82
Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský

Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Nové smery v analytickej chémii 2016/2017

Juraj Piešťanský

Page 2: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Získavanie analytickej informácie

o skúmanom objekte

Postup – opis všetkých krokov, operácií

a zariadení, ktorými sa realizuje experiment

Metóda - koncepcia získavania optimálnych

informácií o skúmaných objektoch pri použití

určitého princípu analýzy

Princíp - použitie určitého javu na získanie

informácie

Page 3: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom
Page 4: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

27%

6% 61%

6% Štúdium a získavanie informácií

Odber vzoriek

Príprava vzoriek

Analýza vzoriek

Page 5: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

4% 6%

11%

19%

7% 6% 9%

30%

Page 6: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Rozdelenie podľa:

1. Skupenstva – tuhé, kvapalné, plynné

2. Pôvodu – biologické, environmentálne,

priemyselné, potravinárske

3. Zložitosti matrice – jednoduché, komplexné

Vzorky farmaceutického charakteru:

Liečivo, liek, pomocné látky, liekové formy

Page 7: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Vzorka biologického charakteru nie je živý

organizmus, ale musí pochádzať zo živého

organizmu, pričom nie je podstatné, či tento

organizmus je živý alebo mŕtvy v čase odberu

a analýzy vzorky

Biologické tekutiny – krv, moč, plazma, ...

Živočíšne tkanivá, rastlinné pletivá, bunkové

kultúry, ...

Úmyselne/neúmyselne

pozmenené tkanivá/tekutiny

Page 8: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Rastlinný materiál – obsahové látky – jedy, iritácia pokožky,

slizníc

živočíšny materiál – jedy, vírusy, parazity, alergény

humánny – vysokoinfekčný materiál, liečivá, vírusy,

mikroorganizmy

- bezpečnostné predpisy

- ochranné pomôcky

- pravidelné lekárske

prehliadky exponovaného

personálu

Odber vykonávaný v zdravotníckych zariadeniach vyškoleným

personálom v odberových miestnostiach – správny odber,

označenie, uloženie a transport vzorky

Jednoznačné označenie každej odobratej vzorky bez možnosti

akejkoľvek zámeny

Page 9: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom
Page 10: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

1964 – Helsinská deklarácia – protokol

navrhovaného výskumného projektu má byť

postúpený nezávislej inštitúcii na posúdenie,

pripomienkovanie a usmernenie

Page 11: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

typ a stabilita analyzovanej látky

typ matrice

podmienky, za ktorých sa analýza vykonáva

často definovaný normami

Úprava:

mechanická (nedeštruktívna)– drvenie,

zmenšovanie „zrna“, preosievanie, ...

chemická (deštruktívna)– zvyčajne prevod

vzorky do kvapalnej fázy, mineralizácia

vzorky

Page 12: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

klinické vzorky:

1. krv a krvi príbuzné tekutiny

2. telové tekutiny iné ako krv

3. exkréty, reziduá

4. iný biologický materiál

Oblasti – farmácia, medicína, toxikológia,

biochémia, kriminalistika, šport, ...

Page 13: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Krv – arteriálna, venózna, kapilárna

Krvné bunky – červené krvinky, biele krvinky

Mozgovomiešny mok (cerebrospinálny mok) –

CSF

Pupočníková krv

Plazma

Sérum

Page 14: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

tzv. tekuté tkanivo s vysokým

stupňom vývoja a špecializácie

Rozloženie:

- celý obeh – 84 % systémový

obeh, 9 % pľúcny obeh, 7 % srdce

- systémový obeh – 75 % vény a

venuly, 14 % veľké tepny,

8 % kapiláry, 3 % arterioly

7 – 10 % hmotnosti tela

4,5 – 6 l

Zloženie:

- nebunková časť (tekutá) =

krvná plazma (55 % objemu krvi)

- bunková časť – krvné elementy

(45 % objemu krvi)

Page 15: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Špecializovaný personál

Odber do skúmavky s vhodným antikoagulantom:

