ปรับปรุงการวิเคราะห์ HPLC ด้วยการเตรียมตัวอย่างที่เชื่อถือได้

โครมาโทกราฟีของเหลวสมรรถนะสูง (HPLC) ยังคงเป็นหนึ่งในเทคนิคการวิเคราะห์ที่สำคัญที่สุดสำหรับการระบุชนิดและหาปริมาณสารประกอบในเมทริกซ์ที่ซับซ้อน ตั้งแต่การควบคุมคุณภาพเภสัชภัณฑ์ไปจนถึงการติดตามตรวจสอบสิ่งแวดล้อมและการวิเคราะห์อาหาร วิธี HPLC ได้รับการยอมรับในด้านความไว ความจำเพาะในการเลือกวิเคราะห์ และความสามารถในการทำซ้ำ อย่างไรก็ตาม ความน่าเชื่อถือของข้อมูลโครมาโทกราฟีขึ้นอยู่กับขั้นตอนสำคัญขั้นตอนหนึ่งอย่างมาก นั่นคือการเตรียมตัวอย่างสำหรับ HPLC
งานวิจัยและการเตรียมตัวอย่างตามปกติแสดงให้เห็นว่า การสกัดและการเตรียมตัวอย่างโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ความถูกต้อง และความรวดเร็วของการวิเคราะห์ HPLC ได้อย่างมีนัยสำคัญ การใช้พลังงานอัลตราซาวนด์เพื่อทำลายเมทริกซ์และเพิ่มการถ่ายโอนสารที่ต้องการวิเคราะห์เข้าสู่ตัวทำละลาย ช่วยให้ห้องปฏิบัติการได้การคืนกลับที่สูงขึ้น ใช้เวลาสกัดสั้นลง และได้ผลการวิเคราะห์ที่ทำซ้ำได้ดียิ่งขึ้น

เหตุใดการเตรียมตัวอย่างจึงสำคัญต่อ HPLC

ในกระบวนการวิเคราะห์หลายประเภท เมทริกซ์ของตัวอย่าง – เช่น วัสดุจากพืช เนื้อเยื่อชีวภาพ ดิน หรือน้ำ – มีสารประกอบหลายชนิดผสมกันอย่างซับซ้อน ซึ่งอาจรบกวนการแยกด้วยโครมาโทกราฟี ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเตรียมตัวอย่างอย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อแยกสารที่ต้องการวิเคราะห์ กำจัดสารรบกวน และเพิ่มความเข้มข้นของสารประกอบเป้าหมายก่อนฉีดเข้าสู่ระบบ HPLC
เทคนิคการสกัดแบบดั้งเดิมมักมีขั้นตอนที่ใช้เวลานาน ใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ปริมาณมาก และมีขั้นตอนกำจัดสิ่งรบกวนหลายขั้นตอน วิธีเหล่านี้อาจทำให้เกิดความแปรปรวน เพิ่มต้นทุนการดำเนินงาน และทำให้เวลาวิเคราะห์โดยรวมยาวนานขึ้น
การเตรียมตัวอย่างด้วยอัลตราซาวนด์เป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพ การใช้อัลตราซาวนด์นำพลังงานเสียงความถี่สูงเข้าสู่ตัวกลางของเหลว ทำให้เกิดฟองคาวิเทชันขนาดจุลภาค เมื่อฟองเหล่านี้ยุบตัว จะเกิดแรงเฉือนเฉพาะที่และผลของการผสมระดับจุลภาค ซึ่งทำลายเมทริกซ์ของแข็งและเร่งการถ่ายเทมวล กระบวนการนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการสกัดอย่างมาก

เครื่องอัลตราโซนิก UIP400MTP สำหรับประมวลผลตัวอย่างจำนวนมาก พร้อมชั้นวางหลอดสำหรับขวดตัวอย่างของเครื่องเก็บตัวอย่างอัตโนมัติ

หลักฐานทางวิทยาศาสตร์: การใช้อัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มสมรรถนะการวิเคราะห์

