Что такое ТФЭ

В научных публикациях в области химии, а также нормативных документах, регламентирующих выполнение процедур химического анализа часто встречается аббревиатура SPE (англ.: Solid-Phase Extraction), которая указывает на применение процедуры твердофазной экстракции (ТФЭ), которая, по сути, является методом жидкостной колоночной хроматографии используемой для препаративных целей.
За последние двадцать лет эта процедура стала неписаным стандартом при разработке аналитических методик в различных областях (биология, медицина, ветеринария, фармакология, криминалистика, агрохимия, экология, пищевая промышленность, нефтехимия и др.), которые требуют количественного определения низких концентраций аналитов в составе различных матриц с высоким содержанием сопутствующих веществ. ТФЭ используется при подготовке образцов, и предшествует применению многих методов анализа, в том числе высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и газовой хроматографии (ГХ) с различными методами детектирования включая масс-спектрометрические ВЭЖХ-МС / МС и ГХ-МС.

В названии метода ТФЕ заключен основной принцип жидкостной колоночной хроматографии, в которой разделение веществ из экстракта образца, происходит вследствие различного их сродства к растворителю (мобильная фаза) и твердой поверхности частиц сорбента (стационарная фаза), которыми заполнена хроматографическая колонка. Массовое производство различных модифицированных стационарных фаз на основе силикагеля и синтетических полимеров дала методу жидкостной колоночной препаративной хроматографии вторую жизнь.
Сегодня на мировом рынке представлен широкий ассортимент готовых колонок (картриджей) заполненных различными типами стационарных фаз, которые позволяют решить вопрос подготовки к анализу сложных образцов. В большинстве случаев процедура подготовки образцов состоит из пяти основных этапов. Как и в классическом методе жидкостной колоночной хроматографии ТФЭ может выполняться в двух вариантах, прямой фазы, или обращенной фазы. Чаще всего применяют картриджи для обращенно-фазовой ТФЭ.

Процесс твердофазной экстракции

  • Колонку, заполненную выбранной стационарной фазой, промывают растворителем и стабилизируют растворителем аналогичным по составу тому, которым проводилось извлечения образца.
  • После стабилизации колонки в нее вносят рассчитанное количество экстракта полученного из исследуемого образца.
  • После прохождения экстракта через колонку ее промывают элюентом, который имеет большее сродство к компонентам матрицы экстрагированным из образца вместе с целевым аналитом.
  • На следующем этапе из колонки удаляют остатки промывочного элюента, пропуская через колонку поток воздуха или азота.
  • На последнем этапе целевой аналит, адсорбированный на поверхности частиц стационарной фазы, смывают в чистую пробирку определенным количеством растворителя, с высоким сродством к аналита.

При удачном выборе стационарной фазы ТФЭ при разработке методики подготовки образца, удается решить целый ряд проблем, которые возникают в дальнейшем при применении различных аналитических методов. В частности, при применении хроматографических методов для количественного анализа возможно в значительной степени улучшить пределы детектирования за счет улучшения характеристик базовой линии, увеличения соотношения сигнал: шум и концентрирования содержания аналита в пробе. Кроме того, использование ТФЕ в значительной степени продлевает срок использования защитных и аналитических хроматографических колонок, уменьшает гидравлическое нагрузки на все элементы системы ВЭЖХ и уменьшает продолжительность анализа. Даже применение более селективных флюорометрических или масс-спектрометрических хроматографических детекторов часто не может обойти применение ТФЕ при подготовке сложных образцов. Особенно это касается образцов, матрицы которых могут содержать высокие концентрации веществ, способных блокировать процессы ионизации при применении интерфейсов для электро-распыления (ЕРІ и АРСІ).
Ведущие производители хроматографического оборудования даже вынуждены были пойти на шаги, связаны с разработкой модулей хроматографического оборудования, которое предусматривает применение картриджей ТФЭ интегрированных в хроматографическую систему для непосредственной подготовки образцов на первом этапе многоступенчатого хроматографического процесса (англ.:online SPE).
Применение вышеупомянутого оборудования может иметь преимущества при анализе отдельных видов аналитов в достаточно узком диапазоне матриц, но существенно удорожает стоимость хроматографического оборудования и сужает диапазон его использования.

Заключение

Итак, применения ТФЭ по классической схеме остается наиболее распространенной процедурой подготовки образцов для хроматографических и других методов анализа.
На рынке представлен широкий выбор картриджей для ТФЕ которые могут удовлетворить требования аналитиков работающих в различных отраслях, определяя широкий диапазон аналитов, от низкомолекулярных неорганических соединений до высокомолекулярных биополимеров. В представленных фирмами — производителями каталогах можно выбрать как различные по полярности и другим химическими свойствами стационарные фазы (адсорбенты, ионообменные, комплексные фазы, полимеры созданные по технологии молекулярной печати МИР (Molecularly Imprinted Polymer (англ.)), аффинные и др.), так и различные по массе стационарной фазы, и объему колонок картриджи. Одной из критических точек при использовании технологии ТФЭ, является применение вспомогательного оборудования, а именно вакуумных камер, которые одновременно являются штативами для установки ТФЭ — картриджей, которые позволяют работать одновременно с большим их количеством и значительно повышает производительность труда лаборантов, позволяя подготовить от 12 до 24 образцов в течение одной процедуры.