Stir Bar Sorptive Extraction: Enhancing Selectivity of the PDMS Phase

Význam tématu

Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) je moderní technika pro extrakci těkavých a polosytých látek z vodných roztoků a vzorků jako jsou nápoje či spotřební produkty. Díky použití polydimethylsiloxanové (PDMS) fáze na míchacím baru je možné dosáhnout vysoké citlivosti, snížit nebo zcela eliminovat náročné kapalné extrakce a zjednodušit přípravu vzorků. Rozšíření selektivity SBSE směrem k polárním nebo ionizovatelným látkám a minimalizace interferencí z komplexních matic představuje klíčový krok pro široké nasazení v praxi.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie je identifikovat a popsat strategie, které umožní cílenou kontrolu rozdělování analytů mezi vodné médium a PDMS fázi během SBSE. Hlavními oblastmi zájmu jsou:

• Úprava pH vzorku pro zlepšení extrakce kyselých či zásaditých sloučenin.
• Back extrakce pro odstranění interferentů z matrice.
• Doplnění vzorku o organické ředidlo pro optimalizaci extrakční účinnosti vysoce nepolárních složek.

Použitá metodika a instrumentace

Pro extrakci bylo použito SBSE s míchacím Twister barem potaženým PDMS. Parametry extrakce a analýzy:

• Objem vzorku: obvykle 10 ml, doba extrakce 1 h při pokojové teplotě se mícháním.
• Úprava pH roztokem 1 M H3PO4 (pH 2), 0,1 M NaHCO3 (pH 8) nebo H2SO4 (pH <2).
• Back extrakce v 10 ml pufru nebo organickém ředidle (10–50 % methanol či acetonitril).
• GC s termo-desorpční jednotkou TDS2/TDSA a PTV inletem CIS4 (Gerstel).
• Agilent 6890 GC vybavený FID i MSD detektorem.
• Kolona: HP-5, 30 m × 0,25 mm × 0,25 μm; nosný plyn He, konstantní průtok 1,2 ml/min.
• Teplotní program pece: 40 °C→280–325 °C s různými rampami pro VO a SVOC analýzy.

Hlavní výsledky a diskuse

• Úprava pH na 2 výrazně zvýšila extrakci karboxylových kyselin (C10, C12) a fenolů z whisky a vodných vzorků, zatímco pH 8 umožnilo zlepšit retenci aminií, ovšem s vyššími siloxanovými potemněními nad pH 8.
• Back extrakce v pH 8 roztoku NaHCO3 kompletně odstranila nadměrné kyseliny z mýdla a dalších matric, čímž se zredukovaly interferenty.
• Doplnění vzorků 10–40 % methanolu nebo acetonu nezpůsobilo významné snížení extrakce nepolárních látek (limonen a další sesteroidy). Back extrakce 10 % methanolem selektivně odstranila polární a alkoholické interferenty.
• Doplnění 10–30 % acetonitrilu posílilo extrakci velmi nepolárních složek (C16–C18 estery). Nad 30 % acetonitrilu dochází k mírnému nabobtnání PDMS a transportu ředidla do fáze.

Přínosy a praktické využití metody

• Jednoduchá a rychlá příprava vzorku bez organických extrakcí.
• Možnost cílené extrakce ionizovatelných složek úpravou pH.
• Odstranění nevítaných složek z komplexních matic pomocí back extrakce.
• Široký rozsah použitelných organických ředidel pro optimalizaci extrakční selektivity.
• Vysoká citlivost a nízké meze detekce pro analýzu VO/SVOC.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se vývoj pokročilých sorpčních fází rozšiřujících selektivitu SBSE k ještě polárnějším analy tům. Další směřování zahrnuje online integraci SBSE s GC-MS pro plně automatizované workflow, rozšíření aplikace do biologických matric (krev, moč), životního prostředí a potravinářství, stejně jako kombinaci s technikami jako LC-MS pro doplňkové analýzy.

Závěr

Úpravy pH vzorku a použití selektivních ředidel výrazně rozšiřují schopnosti SBSE s PDMS fází. Kyselá úprava podporuje extrakci kyselin a fenolů, zásaditá pufry usnadňují extrakci aminů, zatímco mírné organické ředidlo v roztoku nebo back extrakce zajišťují redukci matrixových interferencí. Tímto přístupem lze dosáhnout citlivé a selektivní extrakce širokého spektra látek s minimální přípravou.

Reference

• Pfannkoch E., Whitecavage J., Hoffmann A.: Stir Bar Sorptive Extraction: Enhancing Selectivity of the PDMS Phase. Gerstel AppNote 2/2001.