Твердофазная экстракция (ТФЭ). Пробоподготовка для ВЭЖХ. Обзор | Диаэм


Твердофазная экстракция (ТФЭ). Пробоподготовка для ВЭЖХ. Обзор

14.12.2021

Экстракция — процесс извлечения компонента (компонентов) из растворов или твердых материалов избирательными растворителями. Твердофазная экстракция (ТФЭ) — разделение смесей с использованием твёрдых сорбентов. В аналитической химии используется для пробоподготовки.

В большинстве случаев ТФЭ протекает по схеме «посадка-смыв», напоминая ступенчатое градиентное элюирование. Метод ТФЭ подобен колоночной хроматографии и основан на специфических взаимодействиях выделяемого компонента (или мешающих его определению компонентов матрицы) с сорбентом, находящимся в небольшом патроне. Патрон обычно состоит из инертной полиэтиленовой или полипропиленовой оболочки, внутри которой помещается сорбент, плотно и равномерно упакованный между двумя пористыми фильтрами.

Концентрирующие патроны Диапак

Картриджи для ТФЭ Isolute и Evolute, Biotage

Вакуумные манифолды Biotage

Концентрирующие патроны Диапак

Схематическое изображение последовательных стадий процесса разделения компонентов раствора матрицы на патроне для ТФЭ. Под термином “раствор матрицы” подразумевается раствор или экстракт исходного образца ("матрицы") в том или ином растворителе, хотя в ряде случаев возможна прямая ТФЭ компонентов из гомогенных (газообразных или жидких) матриц.

Кондиционирующий
растворитель
Проба Промывающий
растворитель
Элюирующий
растворитель
Кондиционирующий растворитель, I стадия. Промывка Проба Промывающий растворитель. Элюирующий растворитель Интересующий компонент

Мешающие вещества
I Стадия
ПРОМЫВКА
II Стадия
СОРБЦИЯ
III Стадия
ПРОМЫВКА
IV Стадия
ЭЛЮИРОВАНИЕ

Патроны Диапак производятся в двух конструктивнх модификацих: Тип-1 и Тип-2.

Тип-1

Концентрирующий патрон Диапак.

Тип-2

Концентрирующий патрон Диапак, Тип 2


Патроны Диапак для ТФЭ

Патроны Диапак модификации Тип-1 представляют собой разъемные капсулы из химически стойкого полимера. Фиксация сорбента в патроне осуществляется с помощью двух фильтрующих дисков из пористого. Масса сорбента в патроне объемом 1 мл составляет 0,6 г.

Концентрирующие патроны этого типа имеют две взаимозаменяемые заглушки, которые предотвращают попадание в патрон загрязнений и предохраняют сконцентрированный образец от внешних воздействий. Цвет заглушек служит для маркировки патронов. Входной и выходной патрубки патрона соответствуют разъемам типа «Луер», что позволяет последовательно соединять несколько патронов. Нанесение пробы на патрон и ее элюирование может осуществляться либо с помощью шприца с разъемом типа «Луер», либо под действием гидростатического перепада (самотеком), а иногда — с помощью перистальтического или вакуумного насоса.

Патроны Диапак модификации Тип-2 представляют собой неразъемный пластиковый корпус переменного сечения, узкая часть которого служит для размещения сорбента, а широкая, объемом около 10 см³, предназначена для размещения как сорбента (при необходимости), так и элюента. В нижней части пластикового корпуса, под сорбентом, помещен малый пористый фильтр; над столбом сорбента может быть плотно укреплен (благодаря незначительной конусности корпуса патрона) большой пористый фильтр.

Патрон модификации Тип-2 герметично закрывается верхней крышкой, а также нижней заглушкой от патрона Тип-1. Верхняя крышка предохраняет патрон от пыли и позволяет перемешивать суспензию сорбента в растворителе. Прокачивание пробы и элюента через патрон достигается с помощью водоструйного насоса.

