Порівняння між вичерпною та рівноважною екстракцією з використанням різних сорбентів SPE та FPSE-середовищем із покриттям золь-гель Carbowax 20M

Анжела Тарталья

Марчелло Локателлі

Абузар Кабір

2 Департамент хімії та біохімії, Міжнародний інститут судових досліджень, Міжнародний університет Флориди, 11200 SW 8th St, Маямі, Флорида 33199, США; ude.uif@knotruf

Кеннет Г. Фуртон

Даніела Мацерола

Олена Сперандіо

Сільвія Пікколантіоніо

Галил І. Улусой

3 Кафедра аналітичної хімії, фармацевтичний факультет, Університет Кумхурієт, Сівас 58140, Туреччина; moc.oohay@yosuluih

Фабіо Мароні

Панталеоне Бруні

Фаусто Кроче

Вікторія Ф. Саманіду

4 Лабораторія аналітичної хімії, хімічний факультет, Університет Аристотеля в Салоніках, 54124 Салоніки, Греція; rg.htua.mehc@udinamas

Анотація

1. Вступ

Підготовка зразків та «очищення» мають на меті покращення аналітичних параметрів для підвищення виявленості та захисту експлуатаційних характеристик аналітичного обладнання. Однак ці кроки займають багато часу, використовують великі кількості токсичних та небезпечних органічних розчинників і схильні до помилок. З цих причин нові технології видобутку постійно розробляються для подолання цих недоліків [1] з метою підвищення ефективності вилучення, зменшення обробки зразків та підвищення відтворюваності.

Нові стратегії видобутку зосереджені на поліпшенні якості видобутку, зменшенні використання розчинників, щоб стати екологічно чистими, скороченні часу на вилучення та пов'язаних з цим витратах. Твердофазна екстракція (SPE) - це найпопулярніша техніка підготовки зразків, яка використовується для вилучення, очищення та попередньої концентрації як екологічних, так і біологічних зразків. Крім того, SPE є швидким, легким та зеленим завдяки зменшенню витрати розчинника порівняно з екстракцією рідина-рідина, його відносній недорогості та можливості легкої автоматизації, а також скороченню часу аналізу. Основна перевага полягає в тому, що SPE - це нерівноважна, вичерпна процедура екстракції; проблема використання рівноважного процесу полягає в тому, що аналітик ніколи не може знати, коли рівновага досягнута, і розподіл рівноваги може вимагати багаторазового вилучення [2].

Сорбційна екстракція тканинної фази (FPSE) - це технологія мікроекстракції без розчинників/мінімізованих розчинників нового покоління, розроблена Кабіром та Фуртоном [3]. FPSE - це проста, швидка і зелена техніка приготування зразків, яка не тільки спрощує підготовку проби, усуваючи багато зайвих етапів, таких як фільтрація, осадження білка, випаровування розчинника та відновлення зразка, але також істотно зменшує споживання органічного розчинника [4] . Проникна тканинна підкладка, яка використовується для хімічного зв’язування високоефективних сорбентів, отриманих із золь-гелю, в FPSE імітує проточний механізм екстракції, що використовується в SPE, навіть коли екстракція проводиться в рівноважному режимі екстракції, що призводить до більш швидкого масообміну та надзвичайно високого відновлення аналіту . Гнучкість середовища FPSE дозволяє його безпосередньо вставляти в контейнер для зразків, зменшуючи можливі втрати аналіту [1] та потенційне перехресне забруднення, пов’язане з контейнерами. Основними перевагами FPSE є його висока контактна площа для швидких взаємодій сорбент-аналіт та можливість посилення дифузії аналітів через середовище FPSE при магнітному перемішуванні або обробці ультразвуком для отримання швидкої екстракційної рівноваги [5].

Серед різних схем лікування, що застосовуються при запальних захворюваннях кишечника (ВЗК), кортизон, ципрофлоксацин та/або сульфасалазин перорально вводять серед інших препаратів; ці препарати, як правило, присутні в концентраціях мікроелементів у фізіологічних зразках, включаючи плазму, сечу та слину. Таким чином, етап попередньої концентрації необхідний для отримання вигідних співвідношень сигнал/шум при хроматографічному розділенні та детектуванні [6,7]. Значення logP цільових аналітів, що коливаються від 1,66 для кортизону, до 2,30 для ципрофлоксацину та 2,92 для сульфасалазину (табл. 1), в поєднанні з їх широким діапазоном значень рКа становлять велику проблему для їх одночасної екстракції та аналізу. Особливо ці відмінності можуть вплинути на ефективність екстракції аналітів. Ці відмінності обов’язково керують вибором можливих процедур підготовки зразків та процедур очищення, які можна застосувати, а невідбір відповідної техніки підготовки проби може призвести до низьких аналітичних показників під час аналізу слідів.

Таблиця 1

Молекулярні структури та інші відповідні фізіохімічні властивості окремих препаратів запального захворювання кишечника (ВЗК) та внутрішній стандарт.

Назва препаратуCAS No Молекулярна маса (г/моль) Молекулярна структура LogPpKa

Кортизон	53-06-5	360,44	1,66	12.6
Метил-р-гідроксибензоат	99-76-3	152.15	1,96	8.4
Ципрофлоксацин	85721-33-1	331,34	2.30	5.76
Сульфасалазин	599-79-1	398,39	2.92	3.3

Наскільки нам відомо, це перше всебічне порівняння між вичерпним та рівноважним режимами екстракції з використанням декількох сорбентів C18 SPE, сорбенту HLB, нового сорбенту золь-гель CW 20M SPE та мембрани FPSE з покриттям золь-гель CW 20M для визначення Препарати IBD, що мають значення logP (полярність) 1,66 для кортизону, 2,30 для ципрофлоксацину та 2,92 для сульфасалазину. Через різницю у їхніх фізико-хімічних властивостях, особливо полярності, обрані препарати IDB створюють труднощі для їх одночасного вилучення та концентрування при їх концентраціях на рівні сліду та ультрасліду.

2. Результати та обговорення

2.1. Визначення параметрів SPE: пробивний об’єм, утримуючий об’єм, утримуючий об’єм, коефіцієнт утримування та номер теоретичної пластини для пристроїв SPE

Щоб зрозуміти механізм екстракції та використати весь їх потенціал як екстракційного середовища, важливо охарактеризувати сорбенти, доступні для процесу екстракції та очищення. Коли прийнята процедура вилучення твердої фази (SPE), основними параметрами, які необхідно враховувати, є проривний об'єм (VB), утримуючий об'єм (VR), утримуючий об'єм (VM), коефіцієнт утримання (k) та номер теоретичних пластин (N).

Як повідомляється в літературі [8,9], для визначення вищезазначених параметрів позапровідний SPE може супроводжуватися застосуванням кривої прориву сигмовидної форми. Зокрема, з цієї моделі, отриманої шляхом підгонки експериментальних точок за допомогою функції Больцмана:

і обчислюється за обсягом прориву