Phần I: Những lợi ích khi sử dụng chiết pha rắn trong chuẩn bị mẫu.

Trước khi đến với những lợi ích đạt được từ việc sử dụng chiết pha rắn, chúng ta hãy điểm qua một số phương pháp được sử dụng phổ biến.

 

Phương pháp

Cơ sở chọn lọc

Kết tủa

Độ hòa tan

Chiết lỏng lỏng

Sự phân lớp của môt trong hai pha

Chiết lỏng rắn

Hấp phụ lên bề mặt rắn

Chưng cất/bay hơi

Điểm sôi, áp suất bay hơi

Chiết siêu tới hạn

Vùng siêu tới hạn của các chất

Lọc, tích điện……

 

 

 

 

 

 

 

Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng,  tuy nhiên, trong chủ đề này
tôi sẽ đi sâu vào phương pháp chiết lỏng rắn. Những lợi ích đạt được từ việc
sử dụng SPE bao gồm:

1. Đơn giản hóa nền mẫu phức tạp và làm sạch hợp chất mong muốn

Một trong những khó khăn hay gặp nhất của  những  nhà  phân  tích  hóa học là
khi hợp chất mình mong muốn được đặt trong một nền mẫu phức tạp, ví dụ như
Mycotoxin trong ngũ cốc, dư lượng kháng sinh trong tôm, thuốc chuyển hóa  trong
huyết tương, huyết thanh… Một lượng lớn các chất gây nhiễu trong nền mẫu làm
việc phân tích trở nên vô cùng khó khăn. Vấn đề đầu tiên cần giải quyết chính  là
làm đơn giản hóa nền mẫu, chúng ta có thể thấy trong Hình 1.

 

Cải thiện độ chính xác trong phép phân tích

 

Khi các nhiễu nền được loại bỏ bởi việc chuẩn bị mẫu thích hơp với SPE, các đường nền sẽ trở nên thấp và sạch hơn giúp cho việc định lượng tốt và kết quả chính xác hơn.


Ngoài ra, chúng ta còn có thể thu được các chất tinh khiết hơn nếu chất đó yêu cầu cần tách và điều chế

 

            Hình 1 : So sánh các chất cần phân tích trong nền mẫu phức tạp

2. Giảm bớt sự ức chế quá trình ion hóa “Ion Suppression” hoặc tăng cường sự ion hóa trong các ứng dụng MS.

 

Vấn đề thứ hai của việc phân tích trên nền mẫu phức tạp có thể được nhìn thấy trên phổ khối của máy khối phổ. Đối với mức đáp ứng tín hiệu (độ nhạy), các ion của hợp chất phải  được tạo thành thích hợp.

Trong trường hợp này, sự hình thành các ion bị ức chế bởi các hợp chất trong nền mẫu, cường độ tín hiệu bị suy giảm đáng kể. Trong hình 2 ta có thể thấy, tín hiệu bị giảm đáng kể khi chất phân tích được chiết ra trong nền mẫu huyết tương (>90%) bằng phương pháp tủa Protein.

 

                                                          

                                                                                                                Hình 2: So sánh tín hiệu của chất phân tích trong dung dịch
                                                                                                                           Nước/ACN và trong huyết tương

 

Một ví dụ khác về sự giả khả năng ion hóa được đưa ra trong hình 3. Khi chất phân tích trong mẫu huyết tương chỉ được chiết bằng phương pháp tủa Protein, ta thấy được peak của Terfenadine bị giảm tín hiệu tới 80% so với khi chiết qua cột SPE (Oasis MCX).

 

 

 

Hình 3: So sánh tín hiệu của chất phân tích bởi 2 phương
                               pháp làm sạch

3.    Khả năng phân tách nền mẫu thành các hợp chất phân tích xếp theo lớp, nhóm

Khi đối mặt với nền mẫu phức tạp, việc phân tách chúng theo các lớp để phân tích sâu hơn sẽ hiệu quả hơn nhiều. Ví dụ, một loại giải khát (Hình 4) có chứa một loạt các hợp chất trong công thức của nó. Một phương pháp SPE có thể được phát triển để tách các lớp khác nhau của các hợp chất, ví dụ dựa trên sự phân cực của chúng. Các hợp chất phân cực có thể được thu thập từ hợp chất không phân cực hơn. Hai lớp này sau đó có thể được phân tích riêng một cách hiệu quả hơn bởi các hợp chất trong lớp này sẽ giống nhau.

 

4.    Phân tích, các hợp chất tại nồng độ rất nhỏ bằng cách làm giàu mẫu –Trace Concentration/Enrichment

 

Các nhà phân tích hiện nay thường cần báo cáo về các hợp chất ở mức nồng độ nhỏ hơn bao giờ hết, một phần nghìn tỷ (ppt) hoặc thấp hơn. Thông thường các mức này thấp hơn trong  mẫu so với độ nhạy của các thiết bị phân tích. 


Một ví dụ điển hình là phân tích các chất gây ô nhiễm trong mẫu về môi trường hoặc nồng độ các chất chuyển hóa theo thời gian trong dịch sinh học. Hình 5 cho thấy cường độ tín hiệu rất kém của chất trong mẫu ban đầu đối với hợp chất cần quan tâm. Khi sử dụng các điều kiện tương tự nhưng mẫu được chuẩn bị với SPE sử dụng phương pháp “Trace concentration”, Peak dưới cho thấy sự gia tăng đáng kể về cường độ tín hiệu của chất cần phân tích.
                                                                                               

                                                                                               

                                                                                           Hình 5: So sánh cường độ tín hiệu của chất trong
                                                                                                        mẫu ban đầu và mẫu đã được làm giàu

Phương pháp này sử dụng khả năng giữ các hợp chất mong muốn trên cột chiết để làm giàu và được tính toán ngược lại sau khi có kết quả.


Đầu tiên chúng ta load lượng mẫu gốc có nồng độ thấp lên cột, lúc này các chất cần phân tích sẽ được giữ lại, tiếp tục load thêm mẫu lên cột và ghi lại thể tích load mẫu, sau đó, bước cuối cùng sẽ dùng dung môi có khả năng rửa giải mạnh để lấy toàn bộ chất phân tích (đã được làm giàu) đưa đi phân tích và tính toán.
 

 

 

 

Hình 6: Cách thức tiến hành làm giàu mẫu

 

Ngoài ra, việc sử dụng cột chiết SPE sẽ giúp chúng ta tăng tuổi thọ cột, tiết kiệ dung môi hóa chất, giảm thời gian phân tích, giảm tần suất vệ sinh và bảo trì máy móc.


Kết luận:  Như chúng ta đã thấy, một thiết bị SPE với một máy sắc ký có thể thực hiện bốn chức năng quan trọng để phân tích mẫu thành công hơn. Chúng tôi hy vọng loạt bài này sẽ  giúp bạn hiểu và nắm vững các khả năng của SPE, để bạn cũng có thể đưa sức mạnh của công nghệ này để sử dụng trong phòng thí nghiệm của bạn.

Duy Hong

[Còn nữa]