Việc lựa chọn pha tĩnh cho quy trình chiết SPE (Solid Phase Extraction) thường phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mẫu cần xử lý, mục đích của phân tích, tính chất của chất pha tĩnh, và điều kiện thực hiện. Trong phần trước, Thái Dương Solution đã chia sẻ cho các bạn một số kiến thức liên quan tới kỹ thuật vi chiết pha rắn SPE. Phần này sẽ giới thiệu thêm 1 số vật liệu SPE phục vụ cho các mục đích phân tích khác nhau. 

Các bước thực hiện kỹ thuật vi chiết pha rắn (SPE)

Bước 1: Tiền xử lý mẫu (ví dụ: pha loãng, điều chỉnh pH)

Bước 2: Cân bằng cartridge (cho nước hoặc dung môi chảy qua cartridge)

Bước 3: Tải mẫu

Bước 4: Rửa giải các thành phần

Kỹ thuật SPE bắt đầu từ bước cân bằng cartridge (Bước 2). Ở bước này, ta dùng dung môi giống với loại có trong nền mẫu muốn phân tích để rửa cartridge. Đối với mẫu lỏng, ta cần chọn dung môi lỏng, ví dụ như nước cho bước cân bằng. Sau khi đã cân bằng cartridge sẽ đến bước tải mẫu. Lượng mẫu tải qua phụ thuộc vào loại cartridge sử dụng. Cartridge có thể được đặt trong môi trường chân không nhằm tăng khả năng phân tách. Việc phân tách cũng có thể diễn ra nhờ trọng lực nhưng sẽ tốn nhiều thời gian hơn. Khi chất phân tích đã hấp phụ trên vật liệu, có thể tráng cartridge bằng 100% H2O nhằm loại bỏ hoàn toàn chất không lưu giữ. Sau đó, tiếp tục tráng cartridge với tỷ lệ tăng dần (ví dụ: 5%, 10%, 20%, 100%) dung môi hữu cơ, chẳng hạn như isopropanol nhằm loại rửa giải các hợp chất với độ phân cực tăng dần.

Lựa chọn vật liệu SPE phù hợp

Cartridge/ cột được dùng trong kỹ thuật vi chiết pha rắn truyền thống. Cartridge được cấu thành từ đa dạng các loại pha tĩnh, phân tách dựa trên tính chất hóa học của chất phân tích. Thông thường, kim tiêm y tế được nhồi lượng nhỏ chất hấp phụ (thường < 1 gam). Tuy nhiên, vẫn có loại cartridge lên đến 10g trên thị trường. Vật liệu được nhồi trong vật chứa có hình dáng như cột HPLC. Đường kính vật liệu thường khoảng 40 µm, lớn hơn hạt nhồi trong cột HPLC. Hiệu quả khi dùng SPE không quan trọng bằng giá cả, do đó vật liệu nhồi thường có hình dạng bất thường thay vì hình cầu. Nhìn chung, các nguyên tắc lựa chọn pha phân tách và phương pháp dùng trong kỹ thuật SPE cũng giống với LC và HPLC. Pha tĩnh thường là vật liệu silica đã được biến tính với một nhóm chức cụ thể.

SPE dạng đĩa được dùng phổ biến trong xử lý mẫu lượng lớn. Các đĩa này giống màng lọc nhưng khác ở chỗ chúng có các hạt hấp phụ gắn màng PTFE hay chất nền sợi thủy tinh. Đĩa có dạng phẳng với độ dày khoảng 1 mm hoặc nhỏ hơn, đường kính vào khoảng 4 dến 96 mm. Vật liệu nhồi chiếm tới 60 hay 90& tổng khối lượng màng lọc. Đĩa có đường kính nhỏ cho tốc độ dòng chảy cao hơn và chiết tách nhanh hơn so với cartridge. Ví dụ, 1 lít nước sạch cho thể tải qua đĩa 45 mm trong vòng 20 phút nhưng cần 1 hay 2 giờ khi dùng cartridge 15 mm x 18 mm.

Solid phase microextraction (SPME) là một dạng vi chiết pha rắn dùng vật liệu silica dạng sợi nung phối trộn với 1 polymer như trong pha tĩnh của GC. Sợi này thay thế pít-tông của 1 ống tiêm micro. Khi nhúng vật liệu vào dung dịch nước có chứa chất hữu cơ vi lượng cần phân tích. Các chất hữu cơ sẽ khuếch tán và tạo thành 1 lớp phủ cao phân tử trên sợi. Sự đối lưu sẽ đẩy nhanh quá trình khuếch tán. Sau 1 thời gian, sợi được lấy ra khỏi dung dịch và đưa vào van tiêm hệ sắc ký khí, lúc này nhờ nhiệt độ các chất phân tích sẽ giải hấp. Ngoài ra, sợi này cũng được đặt trong van tiêm của HPLC, nơi các chất phân tích được rửa giải bằng dung môi pha động hoặc dung môi khác.

Một số bước và yếu tố cần xem xét khi lựa chọn pha tĩnh cho chiết SPE

1. Tính chất của mẫu:

Xác định các tính chất của mẫu như pH, độ phân cực, hoặc loại chất phân tích để lựa chọn pha tĩnh phù hợp. Ví dụ, nếu mẫu là một hợp chất không phân cực, bạn có thể sử dụng pha tĩnh có tính chất kị nước (hydrophobic). 

