FR3133143A1 - Procédé d’extraction sur phase solide à l’aide d’un monolithe poreux - Google Patents
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Abstract
Procédé d’extraction et/ou séparation sur phase solide à l’aide d’un monolithe poreux L’invention concerne un procédé d’extraction et/ou de séparation sur phase solide d’un ou plusieurs composés d’intérêt d’un échantillon liquide comportant : - l’intégration d’un monolithe poreux autoporté (20) dans un conduit fluidique (30) de sorte que le monolithe poreux autoporté (20) soit fixe dans le conduit fluidique (30) durant ledit procédé et forme un filtre dans le conduit fluidique, - au moins un passage de l’échantillon (300) au travers du monolithe poreux dans le conduit fluidique (30) sur au moins une portion du monolithe poreux (20), le monolithe poreux autoporté (20) ayant une plus grande dimension transversale au conduit fluidique (20) inférieure ou égale à 3 mm. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne un procédé d’extraction sur phase solide d’un ou plusieurs composés d’intérêt à l’aide d’un monolithe poreux intégré dans un conduit fluidique. L’invention a également trait à un procédé d’intégration d’un monolithe poreux dans un tube en un matériau thermorétractable.
L’extraction d’un ou plusieurs composés d’intérêt à partir d’un mélange complexe est essentielle pour une utilisation ultérieure, notamment pour permettre leur identification et/ou leur quantification. La qualité de l’extraction du ou des composés d’intérêt influe beaucoup sur la qualité des résultats obtenus ultérieurement.
Il existe actuellement plusieurs méthodes pour extraire les composés d’intérêt.
Un moyen pratique et efficace d’effectuer une extraction consiste à faire circuler une solution contenant les molécules d’intérêt au travers d’une phase solide. Pour cela il est nécessaire d’avoir un circuit fluidique incorporant un matériau poreux de section parfaitement adaptée au conduit dans lequel il est intégré et fixe pour garantir que la solution circulant dans le circuit traverse inévitablement le matériau poreux.
Parmi les matériaux pouvant être utilisés comme phase solide pour l’extraction, les monolithes poreux, notamment ceux à porosité hiérarchique (HPM), présentent des avantages tels qu’une bonne perméabilité, une porosité et une chimie de surface ajustable. La réalisation de dispositifs pour l’extraction d’un format miniaturisé est un défi.
Comme cela est décrit dans les articles de Nemaet al, Talanta 82 (2010) 488–494Application of silica-based monolith as solid phase extraction cartridge for extracting polar compounds from urine, Ma, X., Zhao, M., Zhao, F.et al. Application of silica-based monolith as solid-phase extraction sorbent for extracting toxaphene congeners in soil.J Sol-Gel Sci Technol 80,87–95 (2016) et Jorge C. Masini,et al.,Porous monolithic materials for extraction and preconcentration of pollutants from environmental waters, Trends in Environmental Analytical Chemistry, Volume 29, 2021, e00112, ISSN 2214-1588, une méthode pour intégrer un HPM dans un circuit fluidique consiste à l’encastrer dans le corps d’une seringue, notamment par insertion en force. Ceci n’est réalisable que pour des HPM présentant une résistance suffisante aux contraintes d’encastrement manuel, notamment présentant plusieurs millimètres de large.
Comme cela est décrit dans la demande JP2003166983, une autre méthode pour encapsuler un HPM en vue d’une utilisation de SPE ou de chromatographie consiste à utiliser un tube thermorétractable qui, lorsqu’on le chauffe à 100°C pendant 10 minutes, se rétracte sur le HPM pour l’encapsuler et le maintenir en position. Cette méthode est utilisée communément pour encapsuler des monolithes poreux de plusieurs mm de large. Cependant, pour des monolithes poreux de petit diamètre, notamment de diamètre inférieur ou égal à 2 mm, il est établi, notamment dans le brevet US 7 291 383, que l’encapsulation telle que décrit dans la demande de brevet japonaise précitée ne permet pas de garder à la fois l’intégrité du HPM et l’étanchéité de l’intégration.
De tels dispositifs d’extraction avec des HPM de grandes largeurs requièrent de faire circuler plusieurs fois plusieurs centaines de microlitres sur le HPM. Ils fonctionnent avec des débits obtenus par la création d’un vide d’air en sortie de dispositif ou bien par centrifugation. Ils sont donc peu modulables et difficiles à contrôler précisément. De plus, ils ne sont pas toujours compatibles avec les contraintes de certains domaines, notamment les domaines dits -omiques incluant la protéomique, la métabolomique ou la glycomique, en termes de quantité réduite des échantillons, de volume faible des échantillons à analyser et de rapidité requise.
