MIKROEKSTRAKCJA DO FAZY STACJONARNEJ (SPME)

Najważniejszym elementem jest włókno kwarcowe pokryte fazą stacjonarną.

Procedura analityczna SPME

W pierwszym etapie (ryc. 1.a) włókno jest doprowadzane do kontaktu z próbką w fazie gazowej (lub w fazie ciekłej), w wyniku czego dochodzi do sorpcji analitów. W drugim etapie (ryc. 1.b) włókno jest wystawiane na działanie wysokiej temperatury w gorącym dozowniku chromatografu gazowego, a uwolnione anality przenoszone są do kolumny chromatograficznej.

Wyboru odpowiednich parametrów w SPME dokonuje się biorąc pod uwagę takie właściwości jak: lotność, polarność i masa cząsteczkowa analitów, złożoność składu chemicznego próbki czy współczynnik podziału analitu.

Współczynnik podziału można w pewnym zakresie zmieniać przez modyfikację składu próbki, przy czym dobre efekty uzyskuje się przez dodatek soli (wzrost siły jonowej roztworu) bądź zmianę pH próbki.

Czułość metody SPME można również zwiększyć przez zastosowanie grubszego filmu fazy stacjonarnej, co powoduje niestety wydłużenie czasu uzyskania równowagi w układzie. Stosowanie grubszego filmu wiąże się także z wydłużonym czasem kondycjonowania włókna i desorpcji termicznej analitów w dozowniku chromatografu gazowego. Włókna o grubym filmie fazy stacjonarnej (np. 100 ľm) są bardziej przydatne do analizy związków lotnych (o temperaturze wrzenia do ok. 200°C), choć mogą być również użyte do związków mniej lotnych, ale wówczas czas ustalenia się równowagi jest dłuższy.

Procedura oznaczania amfetaminy metodą HS-SPME-GC/FID

1. Do zalet metody SPME należy zaliczyć ograniczenie ilości koniecznych operacji analitycznych. Tym samym istnieje mniejsze ryzyko popełnienia błędu grubego i systematycznego, a dodatkowo znacznie skraca się czas analizy.

2. Metoda jest prosta a jej koszty są relatywnie niskie. W odróżnieniu od innych metod wzbogacania analitów, w metodzie SPME całkowicie wyeliminowano zużycie drogich i toksycznych rozpuszczalników. Ponadto charakteryzuje się ona ograniczeniem wpływu związków utrudniających miarodajne oznaczenie końcowe.

3. Metoda SPME wymaga jednak stosunkowo częstej kalibracji oraz szczególnej dbałości o czystość włókna sorpcyjnego. W celu uzyskania powtarzalnych wyników metodą SPME konieczne jest dokładne kontrolowanie i odtwarzanie parametrów procesu sorpcji i desorpcji analitów z włókna.

1. Co to jest biotechnologia?

Termin biotechnologia, choć znany już w pierwszych dziesięcioleciach n.w. 
i używany przez specjalistów po II wojnie światowej, wszedł na stałe do powszechnego słownictwa dopiero w latach siedemdziesiątych za sprawą inżynierii genetycznej. Termin ten stał się szybko kluczem pozwalającym skierować olbrzymi strumień pieniędzy z różnych sektorów gospodarki do nowo powstających laboratoriów biotechnologicznych i rozwoju wielu ważnych kierunków badawczych i aktywności produkcyjnej.

Biotechnologia jest multidyscyplinarną dziedziną nauki i techniki, obejmująca badanie, wytwarzanie i wykorzystywanie:

- DNA/RNA
- białek/enzymów
- drobnoustrojów
- kultur komórkowych

w procesach:

- modyfikacji genetycznej
- biosyntezy
- biotransformacji
- bioutylizacji,

a także wyodrębnienie  i  modyfikację tak otrzymywanych bioproduktów.

Biotechnologia była (i często jest nadal) utożsamiana wprost z inżynierią genetyczną. Tymczasem ta ostatnia jest zbiorem bardzo wyszukanych technik biologii molekularnej, które mogą być wykorzystywane tak w biotechnologii, jak i w innych dziedzinach nauki, przy czym największe sukcesy odnosi w ochronie zdrowia

Biotechnologia jest dziedziną bardzo obszerną, w której poza rozwojem nowych technologii opartych na biologii molekularnej i technikach inżynierii genetycznej, istnieje wielowiekowa tradycja procesów fermentacyjnych w przemyśle spożywczym, a także kilkudziesięcioletnia historia badań oraz realizacji wielkoprzemysłowych procesów biosyntezy i biotransformacji (przede wszystkim w przemyśle farmaceutycznym). Procesy biotechnologiczne są wykorzystywane do produkcji leków (pierwsze były antybiotyki i szczepionki) i żywności (początek należał do produktów fermentowanych), w przemyśle chemicznym i wydobywczym (np. pozyskiwanie uranu), w produkcji nośników energii (etanol) i ochronie środowiska (np. biologiczne metody oczyszczania ścieków). Mamy biotechnologię kultur (komórek, tkanek, organów) roślinnych i zwierzęcych in vitro, ale mówimy także wprost o biotechnologii roślin i zwierząt, kiedy mamy do czynienia z tworzeniem organizmów transgenicznych.

