Polimery z nadrukiem molekularnym

Nowym podejściem w ekstrakcji do fazy stałej (z ang. solid phase extraction, SPE) jest wykorzystanie, jako sorbentów, polimerów z nadrukiem molekularnym (z ang. molecularly imprinted polymer, MIP). Ich kształt jest tak zaprojektowany, aby wykazywały wysoką selektywność w stosunku do pożądanego analitu, nawet w roztworach zawierających liczne związki chemiczne. Proces syntezy polimerów obejmuje reakcję kopolimeryzacji monomeru, którego zadaniem jest interakcja z analitem oraz monomeru sieciującego. MIP-y nazywane są inaczej polimerami z odciskiem molekularnym. Swoisty „odcisk” wytwarzany jest w obecności analitu bądź jego bliskiej pochodnej (cząsteczki szablonu). Otrzymany polimer z nadrukiem molekularnym jest sproszkowywany, a po wyodrębnieniu cząstek o żądanej wielkości – upakowywany do wkładów SPE. MIP-y są chętnie wybierane ze względu na wysoką stabilność, z góry określoną zdolność rozpoznawania, a dzięki temu – możliwość uzyskania wysokiego stopnia wzbogacenia i selektywności. Ponadto są adekwatne w przypadku stosowania szerokiej gamy rozpuszczalników. Ze względu na wysoką selektywność chętnie stosowane są w oznaczeniach śladowych ilości składników. Sorbenty oparte na polimerach z nadrukiem molekularnym stosuje się m.in. do oznaczania jonów metali, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) czy antybiotyków.

Ekstrakcja w zgodzie z zasadami zielonej chemii

Rodzaj zastosowanego sorbentu w SPE odgrywa kluczową rolę. Poszukując nowych rozwiązań, podejmowane są starania, aby spełniały one założenia zielonej chemii, czyli ograniczały szkodliwy wpływ na środowisko naturalne. Ciekawym rozwiązaniem w procedurach ekstrakcji do fazy stałej jest wykorzystanie naturalnych sorbentów. Przykładem takiego materiału jest np. korek. Zastosowano go m.in. w celu wzbogacenia wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych Opracowano także wysokowydajną metodą ekstrakcji SPE na bazie korka umożliwiającą jednoczesną analizę pestycydów i WWA. Bawełna to kolejny przykład naturalnego sorbentu. Włókno bawełniane z powodzeniem może służyć do absorbowania jonów metali, WWA czy glikopeptydów. W literaturze można znaleźć informacje również o ziemi okrzemkowej jako skutecznym środku oczyszczającym. Sorbenty na bazie diatomitu stosowano m.in. do wykrywania substancji zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego. Ciekawą propozycją jest korzystanie w SPE z ziarna pyłku sosny. Do jego zalet należy zaliczyć szeroką dostępność oraz stabilny skład. Ponadto wykazuje jednorodność rozmiaru wynoszącą około kilkudziesięciu mikronów.

Ekstrakcja do fazy stałej typu pipette-tips   

PT-SPE (z ang. pipette-tips SPE) to wyjątkowa odmiana ekstrakcji do fazy stałej. W ostatnich latach technika ta jest prężnie rozwijana i modernizowana. Zminiaturyzowana procedura izolacji analitów wykorzystuje urządzenia powszechnie stosowane w laboratoriach – pipety automatyczne. Głównym elementem w PT-SPE jest wykonana z tworzywa końcówka zawierająca materiał sorpcyjny. Wygląda analogicznie, jak tradycyjne końcówki do pipet automatycznych, jednak wypełniona jest sorbentem i wyposażona w szczelinę zlokalizowaną przy zakończeniu. Taki układ umożliwia wydostanie się cieczy na zewnątrz oraz jednoczesne zatrzymanie analitów na sorbencie. Takie rozwiązanie ma szereg zalet. Przede wszystkim pozwala na operowanie małymi objętościami próbek, bez ryzyka ich utraty. Brak konieczności stosowania filtrów pozwala wyeliminować objętości martwe, a niewielka ilość stosowanego sorbentu – znaczne ograniczyć zużycie rozpuszczalników.

Analiza procesów biochemicznych z wykorzystaniem SPME

Mikroekstrakcja do fazy stacjonarnej (z ang. solid phase microextraction, SPME), będąca odmianą klasycznej SPE, otwiera nowe ścieżki badań procesów biochemicznych. Za pomocą SPME możliwe staje się wychwytywanie metabolitów w sposób kontrolowany z próbek złożonych układów biologicznych. Bez wątpienia dzięki temu duża ilość badań mogłaby skorzystać z uzupełniających informacji, jakie może dostarczyć technika mikroekstrakcji, w odniesieniu do danych uzyskanych za pomocą tradycyjnych metod przygotowania próbek. Przydatność SPME do izolacji szerokiego zakresu metabolitów otwiera również nowe ścieżki dla zastosowań szybkiego profilowania opartych na SPME. Konieczne są jednak dalsze prace, aby w pełni wykazać i potwierdzić skuteczność SPME w badaniach metabolomiki nieukierunkowanej. Ważnym aspektem są porównania z innymi metodami ekstrakcji i przygotowania próbek, a także skonfrontowanie rodzaju informacji naukowych uzyskanych tymi technikami. Co więcej, w oparciu o możliwości SPME w zakresie ekstrakcji lipidów, połączenia tej techniki mikroekstrakcji ze strategią lipidomiki stwarza szansę na rozwój nowych platform mających na celu ułatwienie analizy tkanek. Inne kierunki rozwoju obejmują m.in. połączenie SPME z bardziej czułą i zaawansowaną aparaturą oraz rozwój nowych próbników mających na celu ułatwienie obsługi, przekształcając tą technikę w coraz bardziej wszechstronną.