Uchovávanie pri 4°C

„dried blood spot“ – kvapka krvi sa nanesie na povrch

filtračného papiera a nechá sa vysušiť – uľahčenie

skladovania a transportu vzoriek

Antikoagulant Koncentrácia (ml-1 krvi)

Lítna soľ heparínu 10 – 20 jednotiek

Sofná soľ heparínu 10 – 20 jednotiek

Fluorid sodný s EDTA (alebo oxalátom) 1 – 2 mg (6 – 10 mg)

Citrát sodný 3 mg

EDTA 2 mg

Page 16: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom
Page 17: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

5 % telesnej hmotnosti

55 % objemu krvi

25 % extracelulárnej tekutiny

pH = 7.4 (veľmi dobrá pufrovacia

kapacita (rozmedzie pH 7.35 – 7.43)

Zloženie:

1.) voda – 93 %

2.) organické látky – 6 %

- bielkoviny – albumíny, globulíny, fibrinogén

- fosfolipidy, cholesterol, TAG, Glc, močovina, laktát, kys.

močová, kreatinín, bilirubín, a i.

- enzýmy – napr. esterázy

3.) anorganické látky – 1 %

- ióny – katióny: Na+, K+, Ca+

– anióny: Cl-, HCO3-

Page 18: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Uchovávanie – pri -20 až -80°C

Page 19: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Zloženie podobné plazme, neobsahuje však

fibrinogén

Získava sa voľným vyzrážaním odobratej krvi v

odberovej nádobke (15 min., pri izbovej teplote)

Preferovanejšia matrica než

plazma

pri procesoch zmrazovania

a rozmrazovania poskytuje

menej precipitátu

Uchovávanie pri -20 až -80 °C

Page 20: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Plodová voda (amniotická tekutina)

Komorová voda

Materské mlieko, kolostrum

Žalúdočná šťava

Lymfa

Peritoneálna tekutina

Sliny

Spermie

Synoviálna tekutina

Slzy

Vaginálna tekutina

Sklovec

Page 21: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

- význam v toxikológii,

patológii, forenznom

lekárstve

- poškodené telo – spálené,

hnijúce

Page 22: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Pôvodné liečivá

Metabolity zvyčajne absentujú

Charakteristický zápach indikuje viaceré

intoxikácie:

- mandľový – kyanid

- ovocný – alkoholy, estery

- cesnakový – arzén, fosfan

- naftalínový – gáfor, naftalén

- hruškový – trichloracetaldehyd

- fenolický – dezinficienciá

- tabakový – nikotín

- sladkastý – chloroform

Page 23: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

99,5% voda,

anorganické ióny,

malé organické

molekuly, malé

množstvo proteínov a

polysacharidov

Rozdiely vo viskozite

a pH (medzi 6 a 8)

1 l za deň – cez noc je

produkcia slín

zanedbateľná

Page 24: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Rýchly, neinvazívny, netraumatizujúci odber

Kvalitatívna analýza – netreba upravovať vzorku

Kvantitatívna analýza – úprava vzorky riedením s

vodou alebo pufrom (zohľadniť riedenie)

Pred odberom sa vyhnúť hygiene ústnej dutiny

Stimulácia slinotvorby – žuvanie žuvačky,

parafilmu, nanesenie kyseliny citrónovej

pH slín – ovplyvňuje povaha prijímanej potravy a

iné agensy

– pri cielenej stimulácii je pH cca 7,4

Page 25: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom
Page 26: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Žlč

Vydychovaný vzduch

Stolica

Pot

Moč

Page 27: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Vydychovaný vzduch

Etanol

Markery rakovinových

alebo zápalových ochorení

Častá GC alebo GC-MS

analýza

Page 28: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

čerstvý – žltý, žlto-zelený

uchovávaním nadobúda

žlto-hnedé sfarbenie a neskôr

prechádza na hnedé sfarbenie v dôsledku

oxidácie urobilinogénu na urobilín

Zloženie:

1. voda – 95 %

2. organické látky – močovina, kreatinín,

hormóny, enzýmy, bielkoviny,

3. anorganické látky – Na, K, Cl, ...

