Izboljšajte analizo HPLC z zanesljivo pripravo vzorca

Visoko zmogljiva tekočinska kromatografija (HPLC) ostaja ena najpomembnejših analitičnih tehnik za identifikacijo in kvantifikacijo spojin v kompleksnih matricah. Metode HPLC so cenjene zaradi svoje občutljivosti, selektivnosti in ponovljivosti, od farmacevtskega nadzora kakovosti do spremljanja okolja in analize hrane. Vendar je zanesljivost kromatografskih podatkov močno odvisna od enega ključnega koraka: priprave vzorca HPLC.
Raziskave in postopki priprave vzorcev dokazujejo, da ekstrakcija in priprava vzorcev s pomočjo sonikacije znatno izboljšata učinkovitost, natančnost in hitrost analize HPLC. Z uporabo ultrazvočne energije za razbijanje matric in izboljšanje prenosa analitov v topila lahko laboratoriji dosežejo višje izkoristke, krajše čase ekstrakcije in bolj ponovljive analitične rezultate.

Zakaj je priprava vzorca pomembna pri HPLC

V številnih analitičnih delovnih postopkih je matrica vzorca – kot so rastlinski material, biološko tkivo, zemlja ali voda. – vsebuje kompleksne mešanice spojin, ki lahko motijo kromatografsko ločevanje. Zato je potrebna učinkovita priprava vzorca za izolacijo analitov, odstranitev motečih snovi in koncentriranje ciljnih spojin pred vbrizgavanjem v sistem HPLC.
Tradicionalne tehnike ekstrakcije pogosto vključujejo dolgotrajne postopke, velike količine organskih topil in več korakov čiščenja. Te metode lahko vnašajo spremenljivost, povečujejo operativne stroške in podaljšujejo skupni čas analize.
Ultrazvočna priprava vzorcev je učinkovita alternativa. Sonikacija v tekoči medij vnaša visokofrekvenčno akustično energijo, pri čemer nastanejo mikroskopski kavitacijski mehurčki. Ko ti mehurčki razpadejo, ustvarijo lokalizirane strižne sile in učinke mikromešanja, ki porušijo trdne matrice in pospešijo prenos mase. Ta proces bistveno poveča učinkovitost ekstrakcije.

UIP400MTP visoko zmogljiv zvočnik s stojalom za epruvete za viale za avtomatski vzorčevalnik

Znanstveni dokazi: Sonikacija izboljša analitsko učinkovitost

Več recenziranih študij je pokazalo prednosti ultrazvočne ekstrakcije v delovnih postopkih HPLC.
Pri metodi, razviti za spremljanje ostankov pesticidov v vodnih vzorcih, se je na primer za določanje koncentracij pesticida karbarila uporabljala sonikacija v kombinaciji z analizo LC-MS/MS. Pri tem pristopu so bili vzorci vode pred kromatografsko analizo ekstrahirani z acetonitrilom z ultrazvočno obdelavo. Metoda je dosegla dobro analitično učinkovitost, vključno z izkoristki med 89,53 % in 101,72 %, kar potrjuje natančnost in zanesljivost postopka ultrazvočne priprave vzorcev.
Ultrazvočna ekstrakcija je omogočila učinkovit prenos analitov iz vodne matrice v organsko topilo, kar je zmanjšalo porabo topila in odpravilo potrebo po obsežnih postopkih čiščenja. Validirana analitska metoda je pokazala odlično linearnost, natančnost in meje kvantifikacije, kar je poudarilo učinkovitost sonikacije v sodobnih kromatografskih delovnih postopkih. (prim. Roudani et al., 2018)
V drugi študiji je bila za določanje oleuropeina v oljčnih listih z uporabo analize HPLC uvedena disperzija v trdni fazi z ultrazvočno asistenco (UA-MSPD). Pri tej tehniki sta bila rastlinski prah in sorbent zmešana, nato pa med elucijo izpostavljena ultrazvočnim valovom. Ultrazvok je povečal desorpcijo analita s površine sorbenta in hkrati izboljšal ekstrakcijo iz matrice vzorca. (prim. Rashidipour in Heydari, 2018)

Optimiziran ultrazvočni postopek je prinesel pomembne analitične izboljšave, vključno z:

• Linearne umeritvene krivulje z R² = 0,9979
• Meje zaznavnosti do 0,03 µg mL-¹
• Stopnje okrevanja med 90,2 % in 96,7 %

Ti rezultati potrjujejo, da ekstrakcija z ultrazvokom ne le pospeši pripravo vzorca, temveč tudi poveča izkoristek ekstrakcije v primerjavi s klasičnimi tehnikami disperzije trdne faze v matrici.

