Festphasenextraktion (SPE)

Das PrepLinc SPE Modul bietet die Möglichkeit Proben per Festphasenextraktion (SPE) aufzubereiten. Für die Automatisierung auch hochkomplexer SPE Methoden stehen unterschiedliche Kartuschenmodule zur Verfügung.

Festphasenextraktion (SPE)

Durch die hohe Anpassungsfähigkeit der PrepLinc an bestehende Methoden sowie der exakten Anpassung an bestehende Applikationsparameter werden auch komplexe Methoden mit der PrepLinc automatisiert. Durch die Integration des Evaporationsmoduls AccuVap liefert die PrepLinc injektionsbereite Proben und transferiert diese in Vials (z. B. GC-Vials).


PrepLinc SPE System "Ludvig"

... og "Solan" (Oslo, Norwegen - Applikation: SPE Aufreinigung von Blutplasmaproben für die Untersuchung auf Pestizide und PCBs)

Anwendungsbeispiel Festphasenextraktion (SPE) in Kombination mit Inline-Evaporationsmodul AccuVap

SPE-Elutions-Modi

Die Elution der Probe in ein Probeglas ist ebenso möglich wie die Elution der Probe direkt in die Verdampfungskammer des AccuVap-Moduls mit nachfolgender Einengung und, falls gewünscht, mit Lösungsmittelaustausch.
Die Probe kann auch bei Bedarf in einer Probenschleife "zwischengelagert" werden. Hierfür stehen folgende SPE Elutionsmodi im Programm zur Verfügung:

SPE-Elution-Modi-1 Elution
Reverse-Elution
Bypass-Elution
Elution über Probenschleife, Kartusche Inline
Elution über Probenschleife, Kartusche im Bypass
Elution ohne Probenschleife, Kartusche Inline

Folgende Schritte können mit dem SPE-Modul vollautomatisch abgearbeitet werden

  • Konditionieren
  • Probenaufgabe
  • Verdünnen
  • Durchmischen
  • Waschen
  • Eluieren
  • Umkehreluieren
  • Fraktionieren
  • Spülen
  • Probentransfer AccuVap Modul / Probenglas

SPE Module

Die SPE-Kartuschenmodule nehmen handelsübliche SPE-Kartuschen, Wasserextraktionsdisks, Flash-Kartuschen und Filter auf.
Es können Einfach- sowie Mehrfachkartuschenmethoden abgearbeitet werden. Die SPE-Kartuschenmodule können in beliebiger Reihenfolge mit anderen Probenvorbereitungsmodulen geschaltet werden. So können selbst hochkomplexe Aufarbeitungsmethoden mit dem PrepLinc System vollständig automatisiert werden.

Standardmodul zur Festphasenextraktion für handelsübliche SPE-Kartuschen
Die Probenaufgabe erfolgt über den SPE-Injektionsport oder inline von einem beliebigen PrepLinc-Modul.
Auf der PrepLinc-Plattform können bis zu fünf SPEi-Module mit jeweils neun SPE-Positionen eingesetzt werden.
Kartuschengröße: 1 ml bis 15 ml.

Festphasenextraktionsmodul für großvolumige Proben mit LVi Pumpenmodul
Die Probenaufgabe erfolgt von einem beliebigen PrepLinc Modul inline oder über die LVi-Pumpe direkt aus dem Probenglas (1 ml bis > 1 Liter)
Auf der PrepLinc-Plattform können bis zu drei LVi-Module mit jeweils acht SPE-/Exktraktionsdisk-Positionen eingesetzt werden.

 

Zur Inline-Filtration von Proben werden die SPE-Module mit Filtern bestückt. Ein Druckwächter im Modul überwacht die Gängigkeit der eingesetzten Filter.
PrepLinc-Anwender nutzen diese Möglichkeit um Proben zwischen zwei automatisierten Abläufen zu filtrieren.
Dieser Schritt wird oft nach der Probenkonzentration mit Lösemittelaustausch (Sedimentierung aufgrund des Polaritätswechsels der Probe) angewendet, um partikelfreie, injektionsbreite Proben zu erhalten.

