A Systematic Approach for Selecting the Appropriate SPME Fiber

Význam tématu

Volba vhodného vlákna pro metodu pevné fáze mikroextrakce (SPME) zásadně ovlivňuje citlivost, selektivitu a linearitu analýzy. Správný výběr zohledňuje fyzikálně-chemické vlastnosti analyzovaných látek i mechanismus extrakce a vede k optimalizaci meze detekce a šířky kvantifikačního rozsahu.

Cíle a přehled studie / článku

Studie představuje systematický přístup k výběru SPME vlákna na základě:

• vlastností analytu (molekulová hmotnost, polarita, tvar),
• mechanismu extrakce (adsorpce vs. absorpce),
• požadavků na citlivost a lineární rozsah.

Autoři porovnali řadu komerčně dostupných vláken při extrakci nízkomolekulárních i semi-volatilních organických látek.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorky: vodný roztok se 25 % NaCl a 0,05 M fosfátovým pufrem, koncentrace 2 ppm (volatily) resp. 75 ppb (semi-volatily).
• Vlákna: bare fused silica, 7 µm/30 µm/100 µm PDMS, 85 µm PA (polyakryláty), 65 µm PDMS-DVB, 65 µm CW-DVB, 85 µm DVB-CAR, 55/30 µm DVB/Carboxen-PDMS, Carboxen™ 1006.
• Extrakce: 15 min s mícháním (volatile) nebo 30 min ponoření (semi-volatile), autosampler Varian 8200.
• Desorpce: 2 min (volatile), 3 min (semi-volatile), teplota dle vlákna.
• GC podmínky – volatile: kolona 30 m×0,32 mm SPB-1, detekce FID.
  semi-volatile: kolona 30 m×0,5 mm PTE-5, detektor MS ion trap, m/z 50–515.

Hlavní výsledky a diskuse

• Carboxen-PDMS vykázalo nejvyšší citlivost pro malé analyty (MW <90 amu), nezávisle na jejich polaritě.
• Pro větší a polarní látky (MW 90–150 amu) byly optimální vláknové typy CW-DVB a polyakryláty díky vyšší afinitě k polárním skupinám.
• Analyty s vysokou molekulovou hmotností (>150 amu) a planární struktury (PAHs, PCBs) lépe extrahují tenké vrstvy PDMS (30 µm, 100 µm) než adsorbenty s pevnou fází.
• Adsorbentní vláknové materiály nabízejí vysokou citlivost na stopové koncentrace, avšak omezený lineární rozsah; absorbenty vykazují širší kvantifikační rozpětí při vyšších mezích detekce.

Přínosy a praktické využití metody

Systematický výběr vlákna umožňuje:

• cílenou extrakci specifických skupin sloučenin,
• minimalizaci časové a nákladové náročnosti optimalizace,
• zvýšení reprodukovatelnosti a robustness analytických postupů v QA/QC laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj nových směsí adsorbentů (nanokompozitních absorpčních fází), modulární vlákna s proměnnou pórovitostí a integrace SPME s miniaturizovanými přístroji (GC-MS, přenosné MS) rozšíří aplikace v environmentální a forenzní analýze. Návrat vakuových a kapalinových extrakcí do tandemních přístrojových uspořádání přispěje k dalšímu snížení meze detekce.

Závěr

Pro malé, nízkomolekulární látky je nejvhodnější Carboxen-PDMS. Pro větší a polární sloučeniny se osvědčily CW-DVB a polyakryláty. Tenčí vrstvy PDMS jsou výhodné pro PAHs a PCBs. Adsorbenty poskytují maximální citlivost, absorbenty zase širší lineární rozsah.

Reference

• Shirey R. E., Mindrup R. F. A Systematic Approach for Selecting the Appropriate SPME Fiber. Supelco, 1999.