Przed biotechnologią stoją ważne zadania. Oczekuje się, że biotechnologia będzie źródłem materiałów wykorzystywanych w informatyce do zapisu i przetwarzania informacji, Nie ma bowiem efektywniejszego sposobu kodowania i przetwarzania informacji aniżeli występujący w przyrodzie ożywionej układ: kwasy nukleinowe (DNA, RNA) i białko. Oczekuje się, że biotechnologia pozwoli na rozwiązanie wielu problemów medycznych, żywnościowych i surowcowych. Z globalnego punktu widzenia to ostatnie oczekiwanie wydaje się być najważniejsze. Wszystkie dotychczasowe surowce ? zwłaszcza energetyczne, na których oparty jest współczesny wielki przemysł, są kopalinami; ich złoża na (w) globie ziemskim są ograniczone. Biotechnologia natomiast, podobnie jak cała ożywiona przyroda i związane z nią rolnictwo, opiera się na pozyskiwaniu energii słonecznej do produkcji biomasy roślinnej. Szacuje się, że dotyczczas do celów biotechnologicznych wykorzystuje się zaledwie około 1% jej odnawialnych zasobów. To właśnie, a także łagodne warunki procesów biotechnologicznych i możliwość kompleksowego działania w zakresie przemysłu biotechnologicznego i ochrony środowiska (biotechnologia ekologiczna) budzą nadzieję, że nadchodzący wiek będzie erą bio(techno)logii.

5. Zastosowania biotechnologii

Produkcja żywności. Wykorzystywanie procesów i produktów, które dzisiaj określamy jako biotechnologiczne, ma najdłuższą historię ze wszystkich działalności gospodarczych człowieka. Zaczęło się w czasach prehistorycznych, kiedy człowiek zaczął spożywać produkty spontanicznych procesów fermentacyjnych. Pierwszymi były prawdopodobnie produkty fermentacji mleka oraz napoje zawierające alkohol. Dzisiaj przemysł spożywczy należy do największych obszarów realizacji procesów biotechnologicznych, które służą do wytwarzania żywności lub jej składników, utrwalania i zwiększania wartości odżywczych, poprawiania walorów smakowych i zapachowych produktów spożywczych oraz nadawania im walorów zdrowotnych. Dobór wyselekcjonowanych kultur bakterii fermentacji mlekowej pozwala np. na wytwarzanie mleka acidofilnego, jogurtu i innych produktów o właściwościach probiotycznych - bardzo korzystnie oddziałujących na stan zdrowotny konsumenta. Produkty, których biosynteza została opracowana w XX w. to m.in.: enzymy, kwasy organiczne, aminokwasy, witaminy, nukleotydy.

Z osiągnięć biotechnologii korzysta rolnictwo dostarczające surowców do produkcji żywności i innych zastosowań. Przykładem tych ostatnich jest wytwarzanie z surowców roślinnych etanolu jako paliwa do silników samochodowych. Produkty biotechnologiczne dla rolnictwa - to pasze, stymulatory wzrostu, biologiczne środki ochrony roślin uprawnych (również drzewostanu leśnego), antybiotyki i szczepionki weterynaryjne.

Ochrona zdrowia. Najbardziej dynamicznie rozwija się biotechnologia służąca ochronie zdrowia. Pierwszą wprowadzoną do lecznictwa, największą grupą leków pochodzenia mikrobiologicznego są antybiotyki. Dalszymi bioproduktami wprowadzanymi do lecznictwa były aminokwasy, kwasy organiczne, enzymy, inhibitory enzymów, alkaloidy, dekstran, związki steroidowe (technologia łącząca procesy chemiczne i biologiczne). W okresie powojennym bardzo intensywnie rozwinęła się produkcja szczepionek przeciw chorobom zakaźnym. Technologia wytwarzania przeciwciał monoklonalnych jest podstawą opracowania dużego wachlarza testów diagnostycznych; ma także swój udział w wytwarzania nowej generacji leków - zwłaszcza przeciwnowotworowych, do terapii celowanej, w której podany lek powinien trafić selektywnie do chorych tkanek. Nowy rozdział w biotechnologii dla ochrony zdrowia został otwarty za sprawą inżynierii genetycznej. Dzięki niej uruchomiono przemysłową produkcję wielu cennych leków peptydowych (białkowych), takich jak: insulina, hormon wzrostu, interferony, interleukiny, 
a także genetycznych sond diagnostycznych do identyfikacji wielu chorób dziedzicznych i zakaźnych.

Przemysł chemiczny i inne. Poza produkcją farmaceutyczną procesy biotechnologiczne są wykorzystywane w przemyśle chemicznym do wytwarzania surowców (np. alkoholi, kwasów organicznych, biopolimerów), nośników energii (etanol, metan), do obróbki surowców naturalnych (m.in. 
w przemyśle włókienniczym i skórzanym), a także w biohydrometalurgii (do ługowania rud, biologicznego zatężania pierwiastków i odzyskiwania metali 
z odpadów).

Ochrona środowiska: biotechnologiczne metody oczyszczania ścieków (złoża zraszane, filtry biologiczne, osad czynny) i bioutylizacja odpadów organicznych (produkcja biogazu). Kreowane jest pojęcie biotechnologii ekologicznej, czyli realizowanej kompleksowo w taki sposób, aby racjonalnie i ekonomicznie wykorzystywać w procesach technologicznych odnawialne zasoby surowcowe bez naruszenia równowagi w środowisku przyrodniczym. Zasadniczą sprawą biotechnologii ekologicznej jest utylizacja ścieków i odpadów z procesu technologicznego bez obciążania nimi środowiska.

Analiza. Rola biotechnologii w szeroko pojętej analizie dotyczy zarówno enzymatycznych metod analitycznych (w tym elektrod enzymowych), 
jak i analizy genomów organizmów żywych jako podstawowego źródła informacji dla bioinformatyki.

---