Покращуйте ВЕРХ-аналіз завдяки надійній підготовці зразків
Високоефективна рідинна хроматографія (ВЕРХ) залишається одним з найважливіших аналітичних методів для ідентифікації та кількісного визначення сполук у складних матрицях. Від фармацевтичного контролю якості до екологічного моніторингу та аналізу харчових продуктів - методи ВЕРХ цінують за їхню чутливість, селективність і відтворюваність. Однак надійність хроматографічних даних значною мірою залежить від одного важливого етапу: підготовки зразків для ВЕТШХ.
Research and sample prep routines demonstrate that sonication-assisted extraction and sample preparation significantly improve the efficiency, accuracy, and speed of HPLC analysis. By using ultrasonic energy to disrupt matrices and enhance analyte transfer into solvents, laboratories can obtain higher recoveries, shorter extraction times, and more reproducible analytical results.
Чому підготовка зразків важлива в ВЕРХ
У багатьох аналітичних робочих процесах матриця зразків – наприклад, рослинний матеріал, біологічна тканина, ґрунт або вода – містить складні суміші сполук, які можуть заважати хроматографічному розділенню. Тому необхідна ефективна підготовка зразків для виділення аналітів, видалення речовин, що заважають, і концентрування цільових сполук перед введенням в систему ВЕРХ.
Традиційні методи екстракції часто передбачають тривалі процедури, великі об'єми органічних розчинників і кілька етапів очищення. Ці методи можуть вносити варіабельність, збільшувати операційні витрати і збільшувати загальний час аналізу.
Ефективною альтернативою є ультразвукова підготовка зразків. Ультразвукова обробка вводить високочастотну акустичну енергію в рідке середовище, створюючи мікроскопічні кавітаційні бульбашки. Коли ці бульбашки руйнуються, вони генерують локалізовані сили зсуву та ефекти мікроперемішування, які руйнують тверді матриці та прискорюють масообмін. Цей процес значно підвищує ефективність екстракції.
UIP400MTP високопродуктивний звуковий апарат зі штативом для пробірок для автосамплерів
Наукові докази: Ультразвукова обробка покращує аналітичні показники
Кілька рецензованих досліджень продемонстрували переваги ультразвукової екстракції в робочих процесах ВЕРХ.
Наприклад, метод, розроблений для моніторингу залишків пестицидів у зразках води, використовував ультразвукову обробку в поєднанні з аналізом ЖХ-МС/МС для визначення концентрацій карбарилових пестицидів. У цьому підході зразки води екстрагували ацетонітрилом за допомогою ультразвукової обробки перед хроматографічним аналізом. Метод показав високі аналітичні результати, включаючи вилучення від 89,53% до 101,72%, що підтверджує точність і надійність процедури ультразвукової пробопідготовки.
Етап ультразвукової екстракції дозволив ефективно переносити аналітичну речовину з водної матриці в органічний розчинник, зменшуючи споживання розчинника та усуваючи потребу в обширних процедурах очищення. Перевірений аналітичний метод продемонстрував відмінну лінійність, точність і межі кількісного визначення, що підкреслює ефективність ультразвукової обробки в сучасних хроматографічних робочих процесах. (див. Roudani та ін., 2018)
В іншому дослідженні для визначення олеуропеїну в оливкових листках за допомогою ВЕРХ-аналізу використовували матричну твердофазну дисперсію з ультразвуковою підтримкою (UA-MSPD). У цій методиці рослинний порошок і матеріал сорбенту змішували, а потім піддавали впливу ультразвукових хвиль на етапі елюювання. Ультразвук посилює десорбцію аналіту з поверхні сорбенту, одночасно покращуючи екстракцію з матриці зразка. (див. Rashidipour and Heydari, 2018)
Оптимізована ультразвукова процедура дала значні аналітичні покращення, в тому числі:
- Лінійні калібрувальні криві з R² = 0,9979
- Межі виявлення від 0,03 мкг/мл-¹
- Коефіцієнт відновлення від 90,2% до 96,7%.
