SPE Method Development Tips and Tricks

Význam tématu

SPE (solid phase extraction) je klíčovou technikou v analytické chemii pro selektivní izolaci, koncentraci a čištění analytů z komplexních matric. Díky principu tzv. digitální chromatografie nabízí vysokou selektivitu, reprodukovatelné recovery a možnost paralelního zpracování vzorků. SPE významně snižuje spotřebu organických rozpouštědel, minimalizuje emulze a umožňuje automatizaci přípravy vzorků pro HPLC, GC či LC–MS.

Cíle a přehled studie / článku

Článek shrnuje tipy a triky pro vývoj a optimalizaci metod SPE. Cílem je představit zdroje chyb během chromatografické analýzy, povzbudit systematické testování sorbentů a protokolů, demonstrovat volbu sorbentu a přístupu (vakuu, tlaku, centrifugace) a popsat postupy kondicionování, nanášení, promývání a eluční fáze. Součástí je i řešení typických problémů při recovery, reproducibilitě a čistotě extraktů.

Použitá metodika a instrumentace

SPE:

• Vakuuový a tlakový manifold, centrifugační adaptér pro SPE
• Různé typy sorbentů – silika (C18, C8, diol), polymerní (PS-DVB, SampliQ OPT, pSCX, pSAX), grafitový uhlík

HPLC:

• C18 kolona 4,6×150 mm, 5 µm
• Detekce UV (254 nm)
• Mobilní fáze: směsi methanolu, acetonitrilu a pufrů (K2HPO4)

Další:

• GC pro testy čistoty kartáží a frit
• Spektrometrie pro kontrolu kontaminant

Hlavní výsledky a diskuse

1. Výhody SPE oproti extrakci kapalina–kapalina: vyšší throughput, nižší spotřeba rozpouštědel, absence emulzí, lepší čistota extraktů a jednodušší automatizace.
2. Režimy SPE: bind–elute (koncentrace analytů), matrix adsorption (odstranění interferencí).
3. Klíčové kroky bind–elute: kondicionování sorbentu, ekvilibrace, naložení vzorku, promytí a eluční fáze. Optimalizace polarity, pH a síly organické fáze zajišťuje selektivitu a recovery.
4. Porovnání sorbentů: silika vs polymer – silika je levná a široce dostupná, polymery poskytují širší rozsah pH a mixed-mode retenci. Grafitový uhlík se hodí pro aromatické a velmi polární látky.
5. Polymerní řada SampliQ: OPT (hydrofilně-hydrofobní), pSCX (kationtová), pSAX (aniontová) nabízí vysokou riprodukovatelnost i při vysušení sorbentu.
6. Strategie vývoje metody: charakterizovat analyty a matrici, screening sorbentů, testovat eluce a promývání, ověřit recovery, čistotu a robustnost na reálných vzorcích.
7. Řešení problémů: identifikovat ztráty během pretreatment, loadu nebo eluční fáze, upravit pH, sílu iontové výměny či složení organické složky, zvolit alternativní sorbent.

Přínosy a praktické využití metody

SPE zvyšuje efektivitu a kvalitu analytických protokolů v environmentální a farmaceutické analýze, forenzní toxikologii, potravinářské a klinické chemii. Metoda umožňuje izolovat stopové složky z biologických tekutin, potravin, půd či olejů, optimalizovat solvent exchange pro HPLC/GC a prodloužit životnost analytických kolon.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další vývoj mixed-mode a iontově-výměnných polymerních sorbentů, inertních k extrémním pH.
• On-line spojení SPE s HPLC či GC pro vysokou automati­zaci.
• Integrace s mikročipovými platformami a high-throughput screening.
• Využití umělé inteligence pro návrh optimálních protokolů SPE.

Závěr

Systematický přístup k výběru sorbentu, optimalizaci podmínek kondicionování, naložení, promytí a eluce je základem robustních SPE metod. Vhodný sorbent a přesná kontrola parametrů zajišťují vysokou recovery, čistotu extraktů a reprodukovatelnost. Diagnostika chybových bodů a implementace nápravných kroků významně zkracuje dobu vývoje metody a zvyšuje kvalitu analytických dat.

Reference

• Majors R.E. Sources of Error Generated and Time Spent During a Typical Chromatographic Analysis. LC/GC Magazine, 2002.