Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Online-SPE-Technik

21.11.2011
PAH-Spurenanalyse mit automatisierter Probenvorbereitung

Um Laborkosten zu reduzieren und die Produktivität zu steigern, wächst aktuell die Nachfrage nach automatischer Probenvorbehandlung. In Umweltlabors ist die Spurenanreicherung eine der aufwändigsten Aufgaben, zu denen etwa die Flüssig-Flüssig-Extraktionen (LLE) zählt oder die Aufreinigung und Rückkonzentrierung durch Lösungsmittelverdampfung. In vielen Fällen hat die Festphasenextraktion (SPE) die LLE erfolgreich ersetzt.

Die Online-SPE braucht weniger Lösungsmittel und hat einen zusätzlichen Vorteil: Sie verzichtet darauf, ein Extraktionsmittel zu verdampfen, was vorteilhaft ist für das gesamte Wiederfinden von Zielsubstanzen. Zudem werden alle Zielverbindungen nachgewiesen. Im Falle einer Offline-Vorbehandlung wird stets ein Aliquot des erhaltenen Extrakts in ein Analysensystem injiziert.

Eine andere Entwicklung betrifft den ansteigenden Durchsatz. In vielen Fällen ist die Geschwindigkeit der Schlüsselfaktor. In der Umweltanalytik sind die Proben jedoch ziemlich komplex. Auch wenn Substanzen mit selektiveren Methoden (z.B. Fluoreszenznachweis) detektiert werden, ist noch ausreichend Trennleistung notwendig, um alle gefundenen Verbindungen aufzutrennen und so falsche Positivergebnisse verhindern.

In einigen Fällen lassen sich mit einem zweiten Detektorsystem falsch-positive Ergebnisse ausschließen oder zumindest abschwächen. Manchmal wird auch eine schnelle Analysentechnik für ein Screening eingesetzt. Sobald sich ein positives Ergebnis abzeichnet, muss es durch ein zweites Analysenverfahren bestätigt werden. Wie oben im Zusammenhang mit der Umweltanalytik dargelegt, erweisen sich die Proben als sehr komplex, so dass sich nur Methoden mit äußerst selektiven Nachweistechniken (z.B. LCMS/MS oder GCMS) für ein Screening einsetzen lassen.

Online-SPE-Technik für PAH-Bestimmung
Shimadzu Benelux hat zusammen mit Vitens, dem größten Trinkwasserversorger der Niederlande, eine Online-SPE-Technik entwickelt, die polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH) in Trinkwasser, Grund und Oberflächenwasser bestimmt. Vitens liefert jährlich etwa 350 Millionen m3 Trinkwasser für etwa ein Drittel des Landes. Das Unternehmen unterstützt auch Trinkwasserhersteller in Afrika, Südamerika und Asien in der Verbesserung ihrer Wasserversorgung und sanitären Einrichtungen.

Eine Analyse von polyzyklischen Kohlenwasserstoffen wird in erster Linie mit einer HPLC mit UV- oder Fluoreszenzdetektion oder mit einer GCMS durchgeführt, wobei die beiden letztgenannten breiter akzeptiert sind. Im hier dargestellten Fall bestand das Ziel darin, eine SPE und eine HPLC-Technik mit Fluoreszenznachweis zu kombinieren.

Als Ausgangspunkt wurde die HPLC-Technik zur vollständigen Trennung von 16 [1] PAHs mit EPA-Vorrang gewählt. Die Methode basiert auf einem binären Wasser-Acetonitril-Hochruckgradienten unter Verwendung einer C18-Reversed-Phase-Säule. Durch Absenkung der Säulentemperatur auf 20 °C und Reduzieren der Gradientensteigung von 25 auf 100 % Acetonitril in 30 Minuten wurde die Trennleistung weiter verbessert. Die Minimal-Auflösung zwischen dem kritischen Paar (Acenaphthylen und Fluoren) betrug etwa 3,4. Die niedrige Säulentemperatur führt zu einer Maximal-Auflösung für PAH-Verbindungen, was ein einfaches Umschalten von Anregungs- und Emissionswellenlängen im RF-20Axs-Fluoreszenzdetektor gestattet.