งานวิจัยหลายชิ้นที่ผ่านการประเมินโดยผู้ทรงคุณวุฒิได้แสดงให้เห็นข้อดีของการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ในกระบวนการวิเคราะห์ HPLC
ตัวอย่างเช่น วิธีที่พัฒนาขึ้นเพื่อติดตามตรวจสอบสารกำจัดศัตรูพืชตกค้างในตัวอย่างน้ำ ใช้อัลตราซาวนด์ร่วมกับการวิเคราะห์ LC–MS/MS เพื่อหาความเข้มข้นของสารกำจัดศัตรูพืช carbaryl ในวิธีนี้ ตัวอย่างน้ำถูกสกัดด้วย acetonitrile ภายใต้การใช้อัลตราซาวนด์ก่อนการวิเคราะห์ด้วยโครมาโทกราฟี วิธีดังกล่าวมีสมรรถนะการวิเคราะห์ที่ดีมาก รวมถึงค่าการคืนกลับระหว่าง 89.53% และ 101.72% ซึ่งยืนยันความถูกต้องและความน่าเชื่อถือของขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างด้วยอัลตราซาวนด์
ขั้นตอนการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยให้ถ่ายโอนสารที่ต้องการวิเคราะห์จากเมทริกซ์ที่เป็นน้ำเข้าสู่ตัวทำละลายอินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดการใช้ตัวทำละลาย และทำให้ไม่จำเป็นต้องมีขั้นตอนกำจัดสิ่งรบกวนที่ยุ่งยาก วิธีวิเคราะห์ที่ผ่านการตรวจสอบความใช้ได้แสดงความเป็นเส้นตรง ความเที่ยง และขีดจำกัดการหาปริมาณที่ดีเยี่ยม ซึ่งสะท้อนประสิทธิผลของการใช้อัลตราซาวนด์ในกระบวนการโครมาโทกราฟีสมัยใหม่ (ดู Roudani et al., 2018)
งานวิจัยอีกชิ้นหนึ่งนำเสนอการกระจายเมทริกซ์ในเฟสของแข็งโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย (UA-MSPD) สำหรับการหาปริมาณ oleuropein ในใบมะกอกด้วยการวิเคราะห์ HPLC ในเทคนิคนี้ ผงพืชและวัสดุดูดซับถูกนำมาผสมกัน แล้วสัมผัสกับคลื่นอัลตราซาวนด์ในขั้นตอนการชะ อัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มการคายสารที่ต้องการวิเคราะห์ออกจากผิววัสดุดูดซับ พร้อมทั้งเพิ่มประสิทธิภาพการสกัดจากเมทริกซ์ของตัวอย่าง (ดู Rashidipour and Heydari, 2018)

ขั้นตอนการใช้อัลตราซาวนด์ที่ปรับให้เหมาะสมทำให้สมรรถนะการวิเคราะห์ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ได้แก่:

• กราฟสอบเทียบเชิงเส้นที่มี R² = 0.9979
• ขีดจำกัดการตรวจพบต่ำถึง 0.03 µg mL⁻¹
• อัตราการคืนกลับระหว่าง 90.2% และ 96.7%

ผลลัพธ์เหล่านี้ยืนยันว่า การสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยไม่เพียงเร่งการเตรียมตัวอย่าง แต่ยังเพิ่มผลได้จากการสกัดเมื่อเทียบกับเทคนิคการกระจายเมทริกซ์ในเฟสของแข็งแบบดั้งเดิม

ข้อดีหลักของการเตรียมตัวอย่างด้วยอัลตราซาวนด์สำหรับ HPLC

การใช้การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ที่เพิ่มขึ้นในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์เป็นผลมาจากประโยชน์หลายประการที่วัดได้

1. ประสิทธิภาพการสกัดที่สูงขึ้น
   คาวิเทชันจากคลื่นเสียงทำลายเมทริกซ์ของแข็งและช่วยให้ตัวทำละลายแทรกซึมได้ดีขึ้น จึงเพิ่มการปลดปล่อยสารที่ต้องการวิเคราะห์และเพิ่มอัตราการคืนกลับ โดยเฉพาะสารประกอบระดับร่องรอยในตัวอย่างที่ซับซ้อน
2. ลดเวลาเตรียมตัวอย่าง
   การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์มักสามารถเตรียมตัวอย่างให้เสร็จภายในไม่กี่วินาทีหรือนาที ตัวอย่างเช่น การปรับพารามิเตอร์การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ใน UA-MSPD ให้เหมาะสม ทำให้คืนกลับสารที่ต้องการวิเคราะห์ได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยการใช้อัลตราซาวนด์ประมาณ 30 วินาที แสดงให้เห็นว่าสามารถเร่งกระบวนการวิเคราะห์ได้มากเพียงใด
3. ลดการใช้ตัวทำละลาย
   เนื่องจากอัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มการถ่ายเทมวล จึงมักใช้ตัวทำละลายในปริมาณน้อยลง การลดการใช้ตัวทำละลายช่วยเพิ่มความยั่งยืนของห้องปฏิบัติการและลดต้นทุนการดำเนินงาน
4. เพิ่มความสามารถในการทำซ้ำ
   การกระจายพลังงานอัลตราซาวนด์อย่างสม่ำเสมอทำให้การทำลายตัวอย่างและการสกัดในตัวอย่างซ้ำมีความสอดคล้องกัน ส่งผลให้การวัดเชิงวิเคราะห์มีความเที่ยงดียิ่งขึ้น
5. ความเข้ากันได้กับวิธีโครมาโทกราฟีสมัยใหม่
   การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ผสานเข้ากับระบบ HPLC, UHPLC และ LC-MS ได้ง่าย จึงเหมาะกับงานวิเคราะห์ที่ต้องประมวลผลตัวอย่างจำนวนมาก