 

 

Systemeigenschaften der SPE Module

  • Flexible Probenaufgabe: Inline oder durch Injektionsport
  • Positiver Druck mit Systemdrucküberwachung
  • Geschlossenes System (offenes System optional)
  • Programmierbare Flussraten
  • Automatisierter Lösemittelwechsel
  • Mehrfachinjektionen
  • Einfach- sowie Mehrfachkartuschenmethoden
  • SPE Reverse-Elution möglich
    Elution der Probe direkt in die Evaporationskammer mit Inline-Einengung (parallel zu Elution) und - falls gewünscht - mit Lösemittelaustausch

12+3 unterschiedliche Lösemittel
Neben den 12 unterschiedlichen Lösemitteln am SPE-Modul stehen dem Anwender drei weitere Lösemittel, die am Autosampler-Modul angeschlossen werden können, zur Verfügung.
So können sämtliche Applikationen auf der Probenvorbereitungsplattform automatisiert und ausgeführt werden - ohne Umbaumaßnahmen, auch in einer Sequenz.

Probenvorbereitungsmodule hinzufügen: Plug & Play
Weitere Module für die Probenaufreinigung können dem PrepLinc-System jederzeit und einfach hinzugefügt werden - es bedarf dazu keiner Umbauarbeiten.
Die Zusatzmodule werden mit einem Netzwerkkabel verbunden und damit im Programm registriert. Sofort stehen diese dann dem Anwender zur Verfügung.

Automatisierung komplexer Methoden

PrepLinc automatisiert auch komplexe SPE-Anwendungen, bei denen mehrere SPE-Kartuschen Verwendung finden müssen. Das Applikationsbeispiel zeigt die Aufreinigung einer Dioxinprobe, die mit GPC, AccuVap und drei unterschiedlichen SPE-Kartuschen die PCBs, PBDEs und PCDD/Fs separiert. Die fertige, injektionsbereite Probe wird nach der vollautomatischen Probenaufreinigung vom PrepLinc System in Vials (z. B. GC Vials) abgefüllt.

PCDD-PCB-PBDE

Probenaufbereitung verschiedener Matrices für PCB, PCDD/F und PBDE Komponenten mit PrepLinc
Diese Probenaufbereitungen erfolgen durch GPC-Reinigung und mehrfachen SPE-Reinigungsschritten, wobei die Analyten durch Volumeneinengungen unter kontrolliertem Vakuum und Temperaturzufuhr im AccuVap Modul aufkonzentriert werden. Diese Aufkonzentrationen können auch mehrfach erfolgen, um ein oder auch mehrere Probenkonzentrate zur weiteren Analytik zu erhalten. Dies ist z. B. in dem nachfolgend beschriebenen Prozess der Fall, bei dem als Ergebnis je ein Vial mit den Analyten PCB/PBDE und PCDD/F gewonnen wird:
Das aus der GPC-Säule strömende Eluat wird, zeitlich um 20 Sekunden versetzt, sofort in der AccuVap-Kammer konzentriert. Dies wird durch Sensoren in der Verdampfungskammer überwacht und gesteuert. Nach Beendigung  der GPC-Reinigung und der AccuVap-Konzentration wird das Eluat direkt aus der Verdampfungskammer der AccuVap über eine Kieselgel-Kartusche in SPE-Modul 1 und dann in SPE-Modul 2 über eine  Aluminiumoxid-Kartusche in den Abfall geleitet.
Mit unterschiedlichen Lösemitteln erfolgen dann weitere Elutionen über die Kieselgel- und Aluminiumoxid-Kartusche sowie über die Kohlenstoff-Kartusche, um dann die PCB/PBDE-Analyten, nach weiterer Aufkonzentrierung in dem AccuVap Modul, in Probenvial 1 zu sammeln. Nun erfolgt eine Elution in umgekehrter Flussrichtung an der Kohlenstoff-Kartusche, um, wieder nach Konzentration in der AccuVap, die PCDD/F-Analyten in Vial 2 aufzunehmen. Mit dem Linc-Editor werden die drei Probenvorbereitungsmethoden, den einzelnen Modulen zugeordnet, zu einer Gesamtmethode vernetzt.