Ці результати підтверджують, що екстракція за допомогою ультразвуку не тільки прискорює підготовку зразків, але й збільшує вихід екстракту порівняно з класичними методами матричної твердофазної дисперсії.
Зондовий магнітофон UP200St для пробопідготовки зразків ВЕРХ
Ключові переваги ультразвукової підготовки зразків для ВЕРХ
Зростаюче застосування ультразвукової екстракції в аналітичних лабораторіях зумовлене кількома вимірними перевагами.
- Вища ефективність вилучення
Акустична кавітація руйнує тверді матриці і покращує проникнення розчинника. Це покращує виділення аналіту і збільшує швидкість вилучення, особливо для сполук на рівні слідів у складних зразках. - Скорочення часу на підготовку зразка
Ультразвукова екстракція часто може завершити підготовку зразка протягом декількох секунд або хвилин. Наприклад, оптимізовані параметри ультразвукової екстракції в UA-MSPD дозволили досягти ефективного вилучення аналіту приблизно за 30 секунд обробки ультразвуком, демонструючи, наскільки значно можуть бути прискорені робочі процеси аналізу. - Менша витрата розчинника
Оскільки ультразвук посилює масообмін, зазвичай потрібні менші об'єми розчинника. Зменшення використання розчинників покращує екологічність лабораторії та знижує експлуатаційні витрати. - Покращена відтворюваність
Рівномірний розподіл ультразвукової енергії забезпечує послідовне руйнування і екстракцію зразка в усіх реплікаціях, що призводить до кращої точності аналітичних вимірювань. - Сумісність із сучасними хроматографічними методами
Ультразвукова екстракція легко інтегрується з системами ВЕРХ, ВЕТШХ і РХ-МС, що робить її придатною для високопродуктивних аналітичних середовищ.
ВЕРХ-хроматограма фенольних сполук з ультразвуково виділеного екстракту листя Annona muricata за допомогою ультразвукового апарату UP400S.
(Дослідження та графіка: ©Ноласко-Гонсалес та ін., 2022)
Практичні ультразвукові рішення для підготовки зразків для ВЕРХ
For laboratories implementing ultrasonic extraction, Hielscher sonicators provide precise control over parameters such as amplitude, time, and pulse mode. Therefore, Hielscher lab sonicators are particularly suitable for analytical laboratories.
Виберіть найбільш підходящий лабораторний сокатор для ваших зразків ВЕРХ
| Модель сонікатора | Переваги для ВЕРХ | Найкраще використовувати в ВЕРХ для пробопідготовки зразків |
| VialTweeter Багатотрубний звуковий апарат |
- Одночасна ультразвукова обробка до 10 герметичних флаконів з ідентичною ультразвуковою енергією - Стерильність: відсутність перехресного забруднення, оскільки зразки залишаються закритими - Висока відтворюваність умов екстракції в різних партіях - Ефективна кавітація для аналітичних зразків малого об'єму |
- Високопродуктивна підготовка зразків навколишнього середовища, харчових продуктів або фармацевтичних препаратів - Виділення слідів аналіту перед аналізом ВЕРХ, УЕРХ або ЖХ-МС - Стандартизовані робочі процеси, що вимагають ідентичної обробки декількох зразків |
| Мікропланшетний ультразвуковий апарат UIP400MTP |
- Безконтактна ультразвукова обробка цілих мікропланшетів (96-лункові, 384-лункові формати) - Рівномірний розподіл ультразвукової енергії по всіх свердловинах - Забезпечує автоматизацію та роботизовану інтеграцію для аналітичних робочих процесів - Висока пропускна здатність з точним контролем амплітуди і часу ультразвукової обробки |
- Високопродуктивні робочі процеси скринінгу в УЕРХ - Бібліотеки фармацевтичних сполук та підготовка зразків для метаболоміки - Екстракція на основі пластин для аналітичних трубопроводів ВЕТШХ або ВЕТШХ |
| Лабораторні ультразвукові прилади з мікронаконечником (пряма ультразвукова обробка) |
- Максимальна інтенсивність ультразвуку для ефективного руйнування матриці - Дуже швидке вилучення аналітів з твердих, в'язких або гетерогенних зразків - Регульовані амплітудні та імпульсні параметри для оптимізації умов екстракції - Висока енергія кавітації покращує вилучення аналіту та вихід екстракту |