Патроны Тип-2 содержат в названии цифру 3 (Диапак A-3/АУ-3/П-3), остальные патроны – Тип 1.

Достигаемое концентрирование определяется соотношением объема анализируемого раствора (обычно от 10 мл до 1 литра) и объема элюата (не более 1-2 мл). В результате концентрация анализируемого вещества повышается в 10-1000 раз.

Работа с патронами включает две основные стадии: нанесение анализируемого раствора на патрон и элюирование интересующего компонента подходящим растворителем.

Для заполнения патронов Диапак используются сорбенты на основе силикагелей с размером частиц 63-200 мкм.

Характеристики сорбентов, используемых в патронах Диапак

Название патрона Размер частиц, мкм Диаметр пор, Å Краткая характеристика Основные области применения
Диапак Силикагель 63-200 100 Гидрофильный слабокислотный сорбент. С – с постоянной активностью Адсорбционная ТФЭ органических соединений
Диапак С 40-63 60
Диапак А (А-3) 50-100 90 Гидрофильный слабощелочной сорбент на основе оксида алюминия. АУ-3 – с добавлением 10% активированного угля
Диапак АУ-3 50-100 90

Раскрыть таблицу полностью

Диапак С1 63-200 100 Гидрофобный сорбент с привитыми метильными группами Обращенно-фазовая ТФЭ органических соединений
Диапак С1 Plus 40-63 60
Диапак С8 63-200 100 Гидрофобный сорбент с привитыми октильными группами
Диапак С8 Plus 40-63 60
Диапак С16 (С16M) 63-200 100 Гидрофобный сорбент с привитыми гексадецильными группами
Диапак С16 Plus 40-63 60
Диапак Фенил 63-200 100 Гидрофобный сорбент с привитыми фенильными группами
Диапак Фенил Plus 40-63 60
Диапак Нитрил (Н) 63-200 100 Слабогидрофобный сорбент с привитыми нитрильными группами Обращено- и нормально фазовая ТФЭ органических соединений
Диапак Нитрил Plus 40-63 60
Диапак Диол 63-200 100 Гидрофильный нейтральный сорбент с привитыми диольными группами Нормально-фазовая ТФЭ органических соединений и эксклюзионная ТФЭ высокомолекулярных соединений
Диапак Диол Plus 40-63 60
Диапак Амин 63-200 100 Слабоосновный анионообменник с привитыми аминогруппами Нормально-фазовая и анионообменная ТФЭ органических соединений
Диапак Амин-М 63-200 60
Диапак Амин Plus 40-63 60
Диапак ДЕАЕ 63-200 100 Слабоосновный анионообменник с привитыми третичными аминогруппами Анионообменная ТФЭ органических соединений
Диапак ТА 63-200 100 Сильноосновный анионообменник с привитыми четвертичными аммониевыми группами Анионообменная ТФЭ органических и неорганических соединений
Диапак Кабокси 63-200 100 Слабокислотный карбоксильный катионообменник Катионообменная ТФЭ органических соединений
Диапак Сульфо 63-200 100 Сильнокислотный катионообмениик с привитыми сульфогруппами Катионообменная ТФЭ органических соединении и ионов металлов
Диапак ИДК 63-200 100 Комплексообразующий сорбент с привитой иминодиуксусной кислотой Ионообменная ТФЭ ионов тяжелых металлов на основе комплексообразования
Диапак П (П-3) 50-100 10-1000 Гидрофобный сорбент на основе сверхсшитого полистирола Обращено-фазовая ТФЭ органических соединений

Картриджи для ТФЭ Isolute и Evolute, Biotage

Картриджи объемом 1, 3, 6, 10, 15, 25 и 70 мл с массой сорбента 25, 50, 100, 200, 300, 500 мг, а также 1, 2, 5 и 10 г так и в формате 96-луночных плашек с картриджами, содержащими 25, 50 и 100 мг сорбента.

Содержат модифицированную форму диатомитовой земли и доступны в 8 форматах для водных образцов объемом от 200 мкл до 10 мл.