โครมาโทแกรม HPLC ของสารประกอบฟีนอลิกจากสารสกัดใบ Annona muricata ที่แยกด้วยอัลตราซาวนด์โดยใช้เครื่องอัลตราโซนิก UP400S
(งานวิจัยและภาพกราฟิก: ©Nolasco-González et al., 2022)

ความสำคัญทางวิทยาศาสตร์ต่อเคมีวิเคราะห์

เมื่อเคมีวิเคราะห์มุ่งสู่แนวปฏิบัติในห้องปฏิบัติการที่รวดเร็วและยั่งยืนมากขึ้น การเตรียมตัวอย่างด้วยอัลตราซาวนด์จึงกลายเป็นเทคโนโลยีสำคัญที่ช่วยให้บรรลุเป้าหมายดังกล่าว การใช้อัลตราซาวนด์สนับสนุนการพัฒนาวิธีวิเคราะห์ที่รวดเร็ว ใช้ตัวทำละลายน้อยลง มีประสิทธิภาพการสกัดดีขึ้น และมีพารามิเตอร์การตรวจสอบความใช้ได้ที่น่าเชื่อถือ
วรรณกรรมเกี่ยวกับการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ที่เพิ่มขึ้นแสดงให้เห็นว่า การเตรียมตัวอย่าง HPLC โดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยไม่ได้เป็นเพียงการเพิ่มความสะดวก – แต่เป็นแนวทางที่ผ่านการตรวจสอบทางวิทยาศาสตร์แล้วว่าช่วยเพิ่มสมรรถนะการวิเคราะห์ การผสานการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์เข้ากับเทคนิคโครมาโทกราฟีสมัยใหม่ช่วยให้ห้องปฏิบัติการตรวจพบสารที่ต้องการวิเคราะห์ระดับร่องรอยได้อย่างน่าเชื่อถือในเมทริกซ์ของตัวอย่างที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น

กระบวนการวิเคราะห์ HPLC ที่เสริมประสิทธิภาพด้วยอัลตราซาวนด์

ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเครื่องมือวิเคราะห์และเทคโนโลยีการเตรียมตัวอย่าง การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์มีแนวโน้มที่จะมีบทบาทมากยิ่งขึ้นในห้องปฏิบัติการโครมาโทกราฟี ความสามารถในการทำให้กระบวนการทำงานคล่องตัว เพิ่มคุณภาพข้อมูล และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม สอดคล้องอย่างดีกับข้อกำหนดที่เปลี่ยนแปลงไปของวิทยาศาสตร์การวิเคราะห์สมัยใหม่
สำหรับนักเคมีวิเคราะห์และห้องปฏิบัติการอุตสาหกรรมที่ต้องการปรับการเตรียมตัวอย่าง HPLC ให้เหมาะสม การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์เป็นโซลูชันที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว ขยายขนาดได้ และมีความน่าเชื่อถือทางวิทยาศาสตร์ การผสานการใช้อัลตราซาวนด์เข้ากับขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างตามปกติช่วยให้ห้องปฏิบัติการเพิ่มทั้งประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของการวิเคราะห์ด้วยโครมาโทกราฟีได้อย่างมีนัยสำคัญ

การออกแบบ การผลิต และการให้คำปรึกษา – คุณภาพที่ผลิตในเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักดีในด้านมาตรฐานคุณภาพและการออกแบบระดับสูงสุด ความทนทานและการใช้งานที่ง่ายช่วยให้ผสานเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับสถานประกอบการอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher รับมือกับสภาวะที่รุนแรงและสภาพแวดล้อมที่ต้องการสมรรถนะสูงได้อย่างง่ายดาย

Hielscher Ultrasonics เป็นบริษัทที่ได้รับการรับรอง ISO และให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงที่ใช้เทคโนโลยีล้ำสมัยและใช้งานง่าย แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นไปตามข้อกำหนด CE และตรงตามข้อกำหนดของ UL, CSA และ RoHs

วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง

• M. Rashidipour and R. Heydari (2018): Ultrasonic-Assisted Matrix Solid-Phase Dispersion and High-Performance Liquid Chromatography as an Improved Methodology for Determination of Oleuropein from Olive Leaves. Analytical and Bioanalytical Chemistry Research 52, 2018. 307-316.
• Roudani, A.; Rachid, Mamouni; Nabil, Saffaj; Laknifli, A.; Gharby, Said; Noureddine, El Baraka; Bakka, Abdelhamid; Abdellah, Faouzi (2018): Method validation in the determination of Carbaryl pesticide in water samples using sonication and liquid chromatography-tandem mass spectrometry. JMES 8 (7), 2017. 2409-2420.
• Bimakr M., Ganjloo A., Zarringhalami S., Ansarian E. (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 2017 Nov 30;26(6):1481-1490.