Umsetzung der Methode mit dem PrepLinc System
PrepLinc ist weltweit das einzige System, das die vorstehend geschilderte Methode vollautomatisiert durchführen kann. Die PrepLinc-Plattform wird mit den verfügbaren Hardware-Komponenten PrepLinc-GPC, PrepLinc-AccuVap und mit bis zu fünf PrepLinc-SPE-Modulen, die jeweils 9 handelsübliche SPE-Kartuschen aufnehmen können, bestückt. Mit der PrepLinc-Software werden diese Module in beliebiger Reihenfolge miteinander vernetzt, so dass damit die unterschiedlichsten Anforderungen realisiert werden. Höchstmögliche Flexibilität des PrepLinc-Systems ist damit gegeben. Der gesamte Ablauf geschieht vollautomatisiert vom Extrakt zu den zwei fertig abgefüllten GC-Vials, ohne dass manuelle Zwischenarbeiten erforderlich wären.

So einfach läßt sich die komplexe Dioxin-Methode mit PrepLinc umsetzen:
Dioxin-Method-komplett

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Anwendungsdatenblätter

Bestimmung von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAKs) in Fetten und Ölen mittels 2D-GPC

Veröffentlichung von Melanie Lehneke, Intertek Food Services in der Deutschen Lebensmittel Rundschau
Bestimmung von leichten und schweren polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAKs) in Fetten und Ölen pflanzlicher und tierischer Herkunft mittels automatisierter 2D-GPC und anschließender GC-MS-Detektion
Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs) sind Verbindungen, die bei unvollständigen Verbrennungsprozessen oder Pyrolyse organischer Ausgangsmaterialien (z. B. Holzkohle, Öl) gebildet werden. Sie bestehen aus mindestens zwei kondensierten aromatischen Ringsystemen. Da die Bildungsprozesse unspezifisch verlaufen, tauchen PAKs in vielen verschiedenen Formen auf.

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Automatisierte Probenvorbereitung für die Bestimmung von Pestizidrückständen in hocheffizienten Laboratorien

Veröffentlichung von Ralf Godeck, GfL Berlin in der Deutschen Lebensmittel Rundschau

Automatisierte Probenvorbereitung für die Bestimmung von Pestizidrückständen in hocheffizienten Laboratorien mit GPC-GC-MS/MS und -LC-MS/MS"
Die Gelpermeationschromatografie (GPC) ist ein leistungsfähiges Separationsverfahren, welches u. a. zur Probenvorbereitung und Extraktaufreinigung innerhalb unterschiedlicher analytischer Gesamtverfahren eingesetzt werden kann. Insbesondere bei der modularen Analytik von Pflanzenschutzmitteln aus Lebensmittelmatrizes gemäß ASU L00.0034 hat sich die GPC als Bestandteil der Extraktaufreinigung bewährt.

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Automatisierung der Baustein GPC, C1 und C2 der Methode L00.00-34 mit automatisierter GPC-SPE und AccuVap Modul