Колонки и планшеты для твердофазной экстракции Biotage Планшеты Biotage для твердофазной экстракции Isolute Схема экстракции Biotage

Характеристики сорбентов Isolute, Biotage

Сорбент Химическая природа, размер частиц, диаметр пор Область применения
Полимерные сорбенты
Isolute ABN Гидрофильный полистирол-дивинилбензол, содержащий неионизируемые гидроокиси-группы, 30 или 50 мкм, 40 Å. Для экстракции широкого круга кислых, нейтральных и основных соединений из биологических жидкостей и прочих водных матриц.
Isolute CX Модифицированный сульфо-группами гидрофильный полистирол-дивинилбензол, содержащий неионизируемые гидроокиси-группы, 30 или 50 мкм, 40 Å. Для экстракции основных соединений из биологических жидкостей и прочих водных матриц.
Isolute AX Модифицированный четвертичными аминогруппами гидрофильный полистирол-дивинилбензол, содержащий неионизируемые гидроокиси-группы, 30 или 50 мкм, 40 Å. Для экстракции кислотных соединений из биологических жидкостей и прочих водных матриц.

Раскрыть таблицу полностью

Кремнеземные неполярные сорбенты
Isolute С18 Октадецил, 50 мкм, 60 Å. Сорбенты с различной гидрофобностью предназначены для экстракции из водных матриц кислых, нейтральных и основных соединений за счет гидрофобных взаимодействий. Наличие остаточных силанольных групп на поверхности сорбента может приводить к увеличению степени очистки основных соединений за счет вторичных ионных взаимодействий.
Isolute MFC18 Октадецил, монофункциональный, 50 мкм, 125 Å.
Isolute C8 Октил, 50 мкм, 60 Å.
Isolute C4 Бутил, 50 мкм, 60 Å.
Isolute C2 Этил, 50 мкм, 60 Å.
Isolute PH Фенил, 50 мкм, 60 Å.
Isolute CN Цианопропил, 50 мкм, 60 Å.
Isolute C18(EC) Октадецил, 50 мкм, 60 Å. Сорбенты с различной гидрофобностью предназначены для экстракции из водных растворов за счет гидрофобных взаимодействий нейтральных основных и кислотных соединений. Вторичные взаимодействия отсутствуют в результате блокирования свободных силанольных групп.
Isolute C18(EC) Октил, 50 мкм, 60 Å.
Isolute C2(EC) Этил, 50 мкм, 60 Å.
Кремнеземные гибридные сорбенты (мультифазы)
Isolute HCX Октил и сульфогруппы, 50 мкм, 60 Å. Идеальный сорбент для экстракции наркотических соединений из биологических жидкостей.
Isolute HCX-3 Октадецил и сульфогруппы, 50 мкм, 60 Å. Экстракция основных соединений из водных матриц на основе неполярных взаимодействий и катионообменного связывания. Является хорошей альтернативой сорбенту HCX для основных аналитов, требующих более сильного гидрофобного характера мультифазы.
Isolute HCX-5 Бутил и сульфогруппы, 50 мкм, 60 Å. Сорбент обеспечивает получение наиболее чистого экстракта основного соединения, при условии, что аналит обладает достаточными неполярными свойствами, чтобы удерживаться на С4 группе.
Isolute HCX-Q Октил и карбоксильные группы, 50 мкм, 60 Å. Для экстракции полиосновных соединений и четвертичных аммониевых оснований за счет гидрофобных и слабых катионообменных взаимодействий.
Isolute HAX Октил и четвертичный аммоний, 50 мкм, 60 Å. Для экстракции кислотных соединений из водных сред за счет гидрофобных и сильных анионообменных взаимодействий.
Isolute Multimode Октадецил, сульфо и четвертичный аммоний, 50 мкм, 60 Å. Для экстракции из сложных матриц нейтральных соединений, хорошо растворимых в воде.
Кремнеземные анионообменники
Isolute NH2 Аминопропил, 50 мкм, 60 Å. Обменная емкость 0,6 мг-экв/г. Для экстракции сильнокислотных и поликислотных соединений из водных растворов. Элюирование целевого аналита происходит при нейтрализации заряда поверхности. Альтернативно, сорбент может использоваться для экстракции полярных аналитов и неполярных сред за счет механизма удерживания при помощи водородных связей.