Page 29: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Typy odberov:

- náhodný (priebežný) – jednorazový odber

- ranný

- tzv. „end-of-shift“

- 24-hodinový

Metabolické štúdie – sledovanie presných

časových intervalov a objemov odberov moču

Štandardizácia moču – zvyčajne na

vylučovaný kreatinín – v niektorých prípadoch

nevhodné (posilňovanie, lieky, ...)

Page 30: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Uchovávanie – prídavok 2

mol/l HCl

Stabilita:

- pri izbovej teplote – 1

týždeň

- pri 2 – 8 °C – 1 mesiac

- zmrazený – dlhodobé

uchovávanie – po

rozmrazení potreba

centrifugácie –

odstránenie precipitátu

- neokyslený moč –

mikrobiologická

kontaminácia, strata AMK

Page 31: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Čas, časový harmonogram odberu – často kľúčový faktor ??????

- TCA (amytriptilín, imipramín, ...) retencia moču – výsledky

analýzy nezodpovedajú reálnemu stavu

- metabolity

- intoxikácia niektorými liečivami často vedie k charakteristickým

zmenám sfarbenia moču

a) žltý/hnedý – chlorochin, karotenoidy, metyldopa (státím),

chinín, ...

b) červený/hnedý – metyldopa, rifampicín, warfarín, ...

c) modrý/zelený – amitriptylín, indometacín, rezorcinol, ...

d) čierny – levodopa (státím), tymol, rezorcinol, ...

- uľahčenie ďalšej analýzy a úvodný predpoklad k podaniu antidóta

Page 32: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Bezoár – konkrement, patologicky vytvorený

pevný útvar v dutých orgánoch – tvorí sa z

nestrávených zvyškov potravy

Bronchoalveolárna laváž

Kamene – obličkové, žlčové, močové

Dialyzačná tekutina

Gastrická laváž

Vlasy

Nechty

Hlien, nosový výter

Zvratky

Tkanivá

Page 33: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

- Vlasy – 65 – 95% proteíny (keratín), voda (15 – 35%), lipidy

(1 – 9%)

- kovy, liečivá a ich metabolity

- chronická expozícia

Page 34: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Dekontaminácia:

- použitie detergentov

– šampóny,

operačné

dezinficienciá,

surfaktanty

(0,1% SDS), fosfátové

pufre, organické

rozpúšťadlá – acetón,

dietyléter, metanol,

etanol, dichlórmetán,

hexán, pentán

Page 35: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Pečeň

- 10 – 20 g odber

- vždy z pravého laloku

- ľavý lalok –

kontaminácia žlčou,

gastrickými šťavami

Pľúca

Mozog

Obličky

Slezina

- 10 – 20 g odber

Page 36: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Biopsia v odôvodnených prípadoch – najmä

vzorky pooperačné a forenzné

Príprava vzoriek – homogenizácia v prostredí

kyselín – nevýhodou sú nízke výťažnosti

- vhodnejší je postup použitia enzýmov –

proteáz – napr. subtilisin Carlsberg (z Bacillus

licheniformis) – serínová endoproteináza

Page 37: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom
Page 38: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Kompatibilita vzorky

s analytickým

systémom

Interakcia matrica-

analyt -

minimalizovať

Spôsoby:

1. solubilizácia/homogenizácia

2. rozrušenie väzby na proteíny

3. prídavok štandardov látok

4. odstránenie nerozpustných

zložiek matrice

5. zakoncentrovanie/zriedenie

6. stabilizácia, rozklad a/alebo

derivatizácia analytu

7. hydrolýza konjugátov

Page 39: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom
Page 40: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

www.waters.com

Page 41: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

www.waters.com

Page 42: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

www.waters.com

Page 43: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

www.waters.com

Page 44: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Off-line

On-line

At-line

In-line

Page 45: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Základné techniky prípravy vzoriek:

- extrakcia, dialýza, precipitácia, filtrácia,

ultrafiltrácia

Práca s kvapalnou vzorkou

- centrifugácia, riedenie, odparenie, filtrácia,

zmrazenie, lyofilizácia

Selektívne spôsoby úpravy vzorky:

- extrakcia kvapalina – kvapalina (LLE), extrakcia

tuhou fázou (SPE), elektromigračné procesy,

superkritická fluidná extrakcia (SFE)

Spôsoby zvýšenia selektivity a citlivosti:

- derivatizácia vzoriek

Page 46: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Mechanická homogenizácia

v homogenizátoroch

Inkubácia a digescia s

kyselinami, enzýmami

(kolagenáza, proteáza,

lipáza, ...)

náväznosť s ďalšími

extrakčnými a

koncentračnými technikami

Vlasy – inkubácia s NaOH –

hydrolýza niektorých

analytov (kokaín,

amfetamíny)

- inkubácia s HCl (0,1 mol/l,

16 hod., 45 – 56 °C) –

minimalizácia straty týchto

analytov

Page 47: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Filtračné membrány

schopné zachytávať

častice s Mr

v rozsahu 10 000 – 30 000,

veľkosť častíc 2 – 1000 nm

Molekuly rozpúšťadla sú

zvýšeným tlakom

pretláčané cez membránu

Makromolekuly a koloidy

väčšie ako otvory v

membráne zostávajú

zachytávané

Page 48: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Oddeľovanie väčších organických molekúl od rozpustených nízkomolekulárnych

anorganických solí

Rozdiel koncentrácií medzi vzorkou a rozpúšťadlom vedie k prechodu

nízkomolekulárnych látok do rozpúšťadla

Látky s menšou Mr prechádzajú rýchlejšie

Pomalý proces

Odvod roztoku – kontinuálny

– periodický

Page 49: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Plazma, sérum:

- 10% (w/v) kys. trichlóroctová

- 6% (w/v) kys. chloristá

- acetonitril

- acetón

- etanol

- metanol

- nasýtený roztok síranu amónneho

- ultrafiltrácia

- zvýšená teplota (80 °C)

- dialýza

Samostatne alebo v spojení s

inými predúpravnými metódami

(napr. SPE)

Page 50: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom
Page 51: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

tzv. precipitačné protokoly

- často kombinácie viacerých precipitačných agensov

- čo chceme analyzovať ? – proteíny alebo látky v plazme

Príklad precipitačného protokolu:

1. 100 μl plazmy alebo séra + 200 μl metanolu s obsahom 0,2%

(v/v) HCl

2. vortexovanie

3. centrifugácia – 10 000g, 30 s

4. odber supernatantu – opätovné pridanie precipitantu, bod 2 a

3, odber supernatantu a jeho filtrácia, odparenie a

rekonštitúcia, resp. priama injektáž

5. premývanie precipitantu

6. spracovanie precipitantu

Page 52: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Výlučne len pre spojenie s GC

Headspace = „hlavový priestor“

Vytvorenie rovnovážneho stavu medzi kvapalnou a plynnou fázou

v tlakovej nádobe s uzáverom a pružným septom

Prchavé analyty v biologickom materiáli – napr. etanol,

anestetické plyny

Farmácia – reziduá rozpúšťadiel v tabletách

Page 53: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Ekvilibrácia – 15 min., konštantná teplota

Výhoda – zamedzenie kontaminácie GC kolóny neprchavými zložkami

matrice

Nádobky – 6, 10, 20 ml

Typy nádobiek:

1. S okrúhlym dnom – práca s autosamplerom

2. S plochým dnom – odolnejšie voči vyššiemu tlaku, práca pri vyšších

teplotách, derivatizácia

Pomer fáz – najčastejšie 1:1

Rozdeľovací koeficient: K = c (L,S) / c (G)

Experimentálne ovplyvniteľné parametre:

1. Teplota – pri vyššej t vyššia koncentrácia analytu v plynnej fáze

2. Miešanie vzorky – rovnomerná distribúcia analytu medzi obe fázy

3. Rýchlosť ustálenia rovnovážneho stavu, fyzikálno-chemické vlastnosti –

modifikácie kvapalinou, sorbentom, úprava pH

Page 54: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Rovnovážna technika založená na delení látok podľa rozdeľovacích

konštánt medzi vodnú a organickú fázu (s vodou nemiešateľná)

Podmienky: - vhodné organické s vodou nemiešateľné rozpúšťadlo,

zodpovedajúca hodnota pH

Vhodnejšie sú menej polárne rozpúšťadlá – zvýšenie selektivity extrakcie

iba na analyt, v opačnom prípade i čiastočná extrakcia niektorých zložiek

matrice

Najmä purifikácia lipofilných analytov – liečivá s účinkom na CNS

Page 55: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Dobrá „extrakčná sila“

Malá rozpustnosť vo vode (s vodou nemiešateľné)

Menšia hustota než voda

Mierne prchavé (nesmie však dochádzať k jeho odparovaniu v

procese extrakcie)– uľahčenie ďalšieho spracovania vzorky

Stabilita, inertnosť

Nízka horľavosť

Nízka toxicita

Cenovo dostupné

Požadovaná čistota

Neabsorbuje v UV oblasti, nevykazuje elektrochemické vlastnosti

Neposkytuje odozvu na detektoroch typu – NPD, ECD, MS

Page 56: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Liečivá v biologických tekutinách

Extrakcia závisí od:

1. pH prostredia

2. pKa analytu

3. rozdeľovacieho koeficientu

Bázy – pH o 2 jednotky viac ako pKa analytu

Kyseliny – pH o 2 jednotky menej ako pKa

analytu

Page 57: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Polypropylénové

kolóny

Nezamieňať si ich s

SPE kolónkami

Kolóny Tox-Elut –

príprava moču pre

skríning, extrakcia

viacerých typov látok

v jednom kroku –

kyslé (barbituráty) i

zásadité (morfín)

Page 58: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Rýchla, jednoduchá, nenáročná

Jednoduchá zmena extrakčných

podmienok

Nevyžaduje osobitné vybavenie

laboratória

univerzálna

Vysoká spotreba organických

rozpúšťadiel – likvidácia

toxického odpadu, vysoká záťaž

životného prostredia

Riziko tvorby emulzií na

medzifázovom rozhraní

Nevhodné pre automatizáciu

Page 59: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Krv, plazma (0,1 – 4 ml)

Spojenie s GC, HPLC, CE

GC – premytie acetónom,

extrakcia do dodecylacetátu,

dihexyléteru, oktanolu

15 – 45 min., 10 – 200-

násobné zakoncentrovanie

HPLC, CE – prvotná

impregnácia s vodou

nemiešateľným

rozpúšťadlom, potom

naplnenie vhodným vodným

roztokom – princíp

biologických membrán

Page 60: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Látky stredne prchavé a neprchavé

Postup:

1. výber vhodnej SPE trubičky alebo disku

- typ fázy

- množstvo sorbentu

- veľkosť kolónky alebo disku

2. kondicionovanie

3. nadávkovanie vzorky

4. premytie

5. vymytie analytu

Page 61: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Automatizovaný postup

Neautomatizovaný postup

Page 62: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Princíp: - interakcia analytu prítomného v kvapalnej fáze s tuhou

fázou sorbentu umiestnenou v kolónke z polypropylénu alebo skla

Sorbenty: - na báze silikagélu, syntetických živíc, oxidu hlinitého

Fázy:

1. Normálne – polárne skupiny viazané na silikát

2. Obrátené – nepolárne skupiny viazané na silikát (oktylová,

oktadecylová skupina)

3. Iónovýmenné – viazaný iónomenič (katex, anex)

On-line spojenie SPE-LC

Page 63: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Sorbenty pre SPE:

1. modifikované

silikagély

2. uhlíkové sorbenty

3. imunoafinitné

sorbenty

4. sorbenty s

vnútorným povrchom

pokrytým reverznou

fázou

5. polyméry s

odtlačkom molekuly

Page 64: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Vysoká výťažnosť izolácie

analytov

Jednoduchá predkoncentrácia

analytov

Účinná purifikácia

Úspora – času, organických

rozpúšťadiel

automatizácia

Obmedzené adsorpčné

schopnosti kolón

Ťažkosti pri spracovaní veľkých

objemov vzorky

Nevhodné pre vzorky s vysokým

obsahom lipidov

Page 65: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Nový typ materiálu pre uskutočnenie SPE

Častice sorbenta (najčastejšie modifikovaný

silikagél) sú zachytené na inertnom materiáli

(teflon)

Pomer sorbent:teflon je 9:1 (w/w)

Rýchlosť prietoku kvapaliny na disku je nižšia

než pri klasickej SPE - pozitívum v zmysle

zvýšenej výťažnosti extrakcie

Ide o tzv. SPE kolónku s veľkým priemerom

a malou dĺžkou

Možnosť izolácie a zakoncentrovania analytu

z veľkého objemu (1 – 2 l) vo veľmi krátkom čase

Page 66: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

1992 – Janusz Pawliszyn

Adsorpčná a desorpčná technika zakoncentrovania

Vlákno z kremenného skla (1 cm) pokryté vhodným sorbentom

Vlákno spojené s piestom umiestnené v ihle (ochrana pred poškodením)

Analyt je extrahovaný iba do dosiahnutia rovnovážneho stavu

Rovnovážny stav ovplyvňuje:

1. Koncentrácia analytu vo vzorke

2. Typ a hrúbka sobentu na vlákne – prchavé látky = hrubšia vrstva, menej

prchavé látky = tenká vrstva

Page 67: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Sorpcia:

- technika priameho ponorenia (priama sorpcia)

- headspace technika

- technika priameho ponorenia s ochrannou membránou – pomalší proces

Desorpcia:

- GC – tepelná desorpcia

- LC – desorpcia mobilnou fázou

Podľa sily sorpcie analytu:

- desorpcia dynamická – slabšie viazané

analyty, priamo unášané mobilnou fázou

k analytickej kolóne

- desorpcia statická – vlákno v kontakte

s mobilnou fázou počas 1 – 10 min., až potom prenos ku kolóne

Page 68: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Quick Easy, Cheap, Effective,

Rugged (Robust), Safe

1993 – Anastassiades a Lehotay

Potravinárske matrice

dvojkroková extrakčná metóda

zahŕňajúca: i) extrakciu

a zhomogenizovanie vzorky a jej

frakcionáciu pomocou

organického rozpúšťadla

a roztokov solí, ii) extrakciu

a prečistenie organickej vrstvy

získanej v prvom kroku pomocou

tzv. disperznej SPE

Page 69: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Extrakcia nadkritickými

tekutinami

Eliminácia spotreby organických

rozpúšťadiel

Extrakčné médium – často CO2,

extrakt sa po procese extrakcie

zavádza pod hladinu vhodného

rozpúšťadla alebo na tuhý

sorbent

Uplatnenie iba pri analýze

nepolárnych látok

Nadkritická tekutina – fyzikálne

vlastnosti plynu, chemické

vlastnosti kvapaliny

- rozpustnosť látok porovnateľná

s kvapalinami, nižšia viskozita a

vyššia difuzivita, takmer nulové

povrchové napätie

Page 70: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Proces:

1. Povrchová desorpcia analytu do tekutiny

2. Difúzia analytu z vnútorného objemu matrice

3. Difúzia analytu cez povrchovú hraničnú vrstvu

4. Difúzia a transport v objeme nadkritickej fázy

Page 71: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Práškované vzorky – pôda, rastlinný materiál,

vlasy

Nevhodné pre tekuté vzorky – riešenie =

nanesenie na tuhý sorbent – napr. silikagél

Prídavkom tzv. kosolventu možno zvýšiť

rozpustnosť hydrofilných látok (metanol ako

kosolvent) alebo urobiť prostredie kyslým

(HCl) alebo bázickým (amoniak)