Anwendungsdatenblatt 75
Die Methode L00.00-34, Untersuchung von Lebensmitteln, Modulare Multimethode zur Bestimmung von Pflanzenschutzrückständen in Lebensmitteln (Erweiterte Neufassung der DFG-Methode S 19), Bausteine C1 (GPC) und C2 (SPE) wird mit der Probenvorbereitungsplattform PrepLinc vollständig automatisiert.
Die Extraktlösung aus einem der Bausteine E (L00.00-34) wird in einem 10 ml Glas in den Probengeber eingestellt. Die an das PrepLinc System angeschlossene GPC-Säule wird vor dem ersten Probelauf mit Cyclohexan:Ethylacetat 1:1 equilibriert. Das SPM-Modul wird mit einer Kieselgelsäule bestückt. Als Auffanggefäße für die Elutionen 0 bis 5 (Baustein C1) bzw. Elutionen 1 bis 5 (Baustein C2) werden GC vials in den Tray eingestellt. Über den Sequenz-Editor wird die Linc-Methode L00.00-34-GPC-SPE geladen und die Ein- und Ausgabevials bestimmt. Anschließend wird das Gerät gestartet, die Probe wird vollautomatisch gereinigt, eingeengt und nach einem Lösemittelaustausch in GC Vials abgefüllt.

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Decreasing the Cost of GPC Cleanup of Extracts for Trace Pesticide Analysis

Anwendungsdatenblatt 105
Gel Permeation Chromatography is a size-exclusion liquid chromatography method used to remove lipids, sulfur and other co-extractives from environmental and food matrices prior to analytical analysis. It is a desirable technique because it is non-destructive and separates based on molecular size.
GPC Cleanup, while a beneficial cleanup technique, has been criticized for its solvent and time investments. GPC Cleanup using the traditional glass column requires one hour per sample and about 300mL of mobile phase solvent. Additionally, the traditional mobile phase is methylene chloride (DCM), a chlorinated solvent that requires expensive disposal.
To significantly decrease the cost of GPC Cleanup, the run time must be shortened. Simply increasing the mobile phase flow rate may speed the processing time, but will not decrease the amount of solvent used. It will also create pressure problems with the column. Another way to increase sample throughput while decreasing solvent consumption is to decrease the bed volume of the column. The lower bed volume will decrease the run time, thus decreasing the amount of solvent used to process each sample. There are, however, drawbacks to decreasing column bed length in some situations.

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Keeping the Nations Beef Supply Safe from Chronic Levels of Chlorinated Pesticides and Flame Retardants

Anwendungsdatenblatt 110

The USDA FSIS National Residue Program mandates the testing of domestic meat to prevent violative levels of persistent pollutants like chlorinated pesticides from entering the food supply. Recent findings have prompted an interest in flame retardant levels in meat. Flame retardant compounds, like hexabromobiphenyl, are commonly found in flame retardants and enter the animal by ingestion of retardant-treated items. Little is known of the toxicity of fire retardant compounds in humans, but research in rodents suggests they are associated with cancer, endocrine disruption and brain impairment. Like chlorinated pesticides, fire retardant compounds are highly lipophilic and tend to accumulate in fatty tissue of animals in the food chain.
The standard method for determining chlorinated pesticide residue levels in meat employs GPC Cleanup with GC/ECD detection. In this study the flame retardant compound hexabromobiphenyl was simultaneously determined with a standard list of 20 chlorinated pesticides. Advances in GPC Cleanup column technology allows for a decrease in run time, keeping the entire procedure, extraction through analysis, close to 1 hour per sample.

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Comparison of different methods of purification of environmental samples for analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons

Anwendungsdatenblatt 132

Currently, 12 substances are regulated by the Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants (POPs) signed in May 2001 by 127 countries, and the work on finding new candidate chemicals to the convention has started. One group of substances in focus is polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). They are formed during all types of incomplete combustion of organic matter, and they exhibit the characteristic POPs properties: persistence, bio-accumulation, adverse effects and potential for long-range environmental transportation to a certain extent. Many of the PAHs are carcinogenic, they are also believed to exhibit reproductive effects, as well as immune system inhibiting properties, genotoxicity and mutagenicity.
The development of innovative analytical methods for determination of PAHs has been and is of fundamental importance, due to the high carcinogenicity of these compounds. The quali-quantitative analysis of PAHs is an important challenge due to the low concentration at which these hydrocarbons may be present.