Isolute PSA Этилендиамин-N-пропил, 50 мкм, 60 Å. Обменная емкость 0,4 мг-экв/г. Для экстракции сильнокислотных и поликислотных соединений из водных растворов. Элюирование целевого аналита происходит при нейтрализации заряда поверхности. Образует комплексы с ионами некоторых металлов. Альтернативно, сорбент может использоваться для экстракции полярных аналитов и неполярных сред за счет механизма удерживания при помощи водородных связей.
Isolute SAX Четвертичный аммоний (Cl⁻), 50 мкм, 60 Å. Обменная емкость 0,6 мг-экв/г. Для экстракции кислотных соединений из водных матриц.
Isolute PE-AX Четвертичный аммоний (OAc⁻), 50 мкм, 60 Å. Обменная емкость 0,6 мг-экв/г. Для экстракции кислотных соединений из водных матриц.
Кремнеземные катионообменники
Isolute CBA Карбоксипропил, 50 мкм, 60 Å. Обменная емкость 0,6 мг-экв/г. Для экстракции сильноосновных и полиосновных соединений. Элюирование целевого аналита происходит при нейтрализации заряда поверхности.
Isolute SCX Сульфофенил, 50 мкм, 60 Å. Обменная емкость 0,4 мг-экв/г. Для экстракции основных соединений из водных и водно-органических растворов.
Isolute SCX-2 Сульфопропил, 50 мкм, 60 Å. Обменная емкость 0,6 мг-экв/г. Для экстракции основных соединений из водных и водно-органических растворов. Идеальный сорбент, когда требуется реализовать механизм сильного катионного обмена, без вторичных взаимодействий.
Isolute SCX-3 Сульфоэтилфенил, 50 мкм, 60 Å. Обменная емкость 0,6 мг-экв/г. Для экстракции основных соединений из водных и водно-органических растворов. Идеальный сорбент, когда требуются сильные вторичные взаимодействия неполярного характера.
Полярные сорбенты
Isolute Si Силикагель (7% влажности) , 50 мкм, 60 Å. Экстракция полярных соединений из неполярных растворов на основе водородных связей.
Isolute DIOL 2,3-дигидроксипропоксипропил, 50 мкм, 60 Å. Экстракция полярных соединений из неполярных растворов на основе водородных связей. Более слабый сорбент по сравнению с Si. Может использоваться как неполярный сорбент для водных матриц.
Isolute FL MgOх3,6SiO₂х0,1OH, 150-250 мкм, 60 Å. Экстракция полярных соедиений из неполярных растворов. Минимальное удерживание основных соединений.
Isolute Al-A Оксид алюминия кислый, 50-200 мкм, 120 Å. Экстракция полярных соедиений из неполярных растворов. Увеличение основности от А к В повышает сорбцию заряженных отрицательно аналитов.
Isolute Al-N Оксид алюминия нейтральный, 50-200 мкм, 120 Å.
Isolute Al-B Оксид алюминия основный, 50-200 мкм, 120 Å.

Вакуумные манифолды Biotage

Вспомогательным устройством для проведения экстракции является вакуумный манифолд под патроны (картриджи) для ТФЭ. Установки стандартно комплектуются иглами из нержавеющей стали.

  • Индивидуальный контроль потока для каждого картриджа при использовании фторопластовых краников;
  • отсутствие загрязнения образцов благодаря инертным материалам;
  • возможность использования в работе все традиционные растворители и буферы;
  • штативы, настраивающиеся под размер пробирок, позволяют подбирать оптимальный объем элюата;
  • комбинированные фторопластовые краники с иглами являются заменой стандартным иглам из нержавеющей стали; обеспечивают 100% инертный канал и индивидуальную настройку потока для каждого картриджа;
  • все иглы и краники полностью совместимы с картриджами для ТФЭ Isolute и Evolute и фильтрационными колонками.

