Festphasenextraktion (engl. SPE)

SPE (engl. solid phase extraction) ist eine mächtige Methode im Bereich der Proben­vorbereitung und wird heute häufig genutzt. Vor ungefähr 30 Jahren entwickelte und präsentierte MACHEREY‑NAGEL CHROMABOND SPE Kartuschen, die kieselgel­basierte Sorbentien enthielten. SPE ist eine Form von digitaler (stufenweiser) Chromatographie mit dem Ziel, eine oder mehrere Komponenten aus einer flüssigen Phase (Probe) auf eine stationäre Phase (Sorbens oder Harz) zu extrahieren, verteilen und /oder adsorbieren. Anschließend kann eine adsorbierte Substanz vom Sorbens durch schrittweise Erhöhung der Elutionskraft des Eluenten wieder entfernt werden (Stufen­gradienten­technik). Durch diesen Auf­reinigungs­effekt verlängert die SPE die Lebens­dauer eines chroma­tographischen Systems, verbessert die qualitative und quantitative Analytik und verringert die Anfor­derungen an die analytischen Geräte beträchtlich.

Nützliche Links:

• Klicken Sie hier, um Anwendungsbeispiele für SPE in der Chromatographie-Applikationsdatenbank zu finden.
• Klicken Sie hier, um eine SPE-Phasenübersicht zu erhalten (PDF)
• Klicken Sie hier, um Informationen zum generellen Aufbau von SPE-Säulen zu erhalten
• Klicken Sie hier, um ein Statement bezüglich "Haltbarkeitsangaben" zu CHROMABOND und CHROMAFIX Produkten zu erhalten (PDF).

Video: Setup of SPE vacuum manifold

Video: Solid phase extraction demonstration

Hauptschritte beim SPE-Verfahren

1. Konditionierung des Sorbens

Die Konditionierung des Sorbens ist nötig, damit dieses mit dem Analyten eine reproduzierbare Wechsel­wirkung eingehen kann. Die Konditio­nierung, auch Solva­tisier­ung genannt, stellt eine Benetzung des Sorbens dar und schafft eine Umgebung, die geeignet zur Adsorption des Analy­ten ist. Unpolare Sorbentien konditioniert man üblicherweise mit 2–3 Säulen­volumina eines Lösemittels, das mit Wasser mischbar ist (Methanol, THF, 2-Propanol etc.), gefolgt von dem Löse­mittel, in dem der Analyt gelöst ist (reine Matrix, z. B. Wasser, Puffer). Polare Sorben­tien werden mit unpolaren Löse­mitteln konditio­niert. Nach dem Konditio­nierungs­schritt darf das Sorbens­bett nicht trocken­gezogen werden, da sonst die Benetzung zunichte­gemacht wird (De­konditio­nierung).

2. Probenaufgabe (Adsorption)

3. Waschen des Sorbens

Das Waschen des Sorbens wird üblicher­weise mit einer Wasch­lösung vorgenommen, kann in Einzel­fällen jedoch entfallen. Ist der Polaritätssprung von Waschlösung zu Eluent zu groß bzw. sind beide nicht mischbar, ist ein Trocken­saugen des Sorbens­betts nach dem Wasch­schritt empfehlens­wert, um Elution und Wieder­findungs­raten zu verbessern.

4) Elution

Die Elution mit einem geeigneten Eluenten sollte nicht zu schnell erfolgen. Die Elutions­geschwindig­keit ist abhängig von der Säulen­dimension und der Sorbens­menge (ca. 1 mL/min). Da die Analyten entweder am SPE-Packungs­material adsorbiert werden oder direkt durchfließen können, während die Stö­rsubstanzen zurückgehalten werden, gibt es zwei grundsätzliche Trenn­methoden – beide Fälle werden nachfolgend illustriert.

a) Retention des Analyten (Oberer Weg)

• Analytenmoleküle werden am Sorbens angereichert
• Störende Komponenten und Lösungsmittelmoleküle (Matrix) werden nicht zurückgehalten
• Verbleibende störende Bestandteile werden aus dem Adsorptionsmittel gewaschen
• Der Analyt wird vom Adsorptionsmittel durch Elution mit einem geeigneten Lösungsmittel entfernt

b) Zurückhalten von störenden Bestandteilen (Unterer Pfad)

• Analytmoleküle zeigen keine Wechselwirkung mit dem Adsorptionsmittel
• Störende Komponenten und Lösungsmittelmoleküle (Matrix) werden zurückgehalten
• Analytmoleküle werden vom Adsorptionsmittel „gewaschen“
• Die feste Phase wird zum „Filtern“ der Probe verwendet