- Екстракція зі складних матриць, таких як рослинна тканина, зразки харчових продуктів або полімерів - Гомогенізація перед SPE, фільтрацією або екстракцією рідина-рідина - Розробка методу підготовки зразків для ультразвукової ВЕРХ |
| Кугорн (“високоінтенсивна ванна” для склянок і пробірок) |
- Непряма ультразвукова обробка запобігає забрудненню зонда - Рівномірне ультразвукове поле для декількох пробірок одночасно - Ідеально підходить для стерильних, небезпечних або летючих зразків, які повинні залишатися закритими - Спрощує обробку, зберігаючи при цьому потужну енергію кавітації |
- Паралельна екстракція декількох зразків ВЕРХ у герметичних центрифужних пробірках - Підготовка біологічних, фармацевтичних або екологічних зразків - Робочі процеси, де потрібна непряма ультразвукова обробка без забруднення |
Наукове значення для аналітичної хімії
Оскільки аналітична хімія рухається до більш швидких і стійких лабораторних практик, ультразвукова підготовка зразків стала потужною допоміжною технологією. Ультразвукова обробка підтримує розробку швидких аналітичних методів з меншим споживанням розчинника, покращеною ефективністю екстракції та надійними параметрами валідації.
Зростаючий обсяг літератури про ультразвукову екстракцію демонструє, що підготовка зразків ВЕРХ за допомогою ультразвукової обробки - це не просто зручність – це науково обґрунтований підхід, який підвищує ефективність аналізу. Поєднуючи ультразвукову екстракцію з сучасними хроматографічними методами, лабораторії можуть досягти надійного виявлення слідів аналітів у все більш складних матрицях зразків.
Робочі процеси ВЕРХ, розширені ультразвуком
З постійним розвитком аналітичного обладнання та технологій підготовки зразків, ультразвукова екстракція, ймовірно, відіграватиме ще більшу роль у хроматографічних лабораторіях. Її здатність оптимізувати робочі процеси, покращити якість даних і зменшити вплив на навколишнє середовище добре узгоджується з вимогами сучасної аналітичної науки, що постійно змінюються.
Для аналітичних хіміків та промислових лабораторій, які прагнуть оптимізувати підготовку зразків ВЕРХ, ультразвукова екстракція пропонує перевірене, масштабоване та науково обґрунтоване рішення. Інтегруючи ультразвукову обробку в рутинні протоколи підготовки зразків, лабораторії можуть значно підвищити ефективність і надійність хроматографічного аналізу.
Проектування, виробництво та консалтинг – Якість зроблено в Німеччині
Ультразвукові апарати Hielscher добре відомі своїми найвищими стандартами якості та дизайну. Надійність і простота експлуатації дозволяють плавно інтегрувати наші ультразвукові апарати в промислові об'єкти. З важкими умовами та вимогливими умовами легко справляються ультразвукові апарати Hielscher.
Hielscher Ultrasonics є сертифікованою компанією ISO і приділяє особливу увагу високопродуктивним ультразвуковим апаратам, які відрізняються найсучаснішими технологіями та зручністю для використання. Звичайно, ультразвукові апарати Hielscher відповідають вимогам CE та відповідають вимогам UL, CSA та RoHs.
Література / Список літератури
- 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.
Поширені запитання
Що таке ВЕРХ?
Високоефективна рідинна хроматографія (ВЕРХ) - це метод аналітичного розділення, який використовується для ідентифікації, кількісного визначення та очищення компонентів у суміші. У ВЕРХ рідка рухома фаза під високим тиском переносить розчинені аналітичну речовину через колонку, заповнену нерухомою фазою. Різниця у взаємодії між аналітами, нерухомою і рухомою фазами призводить до того, що сполуки розділяються під час проходження через колонку. Детектори, такі як ультрафіолетовий, флуоресцентний або мас-спектрометричний, вимірюють відокремлені сполуки, що дозволяє проводити точний якісний і кількісний аналіз.
Які існують види рідинної хроматографії?