Система VacMaster со стандартными штативами для пробирок

Система VacMaster загруженная, Biotage Загрузка системы VacMaster, Biotage Система VacMaster с колонками Isolute, Biotage

Экстракты образцов попадают точно в пробирку, благодаря возможности аккуратной настройки штатива по высоте пробирки. Удобная ручка облегчает перенос заполненного штатива.

Осушитель сорбента VacMaster Drying Adapter, Biotage

Осушитель сорбента VacMaster Drying Adapter

Подключается к лабораторной системе подачи сжатого воздуха или азота и позволяет одновременно осушать сорбент в 10 или 20 картриджах.

Перед элюированием соединений растворителями, не смешивающимися с водой, зачастую необходимо тщательно просушить сорбент в патроне.

Система эффективно направляет поток газа прямо в картридж, что приводит к значительному уменьшению времени просушки по сравнению с обычным прокачиванием воздуха через сорбент под воздействием вакуума. Дополнительно потоки сжатого воздуха от устройства могут использоваться для удаления растворителя из конечного элюата после процесса экстракции.

Комплект ловушки растворителей VacMaster Trap Kit, Biotage

Комплект ловушки растворителей VacMaster Trap Kit

Плоскодонная колба, выполненная из полипропилена, объемом 1 л устанавливается при помощи шлангов между манифолдом VacMaster (-10, -20, или -96) и источником вакуума; предназначена для сбора всех жидкостей, прокачиваемых через картриджи, тля ТФЭ.

Штатив Gravity Rack, Biotage

Штатив Gravity Rack

Штатив используется для одновременной обработки до 20 образцов самотеком. Этот отдельно устанавливаемый штатив идеально подходит для работы с картриджами Isolute HM-N в методиках жидкостно-жидкостной экстракции на твердой подложке.

Система параллельной пробоподготовки Pressure+

В отличие от вакуумных манифолдов, в которых отдельные картриджи или ячейки могут осушаться до окончания общего процесса, система для параллельной пробоподготовки Pressure+ оснащена независимыми каналами подачи сжатого воздуха, в которых поддерживается постоянное давление. Это позволяет подавать одинаковое усилие на жидкость в каждом картридже или ячейке независимо от типа растворителя. В каждом канале системы поддерживается постоянное давление, что повышает общую воспроизводимость извлечения аналитов. Особая конструкция позволяет работать с не полностью заполненными штативами без потери эффективности экстракции.

Система параллельной пробоподготовки Pressure+ 96, Biotage Панель управления системой Pressure+ 48, Biotage Система параллельной пробоподготовки Pressure+ 48, Biotage
  • Равномерный поток растворителя от образца к образцу;
  • улучшенная воспроизводимость, точность и эффективность экстракции даже при работе с вязкими образцами;
  • параллельная обработка образцов повышает производительность работы;
  • легкость в установке и использовании. Необходим только источник сжатого воздуха или азота;
  • универсальная конструкция позволяет использовать 96-луночные микропланшеты или картриджи для ТФЭ объемом 1, 3 и 6 мл;
  • встроенный защитный функционал, обеспечивающий простоту и безопасность обслуживания;
  • работает при давлении до 100 psi (6.89 бар), что позволяет прокачивать через сорбент вязкие образцы;
  • адаптивный верхний коллектор системы совместим со всеми форматами 96-луночных микропланшетов, помимо популярных 1 мл и 2 мл форматов.

См.также:

Фильтрация проб для хроматографии. Обзор


Ниже вы можете задать вопрос или оставить запрос в свободной форме

Раскрыть анкету для отправки запроса

Ваш заказ будет обработан
в ближайшее время.
Мы пришлем уведомление, как только все будет готово. Спасибо!