고체상 추출법 SPE 정제방법

고체상 추출법이란

고체상추출법은 액-액 추출의 한쪽상을 고체상에 옮겨놓아 원하는 목적성분 혹은 방해성분을 고체상에 선택적으로 흡착시킨 후 적당한 용매를 흘려주어 용매를 분리,추출하는 방법입니다

-> 이를통해 방해성분을 선택적으로 제거하거나 목적성분을 농축,정제 할 수 있습니다.

 

• clean up 효과가 높고,회수율,정밀도 모두 양호하며, 간단, 신속하고 이상적인 방법에 가깝습니다 (최근사용빈도가 높아짐)
• 숙련도가 필요없기 때문에 연구자간의 오차도 줄일 수 있고 정형화된 전처리법으로 활용가능하기떄문에 표준시험법으로 많이 활용됩니다

 

 

고체상추출법(SPE)의 목적

고체상추출법(SPE)법의 주 목적은 아래와 같습니다

 

1)정제(purification)

방해물질을 제거하여 깨끗하게 만드는 clean up 과정,4가지 목적 중 가장 중요한 목적

 

 

2)농축

목적성분이 너무 묽어 분석가능한 농도로 진하게 만드는 과정

 

3)분획/분리

시료속에 있는 여러 가지 성분 매트릭스를 각 성분별로 분리하여 모으는 것

 

4)용매변경

어떤 성분이 물속에 녹아있는 상태인데 이 성분을 메탄올에 옮겨 분석하고 싶을 때 용매를 변경하는 과정을 의미

 

 

 

 

Sep-Pak Cartridge의 활성화 과정을 포함한 시료의 정제방법

고체상추출법은 위 사진처럼 폴리프로필렌 재질로 만든 여러 가지 형태의 용기에 고체상추출제를 넣어 충전한 카트리지형이 가장 널리 사용됩니다.

 

위에 보이는 사진은 SPE 카트리지의 일종인 워터스사의 빨간색 띠가 있는 sep-pak catridge입니다. 이런 카트리지는 색깔별로 내부에 채워진 충전물질이 다릅니다. 빨간띠의 카트리지 내부에는 비극성물질인 C18충전제가 가득 채워져 있습니다. 비극성은 소수성이라고도 하죠. 물을 싫어하는 물질. 물과 잘 섞이지 않는 물질입니다

극성물질은 극성물질과 잘 어울리고 비극성물질은 비극성과 잘 어울립니다. 여기에 시료를 주사기로 투입하게 되면 시료속의 소수성물질은 카트리지 내부의 소수성물질과 잘 어울리므로 내부에 포착되며, 친수성물질은 내부에포착되지않고 바깥으로 흘러나가 통과하게 됩니다. 만일 카트리지내부에 친수성의 충전물질이 채워져있다면, 이와 정반대의 현상이 일어납니다. 지금은 이 빨간색 카트리지를 이용하여 시료를 머무르게 하는 두가지방법을 설명하겠습니다

 

 

 

1)Retention Clean-Up Elution

시료중에 분석대상 성분이 소수성일때의 정제방법입니다. 방해물질 즉 친수성물질을 포함하고 있는 시료를 카트리지에 통과시킵니다. 그럼 시료중 목적성분인 소수성물질은 카트리지 내부에 충전된 C18에 대부분 포착되고, 방해물질인 친수성물질은 통과되어 어느정도 깨끗하게 정제됩니다. 하지만 이 과정에서 방해물질인 친수성물질이 100% 통과되어 제거되지는 않습니다. 소량의 방해물질이 카트리지 내부에 포착되게 됩니다. 이렇게 카트리지 내부에 포착된 소량의 방해물질인 친수성물질을 제거하기위해 물을 흘려줍니다. 물에의해 방해물질인 친수성 물질이 세척되며, 카트리지 바깥으로 흘러나가 방해물질이 제거됩니다. 지금상태에서 카트리지내에는 분석하고자 하는 목적물질인 소수성물질만 남아있는상태입니다. 이제 카트리지에 포착되어있는 목적성분을 용리(Elution)하기 위해서 목적성분이 녹을 수 있는 이동상 용액을 흘려줍니다. HPLC로 분석하기 위해서는 성분이 이동상에 반드시 녹아야합니다. 이동상의 목적성분이 용리되어 카트리지 바깥으로 흘러나오면 이 용액을 받아 HPLC로 분석하면 됩니다.

 

 

이과정을 보면

분석하고자 하는 성분이 카트리지에 포착(retention)되고 방해물질이 통과되어 깨끗해지는 정제(clean-up)과정이 진행되며, 카트리지에 포착된 목적성분을 다시 이동상으로 녹이는 용리(elution)과정이 진행되므로 Retention Clean-up Elution 이라고 명명합니다. 목적성분을 중심으로 진행되는 과정을 보고 명명한 것입니다.

 

 

 

 

 

 

2)Pass Through Clean-Up

두 번째는 pass through clean-up 방법으로 시료 중의 분석대상성분이 친수성일때의 정제방법입니다. 친수성인 목적성분과 소수성인 방해물질을 포함하고 있는 시료를 카트리지에 통과시킵니다. 그러면 시료중 방해물질인 소수성물질은 내부의 충전제인 C18에 포착되어 어느 정도 깨끗하게 정제되며, 목적성분인 친수성물질은 카트리지를 통과하므로 통과된 액체를 받아 HPLC로 분석하면 됩니다.

 

이 과정을 목적성분을 대상으로 살펴보면 목적성분이 카트리지를 통과(pass through)하고 방해물질은 카트리지에 포착되어 깨끗하게 (clean-up)되므로 pass through clean-up 이라고 합니다.

 

이 과정은 전 과정과 다르게 용리시키는 elution과정이 없기 때문에 pass through cleanup 이라고 합니다. 하지만 이 전처리 과정에서 방해물질만 제거되고 목적성분이 100% 통과되면 좋지만 실제로는 그렇지 않습니다. 목적성분이 소량의 카트리지 내부에 포착되어 손실이 일어날 수 있습니다. 따라서 이러한 전처리 과정을 통해서 회수율이 100%가되지 않게 됩니다. 이렇게 전처리 과정에서 목적성분이 손실되는 현상은 retention clean-up elution을 진행할때도 일어납니다.

 

 

 

 

 

이처럼 sep-pak 카트리지를 이용하여 정제하는 과정은 이 두가지 방법으로 진행할 수 있으며 이 방법은 목적성분 및 방해성분의 극성. 즉 친수성,소수성의 여부 및 카트리지 내부에 채워진 충전제의 종류에 따라 알맞은 방법으로 전처리를 진행하면 됩니다.