Описание

Подготовка образцов к ЯМР-исследованиям методом твердофазной экстракции

ТФЭ-ЯМР – процесс подготовки образцов к ЯМР-исследованиям методом твердофазной экстракции

ТФЭ-ЯМР – процесс подготовки образцов к ЯМР-исследованиям, осуществляемый методом твердофазной экстракции (SPE). Метод применяется при подготовке сложных водосодержащих образцов, таких как пищевые матрицы или биологические жидкости. В результате из образца происходит удаление химических соединений, которые могут повлиять на ход исследования, например, неорганические соли или высококонцентрированные полярные вещества матрицы. Среднеполярные и неполярные вещества сохраняются и концентрируются, а затем элюируются подходящим органическим растворителем (например, метанолом). SamplePro SPE Bruker представляет собой роботизированную систему, которая полностью автоматизирует этот процесс и помещает в пробирки образцы, уже готовые к ЯМР-исследованиям.

ЯМР-идентификация сложных водосодержащих образцов

Хотя ЯМР-спектрометры могут анализировать и классифицировать вещества, а также измерять количество соединений в нем, их недостаток в том, что спектрограммы могут искажаться из-за сигналов матрицы образца. Сигналы незначительных веществ сложно заглушить или даже просто обнаружить. К тому же, влияние матрицы солей и кислот может привести к изменениям положения и формы сигнала.

В отличии от ТФЭ-ЯМР, подготовка образцов сочетанием жидкостнохроматографического и твердофазного методов используется для определения или уточнения структуры отдельных химических соединений. Они выделяются посредством хроматографического разделения, а твердофазная экстракция нужна для насыщения выделенных чистых соединений, элюированных хроматографическим методом. Сбор образца с помощью ТФЭ насыщает и концентрирует его, отделяет от сложного хроматографического растворителя и помещает в дейтерированный ЯМР-растворитель.

В случае, если необходима выборочная идентификация химических соединений, то выделение чистых веществ не производится, так как это нецелесообразно по времени – достаточно провести предварительное разделение веществ по полярности. ТФЭ-ЯМР является лучшим выбором для этих целей.

ТФЭ-ЯМР с помощью Bruker SamplePro SPE 

Прибор SamplePro SPE Bruker исполняет процесс твердофазной экстракции с образцом, выделяя обычно одну или две фракции за раз. Значимые компоненты (обычно полярной природы – сахара в напитках или эндогенные метаболиты в биожидкостях) не сохраняются и собираются в водной части фракции.
Целевые вещества (обычно неполярной природы) остаются в ТФЭ-картридже, насыщаются, сушатся и элюируются растворителем, используемым в ЯМР, образуя концентрированный раствор.
Для ионного обмена с помощью ТФЭ выделяется третья фракция посредством промывки картриджа ТФЭ-растворителем, содержащим кислоту или основание, в зависимости от типа ионов в сорбенте.

Процесс подготовки, загрузки, сушки, элюирования и помещения фракций в пробирки для ЯМР-исследований полностью автоматизирован и рассчитан на 48 образцов, содержащих 96 фракций.
Стандартный метод работы от компании Bruker оптимизирован и идеально подходит для ЯМР-идентификации. Высокое качество и воспроизводимость результатов являются ключевыми преимуществами прибора, так как даже небольшие изменения состава жидкости или показателя pH, а также наличие солей могут привести к значительным изменениям положения и формы сигнала, что осложнит исследование или сделает его невозможным.

 

Технические характеристики
Справочная техническая информация
Твердофазная экстракция (ТФЭ)

Принцип твердофазной экстракции заключается в следующем: 

Водосодержащий образец (например, фруктовый сок, вино или биожидкость) пропускается через кондиционированный и уравновешенный ТФЭ-картридж, промывается, сушится, и элюируется небольшим количеством органического растворителя.

 

 
Типичный процесс ТФЭ состоит из шести этапов:

• Кондиционирование сухого сорбента органическим растворителем
• Уравновешивание картриджа водой
• Загрузка образца
• Промывка картриджа
• Сушка картриджа для удаления остаточной воды
• Элюирование небольшим количеством органического растворителя

В наличии две версии прибора SamplePro SPE Bruker: Foodscreener™ и IVDr™. В первом варианте полученное вещество помещается в трубки диаметром 7 дюймов; во втором используются стойки для пробирок.

Дозирование жидкости

В приборе SamplePro SPE Bruker для образцов используются виалы емкостью 25 мл. На процесс ТФЭ обычно тратится около 10 мл образца.

В процессе ТФЭ применяются ТФЭ-картриджи емкостью 3 мл, содержащие 200 мг сорбирующего материала

После этапа сушки остается 2-3 мл образца. Его фракция автоматически помещается в пробирки для ЯМР-исследований.

Воспроизводимость результатов и удаление полярных веществ матрицы

С помощью процесса ТФЭ-ЯМР из образца удаляются полярные вещества матрицы, в то время как среднеполярные метаболиты остаются в картридже, а затем элюируются после этапа сушки:

 

 

Статический анализ экстрактов вина

Информация, полученная методом ЯМР и жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией с помощью приборов SamplePro SPE™, UPLC-TOF-MS и FoodScreener™, может использоваться для последовательных исследований хемометрическим методом, как показано на на изображении снизу. ЯМР-исследования образцов вин Корвина и Примитиво показало ароматические различия:
 Определение структуры неизвестных веществ

Метод ТФЭ-ЯМР-жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией может быть использован для определения структуры и выделения вещества, отличающего два известных сорта винограда от неизвестного. После получения изображения пика неизвестного вещества с помощью метода ТФЭ-ЯМР-жидкостной хроматографии, все результаты исследования, включая химическую формулу и структура вещества, автоматически формируются программным обеспечением CMC-se.

 

 

Определение структуры неизвестных веществ

Метод ТФЭ-ЯМР-жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией может быть использован для определения структуры и выделения вещества, отличающего два известных сорта винограда от неизвестного. После получения изображения пика неизвестного вещества с помощью метода ТФЭ-ЯМР-жидкостной хроматографии, все результаты исследования, включая химическую формулу и структура вещества, автоматически формируются программным обеспечением CMC-se.