującym interesujących nas związków.

5.Elucja.

Przemycie kolumienek małymi porcjami roztworów mających
zdolność wyrugowania oznaczanych związków. Selektywność
procesu powinna być sterowana siła elucji rozpuszczalnika
oraz właściwościami sorpcyjnymi adsorbentu.

Oddzielenia analitów od zanieczyszczeń w
trakcie SPE można dokonać trzema
następującymi sposobami, prowadząc:
ekstrakcję selektywną - na sorbencie w trakcie
wzbogacania są zatrzymywane jedynie oznaczane
związki organiczne, a pozostałe przechodzą przez
złoże bez zatrzymywania,
selektywne wymywanie zanieczyszczeń - w
trakcie płukania złoża sorbentu są wymywane
zanieczyszczenia, a oznaczane anality pozostają
na złożu i są wymywane innymi rozpuszczalnikami,
selektywne wymywanie analitu - wymywanie
oznaczanych związków przy jednoczesnym
pozostawaniu na złożu sorbentu związków
stanowiących zanieczyszczenie.

Etapy analityczne w metodzie SPE

Kondycjonowanie Podanie próbki Przemywanie
Elucja

Zautomatyzowany zestaw SPE do

równoległego przetwarzania kilku próbek

z zastosowaniem przewodu próżniowego

do zasysania.

Zalety SPE

Wysoka selektywność,
Możliwość równoczesnego ekstrahowanie nawet kilkudziesięciu
próbek,
Mniejsze zużycie rozpuszczalników w porównaniu z ekstrakcją
ciecz-ciecz,
Powtarzalność wyników,
Możliwość zatężania próbek, oczyszczania z zanieczyszczeń i
usuwania matrycy,
Możliwość wielokrotnego stosowania kolumienek,
Możliwość pobierania próbek w terenie i transport małych
kolumienek z zatężonym materiałem,
Stosunkowo niskie koszty,
Większe bezpieczeństwo pracy,

Brak emulsji