Une solution proposée pour miniaturiser de tels systèmes, notamment par le brevet US 7 291 383 et l’article de Jorge C. Masini,et al.,Porous monolithic materials for extraction and preconcentration of pollutants from environmental waters, Trends in Environmental Analytical Chemistry, Volume 29, 2021, e00112, ISSN 2214-1588 est de formerin situl’HPM dans un capillaire de moins de 1 mm de diamètre interne. Dans les capillaires obtenus, des gradients de porosité existent, comme montré notamment dans l’article de Bruns, S., Müllner, T., Kollmann, M., Schachtner, J., Höltzel, A., & Tallarek, U. (2010).Confocal laser scanning microscopy method for quantitative characterization of silica monolith morphology.Analytical chemistry,82(15), 6569-6575, ce qui nuit à la reproductibilité, et les images en microscopie électronique à balayage montrent d’une part bien souvent que l’ancrage des HPM dans les capillaires est incomplet, libérant des espaces interstitiels qui peuvent nuire à la reproductibilité, voire à la qualité de l’extraction en créant des chemins préférentiels et d’autre part, que pour une même formulation, la structure n’est pas similaire lorsque le diamètre du capillaire varie, ce qui implique que des modifications majeures soient faites sur les compositions initiales mais également sur les étapes du procédé par rapport à ce qui se fait pour les monolithes autoportés plus grands pour limiter notamment les effets de bords au niveau de la paroi du capillaire, ce qui rend longue et complexe la préparation de tels capillaires et entraîne des variations de structure.
Il existe donc un besoin de disposer d’un procédé d’extraction de composés d’intérêt d’échantillons de volumes réduits qui soit à la fois simple, rapide, efficace et reproductible.
L’invention répond à ce besoin à l’aide d’un procédé d’extraction sur phase solide d’un ou plusieurs composés d’intérêt d’un échantillon liquide comportant :
- l’intégration d’un monolithe poreux autoporté dans un conduit fluidique de sorte que le monolithe poreux autoporté soit fixe dans le système fluidique durant ledit procédé et forme un filtre dans le système fluidique,
- au moins un passage de l’échantillon au travers du monolithe poreux dans le conduit fluidique sur au moins une portion du monolithe poreux,
le monolithe poreux autoporté ayant une plus grande dimension transversale au conduit inférieure ou égale à 3 mm.
- l’intégration d’un monolithe poreux autoporté dans un conduit fluidique de sorte que le monolithe poreux autoporté soit fixe dans le système fluidique durant ledit procédé et forme un filtre dans le système fluidique,
- au moins un passage de l’échantillon au travers du monolithe poreux dans le conduit fluidique sur au moins une portion du monolithe poreux,
le monolithe poreux autoporté ayant une plus grande dimension transversale au conduit inférieure ou égale à 3 mm.
Par «forme un filtre», on comprend que tout liquide traversant le conduit fluidique passe au travers du monolithe poreux sur au moins une partie de sa longueur, notamment sur toute sa longueur, la longueur étant définie comme la plus grande dimension selon l’axe du conduit fluidique. Le fait que le monolithe poreux soit d’une dimension inférieure ou égale à 3 mm permet de pouvoir traiter des échantillons de très faibles volumes, ce qui est particulièrement intéressant dans certains domaines mais également permet d’avoir un traitement rapide et robuste. Cela permet également d’optimiser l’analyse ultérieure des composés d’intérêt extraits en réduisant la nécessité d’une préconcentration de ces derniers avant leur analyse.
L’utilisation d’un monolithe poreux permet d’avoir un dispositif ayant une très bonne efficacité d’extraction et qui soit polyvalent . Il est en effet facile d’adapter les caractéristiques de porosité et la chimie de surface du monolithe poreux au type d’extraction voulu.
De préférence, le monolithe poreux est formé par un procédé sol-gel. Par «procédé sol-gel», on comprend un procédé mis en œuvre en utilisant comme précurseurs des alcoxydes de formule M(OR)n, R'-M(OR)n-1 ou encore des silicates de sodium ou des colloïdes de titane, M étant un métal, un métal de transition ou un métalloïde, notamment le silicium, et R ou R' des groupements alkyles, n étant le degré d'oxydation du métal. En présence d'eau, l'hydrolyse des groupements alkoxy (OR) intervient, formant de petites particules de taille généralement inférieure à 1 nanomètre. Ces particules s'agrègent et forment des amas qui restent en suspension sans précipiter, et forment le sol. L'augmentation des amas et leur condensation augmente la viscosité du milieu et forme ce qui est appelé le gel. Le gel peut alors continuer à évoluer pendant une phase de vieillissement pendant laquelle le réseau polymérique présent au sein du gel se densifie. Le gel se rétracte ensuite en évacuant le solvant en dehors du réseau polymérique formé, lors d’une étape appelée la synérèse. Puis le solvant s’évapore, lors d’une étape dite de séchage, ce qui conduit à un matériau solide de type verre poreux donnant un monolithe poreux. Les étapes de synérèse et de séchage peuvent être concomitantes.
