Ưu điểm nổi bật kỹ thuật chiết pha rắn SPE
Tách chiết / ly trích pha rắn (Solid-phase extraction – SPE) là một trong những kỹ thuật ly trích nucleic acid hiệu quả và đang được sử dụng phổ biến trong hầu hết các bộ dụng cụ chiết xuất thương mại có sẵn trên thị trường. Nó cho phép thanh lọc nhanh chóng và hiệu quả so với các phương pháp thông thường. Có thể ngăn ngừa được nhiều vấn đề liên quan đến quá trình tách chiết lỏng-lỏng như tách pha không hoàn toàn, hóa chất độc hại… Hệ pha rắn sẽ hấp thụ axit nucleic trong quá trình tách chiết tùy thuộc vào độ pH và hàm lượng muối của đệm. Quá trình hấp thụ dựa trên các nguyên tắc sau: tương tác liên kết hydro với chất nền ưa nước trong điều kiện chaotropic, trao đổi ion trong điều kiện nước bằng chất trao đổi anion, và cơ chế loại trừ ái lực và kích thước.
1. Đơn giản hóa nền mẫu phức tạp và làm sạch hợp chất mong muốn
- Một trong những khó khăn hay gặp nhất của những nhà phân tích hóa học là khi hợp chất mình mong muốn được đặt trong một nền mẫu phức tạp, ví dụ như Mycotoxin trong ngũ cốc, dư lượng kháng sinh trong tôm, thuốc chuyển hóa trong huyết tương, huyết thanh… Một lượng lớn các chất gây nhiễu trong nền mẫu làm việc phân tích trở nên vô cùng khó khăn. Vấn đề đầu tiên cần giải quyết chính là làm đơn giản hóa nền mẫu
- Cải thiện độ chính xác trong phép phân tích
- Khi các nhiễu nền được loại bỏ bởi việc chuẩn bị mẫu thích hơp với SPE, các đường nền sẽ trở nên thấp và sạch hơn giúp cho việc định lượng tốt và kết quả chính xác hơn.
- Ngoài ra, chúng ta còn có thể thu được các chất tinh khiết hơn nếu chất đó yêu cầu cần tách và điều chế
2. Giảm bớt sự ức chế quá trình ion hóa “Ion Suppression” hoặc tăng cường sự ion hóa trong các ứng dụng MS.
- Vấn đề thứ hai của việc phân tích trên nền mẫu phức tạp có thể được nhìn thấy trên phổ khối của máy khối phổ. Đối với mức đáp ứng tín hiệu (độ nhạy), các ion của hợp chất phải được tạo thành thích hợp.
- Trong trường hợp này, sự hình thành các ion bị ức chế bởi các hợp chất trong nền mẫu, cường độ tín hiệu bị suy giảm đáng kể. Trong hình 2 ta có thể thấy, tín hiệu bị giảm đáng kể khi chất phân tích được chiết ra trong nền mẫu huyết tương (>90%) bằng phương pháp tủa Protein.
3. Khả năng phân tách nền mẫu thành các hợp chất phân tích xếp theo lớp, nhóm
- Khi đối mặt với nền mẫu phức tạp, việc phân tách chúng theo các lớp để phân tích sâu hơn sẽ hiệu quả hơn nhiều. Ví dụ, một loại giải khát (Hình 4) có chứa một loạt các hợp chất trong công thức của nó. Một phương pháp SPE có thể được phát triển để tách các lớp khác nhau của các hợp chất, ví dụ dựa trên sự phân cực của chúng
- Các hợp chất phân cực có thể được thu thập từ hợp chất không phân cực hơn. Hai lớp này sau đó có thể được phân tích riêng một cách hiệu quả hơn bởi các hợp chất trong lớp này sẽ giống nhau.
4. Phân tích, các hợp chất tại nồng độ rất nhỏ bằng cách làm giàu mẫu –Trace Concentration/Enrichment
- Các nhà phân tích hiện nay thường cần báo cáo về các hợp chất ở mức nồng độ nhỏ hơn bao giờ hết, một phần nghìn tỷ (ppt) hoặc thấp hơn. Thông thường các mức này thấp hơn trong mẫu so với độ nhạy của các thiết bị phân tích.
- Một ví dụ điển hình là phân tích các chất gây ô nhiễm trong mẫu về môi trường hoặc nồng độ các chất chuyển hóa theo thời gian trong dịch sinh học. Hình 5 cho thấy cường độ tín hiệu rất kém của chất trong mẫu ban đầu đối với hợp chất cần quan tâm. Khi sử dụng các điều kiện tương tự nhưng mẫu được chuẩn bị với SPE sử dụng phương pháp “Trace concentration”, Peak dưới cho thấy sự gia tăng đáng kể về cường độ tín hiệu của chất cần phân tích.
- Phương pháp này sử dụng khả năng giữ các hợp chất mong muốn trên cột chiết để làm giàu và được tính toán ngược lại sau khi có kết quả.
- Đầu tiên chúng ta load lượng mẫu gốc có nồng độ thấp lên cột, lúc này các chất cần phân tích sẽ được giữ lại, tiếp tục load thêm mẫu lên cột và ghi lại thể tích load mẫu, sau đó, bước cuối cùng sẽ dùng dung môi có khả năng rửa giải mạnh để lấy toàn bộ chất phân tích (đã được làm giàu) đưa đi phân tích và tính toán.
- Ngoài ra, việc sử dụng cột chiết SPE sẽ giúp chúng ta tăng tuổi thọ cột, tiết kiệ dung môi hóa chất, giảm thời gian phân tích, giảm tần suất vệ sinh và bảo trì máy móc.
Kết luận: Như chúng ta đã thấy, một thiết bị SPE với một máy sắc ký có thể thực hiện bốn chức năng quan trọng để phân tích mẫu thành công hơn. Chúng tôi hy vọng loạt bài này sẽ giúp bạn hiểu và nắm vững các khả năng của SPE, để bạn cũng có thể đưa sức mạnh của công nghệ này để sử dụng trong phòng thí nghiệm của bạn.
