Extract more efficiently and confidently with walkaway automation from sample to vial

Význam tématu

Automatizované a reprodukovatelné přípravy vzorků jsou klíčové pro moderní analytickou praxi, zejména při sledování stopových organických znečišťujících látek jako jsou PFAS. Ruční extrakce je časově náročná, náchylná k chybám a spotřebovává značné množství rozpouštědel. Řešení, která integrují extrakci, čištění in‑cell a koncentraci do jednoho bezobslužného pracovního kroku, výrazně zvyšují produktivitu laboratoře, snižují provozní náklady a zlepšují kvalitu dat.

Cíle a přehled studie / článku

Text představuje přístroj EXTREVA ASE (Accelerated Solvent Extractor) jako plně automatizované řešení pro přípravu pevných a polospevných matric od vzorku po vialu. Cílem je ukázat zvýšení propustnosti, snížení ruční práce, minimalizaci PFAS pozadí a dosažení výkonu kompatibilního s požadavky US EPA Method 1633. Popisuje principy provozu, klíčové metriky výkonu a příklady aplikací (environmentální monitoring, potravinářské testování, farmaceutická QA/QC).

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific EXTREVA ASE Accelerated Solvent Extractor — čtyři paralelní kanály/pece se samostatnými průtokovými cestami.
• Dionex ASE 350 extrakční články (kompatibilita s EXTREVA ASE).
• Systém pro plynem asistovanou dynamickou extrakci (GA‑dASE) pro snížení objemu rozpouštědel.
• Integrovaný modul pro odpařování s řízením dusíkem + vakuem a řízeným ohřevem.
• Senzor obrazem (image sensor) a strojové učení pro „smart end‑point detection“ koncentrace do 2 mL vial.
• 2‑D čtečka čárových kódů pro sledování a ukládání parametrů extrakce.

Použitá metodika

Princip ASE využívá zvýšené teploty a tlaku k efektivnímu udržení rozpouštědla v kapalném stavu při snížené viskozitě, což zvyšuje difuzi analytů a zrychluje extrakci. EXTREVA integruje několik kroků: plně automatizovaná extrakce ve čtyřech paralelních článcích, in‑cell čištění, následné odpařování přímo do autosampler vial a inteligentní zastavení koncentrace pro každý kanál. Metoda podporuje až šest různých rozpouštědel (extrakce a rinse), přesné řízení průtoku a použití dusíku + vakua pro řízené odpařování bez ztráty polovolatilních látek. GA‑dASE (gas‑assisted dynamic ASE) minimalizuje spotřebu rozpouštědel (běžně 5–100 mL na vzorek).

Hlavní výsledky a diskuse

• Propustnost: extrakce pouze — až 128 vzorků za 8 hodin (384/24 h) pro obecné aplikace; extrakce + odpařování: 48 vzorků/8 h (PAH), 60 vzorků/8 h (OCP) podle typu aplikace.
• Automatizace čtyř paralelních kanálů výrazně zvyšuje throughput bez potřeby přesouvání extraktů mezi přístroji.
• Snížené PFAS pozadí: upravené GA‑dASE komponenty vykazují pozadí PFAS výrazně pod MDL dle US EPA 1633A, což přispívá k nižším interferencím a spolehlivějším datům při analýze stopových PFAS.
• Recovery a přesnost: výsledky IPR (initial precision and recovery) a EIS recoveries u spike půdních vzorků jsou v rozmezí vyhovujícím limitům US EPA 1633A, potvrzující kompatibilitu metody s regulačními požadavky.
• Smart end‑point detection řízené obrazovým senzorem a ML umožňuje samostatné zastavení koncentrace v každém kanálu na požadovaném objemu, čímž se eliminuje potřeba kontinuální kontroly.
• Úspora rozpouštědel a nákladů: gas‑assisted extrakce a integrované odpařování sníží spotřebu rozpouštědel a provozní náklady, zároveň zlepší udržitelnost laboratoře.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda přináší několik praktických výhod pro rutinní laboratoře:

• Výrazné snížení pracovní zátěže a chyb způsobených ruční přípravou vzorků.
• Zvýšení kapacity a rychlejší obrat vzorků (rychlejší dodání výsledků zákazníkům).
• Nižší spotřeba rozpouštědel a lepší environmentální profil provozu.
• Kompatibilita s regulovanými metodami (EPA 1633) a široké spektrum aplikací: PFAS, PAH, pesticidy, PCBs, extrakce potravinářských kontaminantů, extractables & leachables pro farmaceutika a balení.
• Elektronické sledování a ukládání parametrů zvyšuje integritu dat a usnadňuje auditovatelnost procesů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozvoj automatizace s vyšší mírou integrace laboratorního workflow (přímé napojení na autosamplery a LIMS) pro úplné „sample‑to‑data“ řešení.
• Vylepšení algoritmů strojového učení pro přesnější řízení endpoint detekce a adaptivní optimalizaci parametrů extrakce podle typu matrice.
• Rozšíření aplikací pro stále citlivější měření stopových látek, kombinace s hyphenovanými technikami (LC‑MS/MS, GC‑MS/MS) pro vyšší selektivitu a nízké detekční limity.
• Další snížení ekologické stopy pomocí nových strategií solvent‑minimization a recyklace rozpouštědel.

Závěr

EXTREVA ASE představuje komplexní řešení pro moderní laboratoře, které potřebují zvýšit produktivitu, zlepšit kvalitu dat a současně omezit spotřebu rozpouštědel. Integrace extrakce, in‑cell čištění a koncentrace do jednoho plně automatizovaného kroku s funkcemi pro minimalizaci PFAS pozadí a inteligentní kontrolu koncentrace poskytuje reprodukovatelné výsledky odpovídající požadavkům EPA 1633. Implementace takového přístupu přináší významné časové, finanční a kvalitativní výhody v environmentálních, potravinářských i farmaceutických aplikacích.

Reference

1. US EPA Method 1633A — Determination of Per‑ and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Environmental Matrices.
2. Technická dokumentace Thermo Fisher Scientific: EXTREVA ASE (Accelerated Solvent Extractor) — produktová a aplikační literatura.
3. Popis principu Accelerated Solvent Extraction (ASE) a gas‑assisted dynamic ASE (GA‑dASE) v aplikačních poznámkách Thermo Fisher Scientific.