Ioncsere-módszertan

Az elektrosztatikus visszatartás érdekében mind az analit, mind a szorbens funkcionális csoportjainak ionizált ioncsere-módszertani formában kell lenniük. Ez a minta mátrixának szigorú pH-szabályozásával érhető el. Bázikus analitok esetében a pH-t legalább 2 pH-egységgel a molekula pKa értéke alá kell állítani. Savas analitok esetében a pH-t legalább 2 pH-egységgel a molekula pKa értéke fölé kell állítani.

Az eluáláshoz ennek ellenkezője igaz. Az eluens pH-értékének legalább két pH-egységgel az analit és/vagy a szorbens pKa értéke fölé vagy alá történő beállításával hatékonyan semlegesíthetjük az egyik vagy mindkét funkciós csoportot, megszakítva ezzel az elektrosztatikus kölcsönhatást, lehetővé téve az elúciót.

Megjegyzés: Mivel a minta és a szorbens funkciós csoportjai közötti kinetikus cserefolyamatok ioncsere esetén lényegesen lassabbak, mint normál és fordított fázisú esetén, az áramlási sebességet cseppenként (~1 csepp/másodperc) kell meghatározni. Lehet, hogy növelni kell az elúciós és mosási térfogatokat is, elegendő tartózkodási időt biztosítva a mozgófázis és az állófázis kölcsönhatásához.

1. ábra. Ioncsere-módszertan

1. táblázat. Ioncserélő és vegyes módú SPE

Megkötési mechanizmus:	Az analit(ek) töltött funkciós csoportjainak elektrosztatikus vonzása a szorbens ellentétesen töltött funkciós csoportjaihoz. Fordított fázisú és ioncserélő kombinációja vegyes üzemmódhoz
Mintamátrix:	Vizes vagy szerves minták alacsony sókoncentrációval (< 0.1M) Biológiai folyadékok Szintézisreakciók oldatfázisban
Analit jellemzői:	Nem poláris funkcionalitást mutató analitok A savas vegyületek izolálására anioncserét alkalmazzunk: Kationcserét használjon bázikus vegyületek izolálására: karbonsavak, szulfonsavak és foszfátok Kationcserét használjon bázikus vegyületek izolálására:
Elválasztási séma:	Elektrosztatikus kölcsönhatások megszakítása a következőkön keresztül: primer, szekunder, tercier és negyedrendű aminok
Elektrosztatikus kölcsönhatások megszakítása: pH módosítása a vegyület és/vagy a szorbens funkcionális csoportjainak semlegesítése érdekében Sókoncentráció növelése (> 1M); vagy szelektívebb ellenion használata az ioncserélő kötőhelyekért való versengéshez
Közös alkalmazások:	A visszaélés kábítószerei és gyógyszeripari vegyületek biológiai folyadékokban Zsírsavak eltávolítása élelmiszer/művelődési mintákból Szintetikus reakciók tisztítása Organikus savak a vizeletből Herbicidek a talajban /li>

Counter ion szelektivitás & ioncsere:

A counter ion szelektivitást úgy határozzák meg, hogy egy counter ion milyen mértékben képes versenyezni más counter ionokkal egy ioncserélő szorbens funkciós csoportjáért. A visszatartást megkönnyíti, ha a szorbens és/vagy a mintamátrix előzetesen olyan ellenionnal van előkiegyenlítve, amely kevésbé szelektív, mint az analit funkciós csoportja (minimális kompetíció). Az analit elúcióját megkönnyíti az analit funkcionális csoportjánál szelektívebb ellenionokat tartalmazó pufferek használata.

