Stir Bar Sorptive Extraction: Capacity and Competition Effects

Význam tématu

Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) je moderní technika pro koncentrování těkavých a polotěkavých analy­tů z vodných roztoků. Díky silné vrstvě PDMS (polydimethylsiloxanu) na magnetické maltsce (Twister) dochází k absorpčnímu přenosu analy­tů, což výrazně zvyšuje kapacitu extrakce oproti klasickým SPME vláknům. Metoda minimalizuje soutěž o povrch a vytlačovací efekty matric, které mohou ovlivnit kvantitativní analýzu v komplexních prostředích.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo definovat fyzikální a praktickou pracovní kapacitu Twister SBSE a vyhodnotit vliv konkurenčních složek matric (rozpouštědel, limonenu) na extrakční účinnost modelových analy­tů ve srovnání se SPME.

Použitá metodika a instrumentace

Analýzy byly provedeny na GC 6890 (Agilent) s MSD a FID detektory vybavenými Gerstel TDS2/TDSA termodesorpčními jednotkami a PTV inlet CIS4. Vzorky byly připraveny následujícím způsobem:

• Gravimetrické stanovení kapacity: absorpce hexadecanu z vodných izopropanolových roztoků.
• Modelové směsi methyl esterů (C4–C10) a pesticidů (Aldrin, Endrin, DDT, dibutyl chlorendát) v přítomnosti limonenu.
• SBSE prováděno s 0,5 mm PDMS Twister a SPME s 100 μm PDMS a 50/30 μm DVB/Carboxen/PDMS vlákny.
• Podmínky extrakce: 60 °C, 15 min.
• Detekční limity odhadnuty na základě poměru šum/smysl 3:1.

Hlavní výsledky a diskuse

• Kapacita: Twister absorboval až miligramové množství hexadecanu; praktický lineární rozsah pro GC analýzu je od nízkých ppt až po cca 1 ppm bez přesycení detektoru.
• Matrixové efekty: přídavek 10–20 % etanolu či acetonitrilu neměl vliv na extrakci nepolárních látek SBSE, kdežto SPME vykazovalo značné snížení recoverů.
• Konkurenční efekty: až do 1 ppm limonenu nedocházelo k významnému vytlačení silně retinovaných pesticidů u SBSE, u SPME bylo zaznamenáno výraznější snížení.
• U krátkých methyl esterů byl vliv limonenu na SBSE menší (10–20 % pokles) než na SPME (50–60 % pokles).
• Detekční limity SBSE (0,01–0,2 μg/L) byly o 10–25× nižší než u SPME (0,3–3 μg/L).

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká absorpční kapacita minimalizuje matriční interference.
• Široký lineární rozsah umožňuje analýzu vzorků s různou koncentrací od ppt po stovky ppm.
• Nízké detekční limity vhodné pro environmentální monitoring, potravinářské i průmyslové QA/QC.
• Možnost plné automatizace pomocí Gerstel TDS a MPS2.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Vývoj nových sorpčních fází pro polaritu a selektivitu.
• Integrace SBSE s GC×GC, LC–MS a vysoce výkonnými sorpčními technikami.
• Robotizovaná a vysoko-propustná workflow v rutinních laboratořích.
• Rozšíření aplikací do bioanalytických a farmaceutických oblastí.

Závěr

SBSE s twister PDMS fází prokázala výrazně vyšší kapacitu, větší odolnost vůči konkurenci matric a lepší detekční limity ve srovnání se SPME. Metoda je doporučena pro spolehlivou kvantitativní analýzu stopových organických látek v komplexních matricích.

Reference

• Pfannkoch E., Whitecavage J., Hoffmann A. Stir Bar Sorptive Extraction: Capacity and Competition Effects. Gerstel AppNote 4/2002.