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La base d’une séparation réussie est sa préparation : objectifs de la SPE

7 Mar 2021

Lorsque l’on développe une procédure analytique, il est utile de garder à l’esprit les 3 buts premiers de l’extraction en phase solide (SPE) :

  • Purification/Nettoyage
  • Fractionnement
  • Concentration
 

Comme nous l’avons vu dans de précédentes publications, souvenez-vous que les principes de la chromatographie s’appliquent aussi ici, et qu’il existe une large gamme de produits disponibles qui peuvent vous aider à mettre en place des méthodes SPE efficaces, robustes et répondant à vos exigences analytiques.

Purification/Nettoyage

La purification d’un échantillon est l’objectif principal de la plupart des méthodes SPE. Ces méthodes donnent la priorité à une séparation sélective des analytes d’intérêt des autres composés de la matrice pouvant interférer avec l’analyse. Séparer de manière sélective vos analytes des interférents et/ou contaminants potentiels provenant de la matrice, avant d’effectuer la séparation analytique, peut faire toute la différence !

Eviter les co-élutions :

Il n’est jamais idéal d’avoir un composé éluant de la colonne analytique en même temps qu’un analyte d’intérêt. Mais les conditions utilisées impacteront grandement la gravité de ce problème.

Par exemple, dans le cas d’analyses GC-FID ou LC-UV, une co-élution peut rendre impossible la quantification de l’analyte d’intérêt. Pire encore, cela peut conduire à une fausse identification si on ne distingue pas le pic interférent de l’analyte d’intérêt.

Les utilisateurs de MS et MS/MS peuvent également être impactés. Même si une MS peut être capable de faire la différence entre un composé et une interférence co-éluant avec ce composé, ces interférents provenant de la matrice peuvent toujours diminuer ou augmenter l’efficacité de l’ionisation des analytes d’intérêt – cela ayant pour conséquence des signaux sous- ou surévalués.

Les composés provenant de la matrice peuvent également causer des problèmes de ligne de base et ce phénomène peut apparaître même si les interférences matricielles ne masquent pas le pic d’intérêt. Ces composés provenant de la matrice peuvent déstabiliser la ligne de base, rendant plus difficile l’intégration automatique. Des lignes de bases instables peuvent nécessiter des intégrations manuelles, pic par pic, créant donc des charges de travail supplémentaires.

Les composés provenant de la matrice sont donc au mieux des petites nuisances. Mais au pire, ils peuvent conduire à des erreurs non détectées dans les résultats rendus. Alors, comment gérer leur présence dans votre analyse ?

Si votre échantillon contient un faible nombre d’analytes d’intérêt et que votre matrice est relativement propre alors optimiser votre séparation analytique devrait suffire. Mais parfois la matrice est tout simplement trop complexe et/ou la liste des analytes d’intérêt trop longue. Dans de tels cas, l’optimisation de la séparation analytique ne suffira pas. Lorsque le chromatogramme est trop chargé, vous avez besoin de le "nettoyer" de manière sélective avant la séparation analytique. Et la SPE peut être la réponse appropriée.

Eviter les interactions indésirables :

Alors que certaines matrices éluent avec vos analytes d’intérêt, provoquant des problèmes de détection, d’autres peuvent ne pas éluer à la première injection, restant dans la colonne et attendant votre prochaine injection d’échantillon. Dans ces cas, les composés provenant de la matrice de l’échantillon précédent peuvent causer une nouvelle interaction, indésirable, avec vos analytes d’intérêt. Cette accumulation de matrice peut augmenter la rétention des analytes d’intérêt, ralentissant leur mouvement au travers du système analytique et déformant leur pic chromatographique (pic qui traîne par exemple). Ces composés indésirables peuvent également interagir directement avec les analytes d’intérêt et par réaction chimique créer de tout nouveaux composés qui n’étaient pas présents dans votre échantillon de départ. Lorsque ce phénomène se produit avant la colonne analytique, il peut donner naissance à de nouveaux pics. Lorsque ce phénomène se produit dans la colonne analytique, il peut déformer les pics chromatographiques. De telles contaminations du système chromatographique par la matrice peuvent compromettre la qualité des données et il est donc préférable d’éviter ces contaminations en "préparant" votre matrice avant de l’injecter. On peut atténuer ces effets en diluant l’échantillon mais en faisant cela on diminue la concentration des analytes d’intérêt et donc leur sensibilité. Si vous constatez que la dilution n’est pas la solution face à une pollution potentielle alors l’extraction en phase solide devrait pouvoir vous aider.