Nachdem Methodenstabilität hergestellt war, wurde das HPLC-System weiter auf Online-SPE-Eigenschaften erweitert. Dazu wurden die SPE-Kartusche, eine Pumpe mit 4–fach Lösemittelauswahlventil zum Reinigen, Konditionieren und Spülen des C8-SPE-Materials sowie zwei 6-Port-2-Positions-Ventile hinzugefügt. In dieser Phase wurde die Entgasungskapazität erhöht und auch der Autoinjektor durch den präparativen SIL-10AP-Injektor ersetzt, da dieser für größere Injektionsvolumina besser geeignet ist.

Vor der Beladung mit einer Probe wurde die SPE-Kartusche zunächst mit Acetonitril gesäubert, mit Methanol konditioniert und mit Wasser gespült. 4 ml Probevolumen [2] wurden injiziert und mit einem Fluss von 1 ml/min einer Acetonitril-Wasser-Mischung auf die SPE-Kartusche überführt. PAH-Verbindungen neigen dazu, sich überall in der Flusslinie anzuhaften. Daher wird eine 33-%ige Acetonitril-Lösung benötigt, um dieses Problem zu umgehen. Nach Beladung mit einer Probe wurde die Kartusche erneut mit Wasser gespült, bevor die Verbindungen mit 100 % Acetonitril eluiert wurden. Der aus der SPE-Kartusche kommende Volumenfluss wurde nachgeschaltet mit Wasser gemischt, um den Wasser-Acetonitril-Gradienten zur PAH-Trennung in der Analysensäule zu erzeugen.

Analysenbedingungen
Säule: Pursuit PAH3 4,6 mm i x 100 mm l, 3 µm.Vorsäule: ChromSep Guard, Pursuit PAH 3 x 10 mm l.Mobile Phase: A Wasser/B Acetonitril.Gradient: B: 25 % --> 100 % (30 min).Flussrate: 1,0 ml/min.Temperatur: 20 °C.Detektion: Fluoreszenz (siehe Tabelle).Injektionsvolumen: 4 ml.SPE-Säule: HySpere Resin SH 25, 2 x 10 mm l.Durchfluss: 1 ml/min Wasser-Acetonitril 7/3 (v/v).
Die Quantifizierungsgrenze (LOQ) liegt je nach Matrix zwischen 0,0007 und 0,0059 µg/l, mit Ausnahme von Naphthalen (0,0087...0,021 µg/l). Das LOQ wird errechnet als das Dreifache der Standardabweichung nach einer Zugabe von 0,01 µg/l, welche an acht unabhängigen Tagen bestimmt wurde. Die Wiederholgenauigkeit liegt zwischen 0,39 und 6,4 % (n = 8), die Reproduzierbarkeit liegt im Bereich von 1,3...9,9 % (n = 8).

Der Einsatz des RF-20Axs, des weltweit wohl sensitivsten HPLC-Fluoreszenzdetektors, erfüllt die Anforderungen insbesondere für hochempfindliche Umweltanalysen.

Nachdruck aus Shimadzu News 1/2011
Anmerkungen[1] Alle 16 EPA-PAH lassen sich mit einem UV-Detektor nachweisen. Mit einem Fluoreszenznachweis konnten nur 15 der 16 EPA-PAH analysiert werden, da Acenaphthylen keine intrinsische Fluoreszenz generiert.

Die Probe wurde vor der Injektion in einem Probenfläschchen mit Acetonitril gemischt.

Shimadzu Benelux, E-Mail: shimadzu@shimadzu.eu, http://www.shimadzu.eu

Vincent Goudriaan*) | LABO
Weitere Informationen:
http://www.labo.de/chromatographie/Online-SPE-Technik/Online-SPE-Technik.htm

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Highspeed-Laser erkennt Krebs in zwei Minuten
25.04.2017 | University of Hong Kong

nachricht Pharmacoscopy: Mikroskopie der nächsten Generation
25.04.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie