معرفی روش میکرو استخراج با استفاده از فیبر تو خالی

سلام

روش های میکرو استخراج یکی از پرکاربردترین روشهای پیش تغلیظ و استخراج است. یکی از این روش ها بر پایه استفاده از فیبر توخالی می باشد که نقش فیبر توخالی نگه داری حلال میکرواستخراج و افزایش سطح تماس آن برای انتقال آنالیت یا آنالیت ها از محلول به میکروحلال است.

هر گونه اقتباس از این مبحث با ذکر منبع این وبلاگ بلامانع است.

در ادامه‏ی توسعه روش‏های ریز استخراج با حلال، روش ریز استخراج با حلال بر پایه‏ی استفاده از فیبرهای توخالی در سال 1999 توسط راسموسن[1] و همکارانش ابداع شد [1]. در این روش از یک فیبر توخالی استفاده می‌شود به این ترتیب که نخست، یک انتهای فیبر با حرارت بسته شده و به داخل حلال استخراجی وارد می‌شود و یا اینکه داخل آن را توسط سرنگ با حلال پر می‌کنند، سپس آن را به داخل محلول نمونه وارد می‌کنند به صورتی که طرف بسته فیبر به سمت پایین و داخل محلول قرار می‌گیرد. پس از گذشت مدت زمان مشخص، مقداری از حلال استخراج کننده داخل فیبر توسط یک میکرو سرنگ به دستگاه اندازه‌گیری تزریق می‌گردد. اساس این روش بر قرار گرفتن میکرو حلال استخراجی (غیرامتزاج‏پذیر با آب) در داخل و جداره یک فیبر توخالی (با جداره متخلخل) استوار است. مهمترین مزیت استفاده از فیبر توخالی در میکرو استخراج، افزایش نسبت سطح به حجم و بالا بردن راندمان استخراج و کاهش زمان استخراج است. در اولین کار صورت گرفته با فیبر توخالی [1]، ترکیب مورد آنالیز، متاآمفتامین بود و دستگاه کاپیلاری الکتروفورز (CE) برای اندازه‏گیری نمونه استخراج شده از بافت‏های بیولوژیک مانند ادرار و پلاسما مورد استفاده قرار گرفت. شکل(1-1) نمایی از این سیستم را نشان می‏دهد. روش فوق زمینه را برای استفاده فیبرهای توخالی در روش LPME فراهم ساخت که این روش‏ها تحت عنوان کلی HF-LPME نامیده شدند.

 آقای راسموسن و همکارانش از این روش برای استخراج تری آزین‏ها از نمونه‏های آبی استفاده کردند [2]. سرنگ از یک حلال آلی مناسب پر شده و یک قطعه 1 تا 2 سانتیمتری از فیبر توخالی به انتهای سرنگ متصل شد. سپس حلال آلی درون سرنگ به داخل فیبر تزریق شد. فیبر در داخل محلول آبی قرار گرفته و مطابق شکل (1-2) استخراج انجام شد. بعد از انجام استخراج، نمونه از داخل فیبر به داخل سرنگ کشیده شده و به دستگاه GC تزریق شد.

شکل 1-1. ریز استخراج بر پایه استفاده از فیبر توخالی (روش سه فازی(

شکل دیگری از HF-LPME روش ریزاستخراج با میله حلال (solvent bar microextraction) است. آقای لی و همکارانش برای اولین بار این روش را گزارش دادند [3]. یک انتهای فیبر 3 سانتیمتری با کمک حرارت بسته شد و حلال آلی مناسب توسط یک سرنگ به داخل فیبر تزریق و انتهای دیگر نیز بسته شد.

شکل 1-2. سیستم ریز استخراج بر پایه استفاده از فیبر توخالی (سیستم دوفازی مستقیم)

انتهای دیگر فیبر نیز بسته شده و در حالی‏که نمونه آبی بوسیله یک همزن مغناطیسی هم‏زده می‏شد فیبر حاوی حلال درون آن قرار داده شد. بعد از اتمام استخراج، یک انتهای فیبر بریده شده و حلال آلی درون فیبر توسط یک سرنگ جمع آوری و به دستگاه GC تزریق گردید (شکل 1-3).

شکل 1-3. سیستم ریز استخراج با میله

تکنیک HF-LPME برای اولین بار توسط Zhao و Lee به صورت نیمه‏اتوماتیک درآمد [4]. در این روش، انتهای پلانگر به یک سیستم اتوماتیک متصل شد، طوری‏که به صورت متناوب پلانگر بالا و پایین رفته و حلال آلی از داخل فیبر به درون سرنگ کشیده شده و درون فیبر از نمونه آبی پر می‏شد. بعد از یک وقفه دوباره حلال آلی به داخل فیبر رانده شده و نمونه آبی را از داخل فیبر به بیرون هدایت می‏کند. با مقایسه این روش با مشابه استاتیک در زمان‏های استخراجی برابر، فاکتور تغلیظ دو برابر با RSDهای کمتر بدست آمد.

1-2- اصول استخراج

در روش HF-LPME، غشای مورد استفاده به عنوان یک سد متخلخل بین دو فاز عمل می‏کند. فاز آلی یک سمت و داخل فیبر (سیستم دو فازی) و یا تنها داخل منافذ غشای متخلخل (سیستم سه فازی) قرار می‏گیرد و فاز آبی، بیرون فیبر (در سیستم دوفازی) و یا هم داخل فیبر و هم بیرون فیبر (در سیستم سه فازی) قرار دارد. بنابراین می‏توان گفت که تمام معادلات حاکم بر این نوع استخراج که نمونه‏ای از آن در شکل 1-4 دیده می شود، از نوع معادلات مورد استفاده در میکرو استخراج مایع-مایع می‏باشد.

شکل 1-4 طرحی از سیستم ریزاستخراج با فاز مایع به کمک فیبرتوخالی

1-3- انواع روش‏های ریز استخراج بر پایه استفاده از فیبرهای متخلخل توخالی

 به طور معمول دو سیستم دو فازی و سه فازی در این روش استفاده می‏شود. در سیستم‏های دوفازی استخراج به داخل یک فاز آلی و در سیستم سه فازی استخراج نهایی به داخل فاز آبی صورت می‏گیرد. پس می‏توان گفت: روش دوفازی سازگار با دستگاه کروماتوگرافی گازی و روش سه‏فازی سازگار با دستگاه کروماتوگرافی مایع و دستگاه الکتروفورز می‏باشد.

در روش‏های دو فازی تمامی فضای داخل فیبر توسط حلال پر می‏شود که نسبت به روش‏های سه فازی، حجم حلال آلی بیشتری نیاز دارد در حالی که در روش‏های سه فازی تنها منفذهای جداره فیبر از حلال پر می‏شوند.

 ریز استخراج دو فازی به روش مستقیم

در این روش  فیبر در اندازه دلخواه بریده شده و به انتهای میکروسرنگ حاوی حلال استخراج کننده متصل می‌شود. فیبر، داخل حلال استخراج کننده فرو برده می‌شود تا منافذ روی آن با حلال پر گردد. اضافی حلال روی فیبر با آب مقطر شسته شده و حلال درون میکروسرنگ به داخل فیبر تزریق می‌شود. فیبر پر شده با حلال، داخل محلول آنالیت قرار گرفته و محلول، هم زده می‌شود تا استخراج به درون فاز گیرنده انجام پذیرد. بعد از زمان معینی فاز گیرنده به درون سرنگ کشیده شده و به دستگاه تجزیه‏ای تزریق می‌شود. در طی مدت زمان استخراج، گونه‏های آبگریز از فاز آبی به داخل فاز آلی پر کننده منافذ فیبر، استخراج شده و با توجه به نسبت حجمی (فاز آبی به فاز آلی درون فیبر) پیش تغلیظ می‌گردند. این فرآیند در شکل 1-4 نشان داده شده است.

مزیت بارز این روش نسبت به استخراج مایع-مایع، مصرف کم حلال است و مزایایی که نسبت به روش استخراج مایع – مایع بر پایه استفاده از  قطره دارد عبارتند از :

1. راحتی روش نسبت به استفاده از قطره (نگه داشتن قطره به صورت پایدار در مدت زمان طولانی دشوار است).

2. پایداری بالای فاز آلی که استفاده از گستره‏ی وسیعی از حلال‏های آلی را مقدور می‌سازد.

3. امکان استفاده از زمان‏های زیاد استخراج به علت پایداری فاز آلی.

4. امکان استفاده از سرعت‏های همزدن بالا.

5. افزایش فاکتور تغلیظ به دلیل افزایش مساحت سطح حلال آلی ( به دلیل تخلخل فیبر).

[1]  S. Pedersen-Bjergaard, K.E. Rasmussen, Anal. Chem. 71 (1999) 2650.

[2]  G. Shen, H.K. Lee, Anal. Chem. 74 (2002) 648.

[3]  X. Jiang, H.K. Lee, Anal. Chem. 76 (2004) 5591.

[4]  L. Zhao, H.K. Lee, Anal. Chem. 74 (2002) 2486.

---

Rasmussen 1