Eviter les arrêts machine :

L'accumulation de matrice dans votre instrument entraînera des problèmes au fil du temps. A court terme, vous aurez peut-être la chance d’éviter ces interactions indésirables entre les analytes d’intérêt et les composés provenant de la matrice, mais à long terme, il est fort probable que des problèmes de pollution/contamination se développent nécessitant l’arrêt de la machine et sa maintenance.

Dans le meilleur des cas, votre système continue à bien fonctionner entre chaque maintenance préventive. Mais il n’est pas rare qu’une séquence d’échantillons échoue entre ces maintenances programmées. Dans de tels cas, une maintenance et une recalibration doivent être effectuées, stoppant un appareil censé faire des analyses.

Fractionnement

La partie précédente traitait de la nécessité de séparer les analytes d’intérêt des composés de la matrice potentiellement interférents ou contaminants. Dans d’autres cas cependant, il peut être utile de séparer les analytes les uns des autres avant d’effectuer leur analyse quantitative.

Que se passe-t-il quand un échantillon contient deux familles différentes de composés (des composés aliphatiques et aromatiques par exemple) ? Chaque famille peut nécessiter sa propre méthode d’analyse et dans ces cas l’extraction en phase solide peut aider à "dégrossir" le travail de séparation. L’utilisation de la SPE pour fractionner un échantillon vous permet de le préparer afin de pouvoir ensuite affiner la séparation analytique.

Concentration

Les chromatographistes sont souvent confrontés aux défis liés aux analyses de composés à des concentrations extrêmement faibles. Parfois, ces concentrations sont même bien en deçà des limites de quantification fiables des instruments disponibles. Dans ce cas, vous aurez certainement besoin de concentrer votre échantillon avant son analyse. Une solution possible, en supposant que vous ayez suffisamment d’échantillon, est de développer une méthode SPE qui retiendra fortement les analytes d’intérêt tout en permettant d’éliminer la majeure partie de la matrice. Il vous reste ensuite à transférer l’extrait SPE dans un flacon pour analyse, en adaptant le solvant si nécessaire.

Un coût largement compensé par les avantages

Dans un monde idéal, on pourrait tout simplement injecter directement notre échantillon dans l’instrument, et ce sans effets négatifs. Mais en réalité, le quotidien analytique au laboratoire est assez éloigné de ce rêve. Cependant, il est toujours assez tentant d’utiliser le moins de préparation d’échantillons possible. La préparation d’échantillons a ses propres coûts en termes de consommables, de temps et de main-d’œuvre. La préparation d’échantillons manuelle, elle, introduit un risque possible d’erreur. Et il existe également un risque supplémentaire que les analytes d’intérêt soient perdus en même temps que les composés de la matrice que l’on cherche à éliminer.

Le problème est que le manque de préparation d’échantillons a très souvent des conséquences négatives au final. On peut penser gagner du temps en ne développant pas de méthode de préparation d’échantillons mais que risque-t-on dans ce cas ?

  • Durées de vie plus faibles des pièces détachées de l’instrument
  • Augmentation des arrêts machine pour des maintenances imprévues
  • Perte de temps pour réanalyser les échantillons
  • Perte de temps pour intégrer les pics manuellement
 

La bonne nouvelle est qu’il existe de nombreux types différents de produits SPE disponibles. Donc il existe très certainement une solution pour vous ! Le défi pour votre application consistera à trouver la meilleure combinaison produit-méthode. Et Restek est là pour vous aider ! N’hésitez pas à nous contacter pour toute question que vous auriez sur la SPE. N’oubliez pas que l’extraction en phase solide reste de la chromatographie, et nous sommes des spécialistes reconnus des séparations chromatographiques, donc nous pouvons vous aider à trouver les solutions les plus adéquates à vos défis analytiques quotidiens.