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Automated cleaning of dietary supplements for pesticide resudies using GPC-SPE-Evaporation

Anwendungsdatenblatt 131

The use of Dietary Supplements by consumers has grown from <10% of the population to ~50% of the population over 10 years (US). Ginseng, one of the most popular botanical supplements, is a root crop requiring 4-7 years to mature. The long growing period increase the risk of fungal and insect attack. Numerous chlorinated pesticides, namely PCNB (Quintozene) and Tricyclazole are frequently found in ginseng samples. FDA & private laboratory testing revealed major contamination problems in the 1990’s which still persist today making residue monitoring a high priority. While many supplements can be routinely tested using modern techniques (QuEChERS), many chlorinated residues and high-lipid/saponin matrices can create challenges for this modern technique. Florisil column clean up (SPE) and Gel Permeation Chromatography (GPC) are utilized for such matrices. Historical GPC involved significant time and resources from the analyst to collect fractions, evaporate them and perform various solvent exchanges & SPE. Using the new-generation PrepLinc™ system, these functions are fully automated creating a ready-to-inject sample in an autosampler vial making GPC viable again for production laboratories. This poster (the first in a series) will introduce the system and briefly outline the methods utilized for sample preparation & provide matrix examples. Future posters/papers will provide further detail on the project.

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Combined GPC and On-Line Carbon Cleanup Technique for Isotopic Dilution High Resolution PCDD/PCDF Methods

Anwendungsdatenblatt 120
Extract purification for pico- or nanogram scale GC/MS is time consuming, laborious and costly, and may suffer from performance variations in manual cleanup chromatography. Size exclusion (GPC) followed by adsorptive chromatography is useful for cleanup of biota, soil and sediment extracts for high resolution PCDD/PCDF analyses. GPC cleanup of extracts is allowed or encouraged in several EPA methods and is of great value to laboratories practicing such analyses. Sample extract cleanup for PCDD./PCDF always involve a carbon column stage. Sample concentrate, typically after other cleanups, is passed onto carbon and forward elution drives out various interferences. Reverse elution utilizes solvent containing a component (e.g. toluene) having great affinity for carbon. This disgorges PCDD/PCDF congeners into an eluate ready for evaporation and analysis.
In this study GPC eluate was forward eluted through a carbon cartridge (bed of powder mixed with granular substrate, packed between two frits) placed in line after the GPC column. During forward elution, target compounds collect at or near the column head while interferences are flushed forward. Valve switching enables reverse elution with toluene for collection of targets. Thus PCDD/PCDF sample cleanup can be conducted in highly automated fashion with minimal operator contact.

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Determination of Haloacetic Acids in Aquueous Environments by Solid Phase Extraction

Anwendungsdatenblatt 30
Chlorination of drinking water has been a commonly practiced method of disinfection for over a century. However, the disinfection by-products arising from the reaction of organic material in the water and chlorine may give rise to certain aberrant carcinogenic effects. EPA Method 552.1 and 552.3 prescribe procedures for testing of haloacid constituents in drinking water by ion-exchange or micro extraction, followed by esterification and quantitation by GC-ECD.
In this study, the 552.1 ion-exchange method is automated for different water samples to afford increased reproducibility, unattended operation, and consistency of sample loading and elution.

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Weitere Literatur- und Anwendungsdatenblätter unserer Anwender
Folgende Literatur- und Anwendungsdatenblätter unserer Anwender zeigen die vielseitigen Einsatzmöglichkeiten der vollautomatisierten Probenaufarbeitung:

  • Bestimmung von leichten und schweren polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAKs) in Fetten und Ölen pflanzlicher und tierischer Herkunft mittels automatisierter 2D-GPC und anschließender GC-MS-Detektion
  • Automatisierte Probenvorbereitung für die Bestimmung von Pestizidrückständen in hocheffizienten Laboratorien mit GPC-GC-MS/MS und -LC-MS/MS
  • Maximierte Probenaufgabe mit zweidimensionaler Gelpermeationschromatografie (2D-GPC)
  • Automatisierung der Bausteine GPC, C1 und C2 der Methode L 00.00-34
  • Maximizing Lipid Load With 2-Dimensional GPC Cleanup
  • QuEChERS, SPE and GPC: A Comparison of Sample Preparation Techniques for Analysis of Pesticides in Problematic Matrices
  • Automated GPC with Inline SPE to Improve Sample Cleanup Without Adding Time or Solvent
  • Additional cleanup for DIN EN 12393 minimising matrix effects and improving result quality in GC-MS
  • A Combined SPE Method for Analysis of Chloroacetic Acids in Drinking Water
  • Cleanup-Methode für Nahrungsergänzungsmittel wie z.B. Ginseng
  • Modifizierte Cleanup-Methode für Dioxine und persistente organische Schadstoffe (POPs)
  • Automatisierung der Wasserextraktion mit dem SPE-Wasserextraktionssystem LVi
  • Traditionelles Dioxin-Cleanup mit dem PrepLinc System
  • Wiederauffindungsraten unterschiedlicher Pflanzenschutzmittel mit GPC und AccuVap
  • Erfahrungen zur Automatisierung des GPC-Reinigungsver fahrens bei der Untersuchung von tierischen Lebensmitteln auf Chlorkohlenwasserstoffe
  • Der Einsatz der automatischen Gelchromatographie zur Reinigung von Pesticidextrakten Organochlor
  • Pflanzenbehandlungsmittel in Tabak und Tabakerzeugnissen
  • Bestimmung der Fungizide Bitertanol, Fuberidazol, Imazalil, Rabenzazole, Triadimefon und Triadimenol in Pflanzen und Boden
  • Methode zur Aufarbeitung von Lebensmitteln und Futtermitteln pflanzlicher und tierischer Herkunft für die Multirückstandsbestimmung lipoid- und wasserlöslicher Pflanzenbehandlungsmittel
  • Zur Analytik von Chlorkohlenwasserstoffen in Zwiebeln nach Reinigung mit der Gelpermeationschromatographie
  • Schnelle Untersuchung von Milch auf chlorierte Kohlenwasserstoffe mittels automatischer Gelchromatographie
  • Automatisierte Gelchromatographie als Reinigungsverfahren zum Nachweis von ECD-erfaßbaren Wirkstoffen, chlorierten Kohlenwasserstoffen, Pentachlorphenol sowie von Diphenyl und o-Phenylphenol in pflanzlichen Materialien
  • Untersuchungen zum Einsatz der Gelpermeationschromatograpie in der Rückstandsanalytik
  • Nachweis von Aflatoxin B1 in Futtermitteln für Milchtiere
  • Bestimmung der Rückstände von aromatischen Dinitroverbindungen mittels gelchromatischer Reinigung
  • Die Gelpermeationschromatographie, eine universelle Reinigungsmethode in der Analytik von Pflanzenschutzmitteln
  • Untersuchungen zur Messung und Bewertung von Rückständen des Ektoparasitenbekämpfungsmittels Phoxim in Milch
  • Methode zur Aufarbeitung von Lebensmitteln und Futtermitteln pflanzlicher und tierischer Herkunft für die
  • Multirückstandsbestimmung lipoid- und wasserlöslicher Pflanzenbehandlungsmittel
  • Untersuchungen zur Gelchromatograpie (GPC) als Reinigungsverfahren in der Rückstandsanalytik von Tierarzneimitteln
  • Eine schnelle Methode zur Bestimmung des Ebergeruchsteroids Androstenon
  • Analysenverfahren zur Bestimmung von polychlorierten Dibenzodioxinen und Dibenzofuranen in Frauenmilch
  • Untersuchungen zum Vorkommen von Moschus-Xylol in Fischen
  • GPC-clean up von fetthaltigen Matrizes in der Rückstandsanalytik unter Verwendung von OPTIMA-Säulen
  • Entwicklung einer Methode zur Bestimmung von Nitromoschusverbindungen im Hausstaub

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