Ključne prednosti ultrazvočne priprave vzorcev za HPLC

Vedno večje uvajanje ultrazvočne ekstrakcije v analitskih laboratorijih je posledica več merljivih koristi.

1. Večja učinkovitost ekstrakcije
   Akustična kavitacija razbije trdne matrice in izboljša penetracijo topila. To izboljša sproščanje analitov in poveča stopnjo izkoristka, zlasti pri spojinah v sledovih v kompleksnih vzorcih.
2. Krajši čas priprave vzorca
   Z ultrazvočno ekstrakcijo lahko pripravo vzorca pogosto zaključite v nekaj sekundah ali minutah. Optimizirani parametri ultrazvočne ekstrakcije v UA-MSPD so na primer dosegli učinkovito obnovo analitov v približno 30 sekundah sonikacije, kar dokazuje, kako močno je mogoče pospešiti delovne postopke analize.
3. Manjša poraba topil
   Ker ultrazvok pospešuje prenos mase, so običajno potrebne manjše količine topila. Manjša poraba topil izboljšuje trajnost laboratorija in znižuje stroške poslovanja.
4. Izboljšana ponovljivost
   Enakomerna porazdelitev ultrazvočne energije zagotavlja dosledno prekinitev in ekstrakcijo vzorca v vseh ponovitvah, kar omogoča večjo natančnost analitičnih meritev.
5. Združljivost s sodobnimi kromatografskimi metodami
   Ultrazvočna ekstrakcija se zlahka poveže s sistemi HPLC, UHPLC in LC-MS, zato je primerna za analitična okolja z visoko zmogljivostjo.

HPLC kromatogram fenolnih spojin iz ultrazvočno izoliranega ekstrakta listov Annona muricata z uporabo ultrazvočnega UP400S.
(Študija in grafika: ©Nolasco-González et al., 2022)

Znanstveni pomen za analizno kemijo

Ker analitična kemija stremi k hitrejšim in bolj trajnostnim laboratorijskim praksam, je ultrazvočna priprava vzorcev postala močna tehnologija. Sonikacija podpira razvoj hitrih analitskih metod z manjšo porabo topil, izboljšano učinkovitostjo ekstrakcije in zanesljivimi validacijskimi parametri.
Vse več literature o ultrazvočni ekstrakciji dokazuje, da priprava vzorcev HPLC s pomočjo sonikacije ni le priročna. – gre za znanstveno potrjen pristop, ki izboljšuje analitično učinkovitost. Z združevanjem ultrazvočne ekstrakcije s sodobnimi kromatografskimi tehnikami lahko laboratoriji dosežejo zanesljivo zaznavanje analitov v sledovih v vse bolj zapletenih matricah vzorcev.

Delovni postopki HPLC, izboljšani s sonikacijo

Z nenehnim razvojem analitičnih instrumentov in tehnologij za pripravo vzorcev bo ultrazvočna ekstrakcija verjetno imela še večjo vlogo v kromatografskih laboratorijih. Njena sposobnost racionalizacije delovnih postopkov, izboljšanja kakovosti podatkov in zmanjšanja vpliva na okolje se dobro ujema z razvijajočimi se zahtevami sodobne analitične znanosti.
Za analitične kemike in industrijske laboratorije, ki želijo optimizirati pripravo vzorcev HPLC, je ultrazvočna ekstrakcija preizkušena, razširljiva in znanstveno zanesljiva rešitev. Z vključitvijo sonikacije v rutinske protokole priprave vzorcev lahko laboratoriji bistveno izboljšajo učinkovitost in zanesljivost kromatografske analize.

Projektiranje, izdelava in svetovanje – Kakovost izdelana v Nemčiji

Hielscher ultrazvočni aparati so znani po svojih najvišjih standardih kakovosti in oblikovanja. Robustnost in enostavno upravljanje omogočata nemoteno integracijo naših ultrazvočnih aparatov v industrijske objekte. Težke pogoje in zahtevna okolja zlahka obvladajo Hielscher ultrasonicatorji.

Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visoko zmogljivim ultrazvočnim aparatom z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Seveda so Hielscher ultrazvočni aparati skladni s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

Literatura / Reference