Kationcserélőkhöz:

• Ca²⁺ > Mg²⁺ > K⁺ > Mn²⁺ > RNH₃ ²⁺ > NH₄⁺ > Na⁺ > H⁺ > Li⁺

Anioncserélőkhöz:

• Benzolszulfonát > Citrát > HSO₄^-- > NO₃^-- > HSO₃^-- > NO<₂^-- > Cl^-- > HCO₃^-- > HPO₄^-- > Formát > Acetát > Propionát > F^- > OH^-

A magasabb szelektivitású ionra való áttéréshez 2-5 ágytérfogatot kell átvezetni az új ellenion 1N oldatából a szorbensen. Alacsonyabb szelektivitású ionra való áttéréshez az új ellenion 1N oldatának 5-65 ágytérfogatát kell átvezetni a szorbensen.

Megjegyzés: Az ágytérfogatok száma attól függ, hogy az új ellenion mennyivel kevésbé szelektív, mint a jelenleg a szorbensen lévő.

Az alapvető lépések

1. Minta előkezelés A sókoncentrációnak kisebbnek kell lennie, mint 0,1M. Hígítsuk a mintát 1:1 arányban megfelelő pH-jú pufferrel, hogy az analit funkciós csoportjai ionizálódjanak.
   Példák:
   • Bázisos vegyületek: hígítsuk 10-25 mM pufferrel (pl. kálium-foszfát vagy ammónium-acetát), pH 3-6
   • Acid vegyületek: hígítsuk 10-50 mM pufferrel (pl., acetát pufferrel), pH 7-9
   
   
2. 
   Interferenciával terhelt mintákhoz (pl, biológiai folyadékok), amelyek különböző mértékű sókoncentrációt tartalmaznak, vegyes módú SPE technológiát használjon.
   
   
   
3. Kondicionálás/egyengetés Ha a minták nem poláris oldószerben vannak, ugyanezt az oldószert kell használni az SPE készülék kondicionálásához. Vizes minták esetén kondicionáljon 1-2 csőnyi metanol vagy acetonitril térfogatával. Equilibráljon a pufferrel hasonló/azonos pH-jú és sókoncentrációjú pufferrel, mint a felhasznált minta előkezeléséhez.
   
   
4. Mintatöltés Vigyen fel mintát (az 1. lépésből) egyenletes és csökkentett áramlási sebességgel, ~1-2 csepp/másodperc, az optimális retenció biztosítása érdekében. Az ioncserélő SPE tömegátadási kinetikája lassabb, mint a fordított fázisú és normál fázisú. A csökkentett áramlási sebesség kritikus a következetes visszanyeréshez.
   
   
5. Mosás A pH és az ionerősség megfelelő szabályozását fenn kell tartani, hogy megakadályozzuk az érdeklődésre számot tartó analitok idő előtti elúcióját. Használjon megfelelő pH-értékű puffert (pl. a minta előkezeléséhez használt puffert) a poláris interferenciák eltávolításához. A hidrofóbabb interferenciák eltávolíthatók akár 100%-os, mintaelőkezelő pufferben hígított metanol használatával.
   
   
   
6. Elúció Az optimális vegyület deszorpció biztosítása érdekében egyenletes és csökkentett, ~1-2 csepp/másodperc áramlási sebességgel eluáljon. A leggyakoribb elúciós stratégia a pH manipulálása. Emellett a legtöbb ioncserélő mutat némi vegyes üzemmódú viselkedést. Szerves módosító hozzáadása szükséges a másodlagos fordított fázisú kölcsönhatások megszakításához.
   Példák:
   
   • Bázisos vegyületek: 2-5% ammónium-hidroxiddal eluáljon 50-100% metanolban
   • Savas vegyületek: 2-5% ecetsavval eluáljon 50-100% metanolban.
   
   Egyéb elúciós stratégiák:
   • Nagyobb sókoncentrációjú (> 1M)
   • Szelektívebb elleniont használjon az ioncserélő kötőhelyekért való versengéshez./li>
   
   
7. Eluátum utókezelés Számos elúciós stratégia áll rendelkezésre. Különböző elúciós stratégiákat kell tesztelni és optimalizálni az eluátum utókezelésének minimalizálása érdekében.