Supercritical Fluid Extraction/Chromatography - Applications Handbook

Význam tématu

Superkritické kapalné extrakce (SFE) a chromatografie (SFC) využívají unikátní fyzikální vlastnosti nadkritického CO₂ pro účinné, rychlé a ekologické oddělení širokého spektra látek. Nízká viskozita a vysoká difuzivita nadkritické fáze umožňují vysokorychlostní analýzy při nízkém tlaku, přičemž přídavkem organických modifierů lze cílit na sloučeniny různých polarit. Kombinace SFE a SFC v jednom online systému (online SFE-SFC) navíc dovoluje kompletní automatizaci od extrakce po detekci, což významně zjednodušuje přípravu vzorků a minimalizuje riziko degradace nestabilních látek.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem přehledu je představit principy superkritického zpracování vzorků a chromatografie, popsat nástroje řady Nexera UC od společnosti Shimadzu a ukázat konkrétní aplikace: od optimalizace podmínek chirální separace, přes validaci čištění farmaceutických povrchů, analýzu vitamínu E, chirálních léčiv a biologických vzorků, až po screening pesticidů, perfluorovaných sloučenin a výbušnin v matri­cích potravin, zeminy či průmyslových textilií.

Použitá metodika a instrumentace

Systém Nexera UC je modulární platforma sestávající z: online SFE-SFC-MS, SFC-UV a offline SFE jednotek. Klíčové prvky jsou:

• CO₂ pumpa s dodávkou plynné/f superkritické fáze
• back-pressure regulátor s nízkým vnitřním objemem
• automatický měnič kolón a solventní směsi pro method scouting
• rack changer pro až 48 extrakčních nádob
• detektory UV-VIS, PDA a vysoce citlivé MS/MS (ESI v módu MRM)
• software Method Scouting Solution pro automatické vyhodnocování chromatogramů

Připrava vzorků zahrnuje suché nanesení (nebo smíchání s absorbentem), statickou a dynamickou extrakci CO₂/modifierem a zachycení extraktu v trap koloně následně eluované do analytického systému.

Hlavní výsledky a diskuse

Ukázky aplikací demonstrují:

• Automatická optimalizace chirálních SFC podmínek až na 12 kolonách a třech modifierech (L495)
• Online SFE-SFC-PDA pro validaci čištění farmaceutických zařízení (L499)
• Od­­ložená SFE před analýzou vitamínu E ve vzorcích doplňků (L501)
• Chirální SFC-MS/MS analýza léčiv v plazmě (L517) a neurotransmiterů v mozkomíšním moku (L519)
• Online SFE-SFC pro nestabilní sloučeniny (ubichinol Q10) bez oxidace (L496)
• Simultánní SFE-SFC analýza multivitaminů (C10G-E059)
• Upgrade UHPLC na permutovatelný UHPLC/SFC systém s úsporou organických rozpouštědel až 90 % (LAAN-A-LC-E271)
• Online/offline SFE před analýzou pesticidů v potravinách (LAAN-A-LC-E273, L497, L502)
• Polar pesticide analysis by SFC/MS (C162)
• Screening perfluorovaných sloučenin v textiliích (PO-CON1618E)
• Automatizovaný screening výbušnin v půdách (PO-CON1652E, PO-CON1667E)

Demonstrované metody dosahují vysoké linearity (r²>0,99), opakovatelnosti (<5 % RSD) a recoverií (>85 %) v rozsahu stop až µg/g.

Přínosy a praktické využití metody

Online SFE-SFC metody přinášejí:

• Kompletní automatizaci od extrakce po detekci
• Minimalizaci spotřeby organických rozpouštědel
• Rychlé analýzy (ď10× rychlejší než HPLC)
• Vysokou citlivost díky přímému přivedení extraktu
• Zachování nestabilních či chirálních forem bez degradace
• Širokou škálu aplikací: farmacie, potravinářství, environmentální monitoring

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj:

• Integrovaných SFC-MS metod pro screening v reálném čase
• Zavedení výkonných výpočetních nástrojů pro predikci SFC retence
• Vyšší propustnost díky úplné robotizaci vzorkovacího procesu
• Rozšíření na další nestandardní matrice (biopsie, nanoformulace)

Závěr

Platforma SFE-SFC umožňuje efektivní, flexibilní a environmentálně šetrné zpracování a analýzu složitých vzorků. Systém Nexera UC nabízí komplexní řešení od offline až po plně online propojení extrakce a separace, čímž výrazně zkracuje dobu přet­ ret­ mentu, zvyšuje citlivost a zachovává chemickou integritu analy­tů.

Reference

• Shimadzu Application News L495–L519; LAAN-A-LC-E271–E279; C10G-E059 (2015–2018)
• Pohorille A. a kol.: Analyt. Chem. 88 (2016), 1079–1090
• Daicel Corporation: CHIRALPAK/CHIRALCEL Technical Handbook
• Pittcon 2016, PO-CON1618E; ASMS 2016, TP 485 a TP 185