Bežne v spojení s GC – analýza opiátov vo

vlasoch, analýza barbiturátov v plazme

Page 72: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Výborné permeačné vlastnosti

nadkritickej kvapliny

Dobrá selektivita izolácie a

vysoká čistota extraktu

Termolabilné analyty

Možnosť úplnej automatizácie

Minimálna záťaž životného

prostredia

Izolácia analytu z tuhej a suchej

matrice

Požiadavka na vysokočistý CO2,

N2O alebo iné extrakčné médium

Vysoké vstupné náklady na

zariadenie

Page 73: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

ITP v 2D systémoch (ITP-ITP, ITP-CZE)

využívajúcich hydrodynamicky uzatvorený systém

Page 74: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Najmä v GC, ale i v HPLC

Chemická modifikácia pôvodnej molekuly analytu

Cieľ: - dosiahnutie chromatografickej analýzy, zlepšenie detekčných

charakteristík, potvrdenie identity analytu, zvýšenie stability analytu,

analýza relatívne neprchavých látok (v prípade GC)

On-line i off-line prevedenie

Zvyčajne: silylácia (zvýšenie prchavosti), acylácia (zníženie polarity

amino-, hydroxy-, alebo tio-skupín), alkylácia (vnášanie alkylových

skupín)

Page 75: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom
Page 76: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Protokol potvrdzujúci, že istý postup

poskytuje vopred určené špecifikácie

Niektoré validačné parametre:

- čas analýzy

- linearita

- presnosť

- správnosť

- robustnosť

- medza dôkazu

- medza stanovenia

Page 77: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Validácia závislá od účelu - bioanalytické

metódy, priemysel a potravinárstvo, farmácia

FDA smernica pre validáciu bioanalytických

metód – 2013 (návrh smernice na

pripomienkovanie)

EMA smernica – validácia bioanalytických

metód a metód pre vzorky farmaceutického

charakteru

ICH guideline

IUPAC smernica

Page 78: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Potreba purifikácie

vzorky

Optimalizácia

„surová“ matrica

predlžuje časy

analýzy – interakcia

analyt-biologická

zložka

Nehomogénna vzorka

– posuny v časoch

analýzy

Page 79: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Zhodnosť - vyjadruje

tesnosť zhody medzi

nezávislými výsledkami

skúšok získanými pri

vopred špecifikovaných

podmienkach

Reprodukovateľnosť

Opakovateľnosť

Vyjadrená

prostredníctvom

smerodajných odchýliek,

resp. relatívnych

smerodajných odchýliek

Správnosť:

resp. presnosť

Vyjadrená ako výťažnosť

- porovnanie koncentrácie

získanej z biologickej

matrice a koncentrácie

získanej z modelovej

vzorky vo vode

Selektivita – schopnosť

rozlíšiť požadovaný analyt

od ostatných súčastí

prítomných vo vzorke

Page 80: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Rozpätie = rozdiel medzi najväčšou

a najmenšou pozorovanou hodnotou

kvantitatívneho znaku, ktorý súvisí so

zhodnosťou a správnosťou metódy

Linearita = schopnosť metódy získať

výsledok, ktorý je proporcionálny

koncentrácii analytu

- metóda kalibračnej krivky – y = ax + b

- korelačný koeficient

Page 81: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom

Medza dôkazu – LOD = najnižšia koncentrácia

analytu, ktorá je pri danej hladine

spoľahlivosti ešte detegovateľná

Medza stanovenia – LOQ = najnižšia

koncentrácia analytu, ktorá môže byť

stanovená s prijateľnou hodnotou presnosti

- biologické interferenty – vysoké hodnoty LOD

- purifikácia a predkoncentrácia – posun do

oblastí ultrastopových analýz

Page 82: Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský · Nové smery v analytickej chémii 2016/2017 Juraj Piešťanský Získavanie analytickej informácie o skúmanom