Рідинну хроматографію можна класифікувати відповідно до механізму розділення, який використовується між аналітом, нерухомою фазою та рухомою фазою. Найпоширенішими типами є оберненофазна хроматографія, де неполярна нерухома фаза розділяє сполуки на основі гідрофобних взаємодій; нормально-фазна хроматографія, яка використовує полярну нерухому фазу і розділяє сполуки відповідно до полярності; іонообмінна хроматографія, де заряджені нерухомі фази розділяють аналіти на основі іонних взаємодій; і хроматографія з виключенням розміру, яка розділяє молекули відповідно до їх гідродинамічного розміру і молекулярної маси. Додаткові спеціалізовані методи включають афінну хроматографію і хроматографію гідрофільної взаємодії (HILIC), які спрямовані на специфічні молекулярні взаємодії або полярні сполуки.
Які віали використовуються для ВЕРХ?
Для ВЕТШХ-аналізу зазвичай використовують невеликі скляні або полімерні віали, призначені для зберігання підготовлених зразків перед введенням в хроматографічну систему. Найпоширенішим форматом є 2-мл віал для автосамплера, який сумісний з більшістю ВЕРХ-автосамплерів. Ці віали зазвичай виготовляються з боросилікатного скла для забезпечення хімічної стійкості і мінімальної взаємодії з розчинниками і аналітами. Залежно від типу зразка, віали можуть містити вкладиші для малих об'ємів зразків, гвинтові або обтискні кришки, а також перегородки з таких матеріалів, як ПТФЕ/силікон, для збереження цілісності зразка.
Що таке віали для автосамплерів?
Віали для автодозаторів - це спеціалізовані контейнери для зразків, призначені для автоматизованих систем інжекції в приладах ВЕРХ і УЕРХ. Вони містять підготовлений розчин зразка і поміщаються в лоток автоподатчика приладу, звідки система автоматично відбирає певний об'єм для введення в хроматографічну колонку. Віали для автосемплерів виготовляються з точними розмірами, щоб забезпечити сумісність з роботизованими пробовідбірними голками і мінімізувати випаровування, забруднення або адсорбцію зразка. Їх конструкція дозволяє проводити відтворюваний, високопродуктивний аналіз в сучасних хроматографічних лабораторіях.
Які етапи ВЕРХ?
Типовий робочий процес високоефективної рідинної хроматографії (ВЕРХ) складається з декількох послідовних етапів, які забезпечують надійне розділення і виявлення аналітів.
- Спочатку виконується підготовка зразка для розчинення аналіту, видалення твердих частинок і часто для екстракції або концентрації цільових сполук з матриці зразка. Цей етап може включати фільтрацію, розведення або екстракцію, наприклад, ультразвукову екстракцію, екстракцію твердою фазою або екстракцію рідиною-рідиною.
- Потім підготовлений зразок поміщають у ВЕРХ-віалу і завантажують в автосемплер. Автосемплер вводить точний об'єм зразка в рухому фазу, що рухається.
- Потім стадія подачі рухомої фази транспортує введений зразок через систему за допомогою насоса високого тиску. Рухома фаза переносить аналітичну рідину через хроматографічну колонку з контрольованою швидкістю потоку.
- Усередині хроматографічної колонки відбувається розділення. Колонка містить нерухому фазу, як правило, упаковані частинки з певними хімічними властивостями. Коли аналіти проходять через колонку, вони по-різному взаємодіють зі стаціонарною і рухомою фазами, що призводить до їх елюювання в різний час.
- Після розділення сполуки проходять через детектор, наприклад, ультрафіолетовий, флуоресцентний або мас-спектрометричний детектор. Детектор вимірює наявність і концентрацію елюйованих сполук і перетворює сигнал в електронні дані.
- Нарешті, збір та аналіз даних виконується за допомогою хроматографічного програмного забезпечення. Система генерує хроматограму, на якій піки відповідають окремим сполукам. Час утримування піків допомагає ідентифікувати аналітичну речовину, а площа або висота піків дозволяє кількісно визначити її концентрацію.
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори з Лабораторії до промислові розміри.