* Một số vật liệu hấp phụ kị nước (hydrophobic) phổ biến: 

C18 (Octadecyl Silane): C18 là một trong những vật liệu hấp phụ hydrophobic phổ biến nhất trong SPE. Nó thường được sử dụng để tách và thu nhận các hợp chất không phân cực từ mẫu.

C8 (Octyl Silane): Tương tự như C18, C8 cũng là một loại vật liệu hấp phụ hydrophobic được sử dụng để tách các hợp chất không phân cực, nhưng có kích thước hạt nhỏ hơn, có thể cung cấp một lựa chọn linh hoạt hơn trong một số trường hợp.

C4 (Butyl Silane): C4 là một vật liệu hấp phụ hydrophobic khá nhạy cảm và thường được sử dụng cho việc tách các hợp chất nhỏ có tính chất không phân cực.

Pha tĩnh silica gel (non-endcapped): Silica gel không được endcapped có thể cung cấp một sự lựa chọn hydrophobic nhưng đồng thời cũng cho phép tương tác với các phân tử không phân cực thông qua các tương tác Van der Waals.

Pha tĩnh polystyrene-divinylbenzene (PS-DVB): Loại pha tĩnh này thường được sử dụng cho việc tách các hợp chất không phân cực và cũng có khả năng chịu được các dung môi hữu cơ mạnh.

Pha tĩnh polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs): Một số pha tĩnh được phát triển đặc biệt để tách các hợp chất hydrophobic như PAHs từ mẫu, giúp cải thiện hiệu suất và chọn lựa cho quy trình chiết.

2. Tính chất của pha tĩnh:

Phải xem xét các yếu tố như diện tích bề mặt, hình dạng, kích thước hạt, và hoạt tính chất bề mặt của pha tĩnh. Các pha tĩnh khác nhau có thể có tính chất khả năng tách và thu nhận chất khác nhau.

3. Điều kiện thực hiện:

Xác định các điều kiện vận hành như dung môi chiết, lưu lượng dung môi, và nhiệt độ. Các điều kiện này cũng ảnh hưởng đến lựa chọn pha tĩnh.

Xem thêm về cách lựa chọn dung môi 

Thử nghiệm và tối ưu hóa: Thường thì cần thực hiện các thử nghiệm nhỏ để kiểm tra hiệu suất của pha tĩnh trong điều kiện cụ thể của mẫu và phương pháp phân tích. Điều này giúp tối ưu hóa quy trình và chọn lựa pha tĩnh tốt nhất. Đặc biệt là trong trường hợp bạn đang nghiên cứu, cô lập chất... Lúc này việc dự đoán tính chất của chất phân tích vẫn chưa đầy đủ và chính xác. Thử nghiệm và tối ưu là cần thiết thực hiện. 

4. Sự sẵn có và chi phí:

Đôi khi sự lựa chọn cũng bị giới hạn bởi sự sẵn có và chi phí của pha tĩnh. Bạn cần cân nhắc giữa hiệu suất và chi phí để chọn lựa pha tĩnh phù hợp nhất.

Dưới đây là một ước lượng về giá thành của một số pha tĩnh phổ biến:

C18 (Octadecyl Silane): Giá của C18 thường dao động từ khoảng 200 đến 500 USD cho một ống SPE có dung tích khoảng 1 gram. Tuy nhiên, giá cả có thể thay đổi tùy thuộc vào nhà sản xuất và yêu cầu đặc biệt của sản phẩm.

C8 (Octyl Silane): C8 thường có giá cả tương tự như C18, khoảng từ 200 đến 500 USD cho một ống SPE.

C4 (Butyl Silane): Giá của C4 có thể cao hơn một chút so với C18 và C8, thường dao động từ 250 đến 600 USD cho một ống SPE.

Silica gel (non-endcapped): Silica gel thường có giá thành thấp hơn so với các pha tĩnh C18, C8 và C4. Giá của nó có thể khoảng từ 150 đến 400 USD cho một ống SPE.

Polystyrene-divinylbenzene (PS-DVB): Giá của PS-DVB thường cao hơn so với silica gel và các pha tĩnh C18, C8 và C4. Giá có thể dao động từ 300 đến 700 USD cho một ống SPE.

Silicyle - một trong những thương hiệu vật liệu hấp phụ pha tĩnh SPE chất lượng tốt

Thái Dương solution cung cấp nhiều loại chất hấp phụ là vật liệu pha tĩnh phổ biến trên thị trường với giá cả cạnh tranh. Vui lòng liên hệ chúng tôi để nhận báo giá nhanh nhất. 

Nên mua vật liệu SPE của hãng nào?

Có nhiều nhà sản xuất vật liệu pha tĩnh như Waters, Agilent, Phenomenex, Sigma-Aldrich (Merck), Silicycle và Restek có các đại lý, đại diện hoặc nhà phân phối chính thức ở Việt Nam. Bạn có thể truy cập trang web của họ để tìm hiểu về sản phẩm và tìm kiếm địa chỉ cửa hàng hoặc nhà phân phối. Việc lựa chọn nhà cung cấp vật liệu SPE nào phụ thuộc vào nhu cầu và tài chính của bạn. Như Thái Dương đã chia sẻ mức giá trung bình phía trên, bạn cần tìm hiểu giá của các vật liệu này của từng hãng cũng như cân đối với nhu cầu phân tích / nghiên cứu của mình. 

Mọi thắc mắc về vật liệu hấp phụ cho SPE, Thái Dương rất mong được chia sẻ cùng quý anh / chị!