De préférence, le monolithe poreux autoporté est formé par un procédé de fabrication comportant :
- la formation d’un sol comportant un précurseur sol-gel en solution aqueuse et, de préférence, un agent porogène,
- le remplissage au moins partiel d’une enceinte et d’au moins un moule contenu dans l’enceinte en sol formé précédemment, le moule comportant au moins une ouverture s’ouvrant dans le sol après remplissage en sol,
- la formation d’une matrice sol-gel dans l’enceinte à partir du sol,
- l’extraction du moule avec la matrice sol-gel contenue dans le moule de l’enceinte, et
- l’extraction de la matrice sol-gel du moule,
- la formation d’un monolithe poreux à partir de la matrice sol-gel extraite du moule,
la formation du sol, de la matrice sol-gel et du monolithe poreux se faisant par un procédé sol-gel.
- la formation d’un sol comportant un précurseur sol-gel en solution aqueuse et, de préférence, un agent porogène,
- le remplissage au moins partiel d’une enceinte et d’au moins un moule contenu dans l’enceinte en sol formé précédemment, le moule comportant au moins une ouverture s’ouvrant dans le sol après remplissage en sol,
- la formation d’une matrice sol-gel dans l’enceinte à partir du sol,
- l’extraction du moule avec la matrice sol-gel contenue dans le moule de l’enceinte, et
- l’extraction de la matrice sol-gel du moule,
- la formation d’un monolithe poreux à partir de la matrice sol-gel extraite du moule,
la formation du sol, de la matrice sol-gel et du monolithe poreux se faisant par un procédé sol-gel.
La présence d’au moins une ouverture dans le moule sous le niveau de sol après remplissage permet le remplissage du moule par le sol durant l’étape de remplissage et la circulation fluidique du sol entre le sol contenu dans le moule et le sol contenu dans l’enceinte durant la suite du procédé. Le fait de réaliser une grande matrice sol-gel dans l’enceinte et d’en extraire une partie incluse dans un moule lors de la formation de la matrice permet de s’affranchir des effets de bord qui apparaissent dans les procédés décrits précédemment en réalisant la matrice sol-gel dans un récipient qui est toujours de même taille. Un tel procédé permet la fabrication de monolithes poreux autoportés aux propriétés texturales similaires sur une gamme étendue de diamètres sans avoir à réoptimiser, voire modifier, la formulation du mélange initial. Il permet également d’accéder à une grande variété de formes et rapports d’aspects des monolithes, mais également à des structures internes contrôlées variées et reproductibles. Les structures obtenues sont particulièrement uniformes et garantissent donc une homogénéité de résistance aux contraintes mécaniques. Ceci peut s’avérer utile par exemple pour éviter des cassures lorsqu’une pression est exercée sur le monolithe lors de son intégration dans le conduit fluidique, notamment lors de son encapsulation dans un conduit fluidique thermo-rétractable.
Le sol peut être formé par agitation d’une solution comportant le précurseur sol-gel, de préférence le précurseur sol-gel et l’agent porogène, notamment pendant une durée supérieure ou égale à 5 min, mieux supérieure ou égale à 10 min, encore mieux supérieure ou égale à 15 min. La durée de l’agitation peut être inférieure ou égale à 3h, mieux inférieure ou égale à 2h. Durant l’agitation, la température peut être contrôlée à une valeur prédéterminée sensiblement constante, notamment comprise entre 0°C et 90°C, mieux entre 0°C et 50°C.
Le remplissage peut se faire sans présence de bulles d’air et/ou de gradients de composition chimique et/ou de température du sol dans l’enceinte et le ou les moules.
La formation de la matrice sol-gel peut comporter la condensation pour former un gel et optionnellement le vieillissement au moins partiel pour densifier le gel.
De préférence, la formation de la matrice sol-gel dans l’enceinte est dépourvue de séchage de la matrice sol-gel.
La formation de la matrice sol-gel peut se faire de la même manière dans l’enceinte et le moule. La porosité totale et la taille des pores sont préférentiellement sensiblement homogènes dans l’enceinte et le ou les moules.
L’extraction du moule avec la matrice qu’il contient de l’enceinte peut comporter une extraction d’un bloc de la matrice sol-gel contenant le moule de l’enceinte et l’extraction du moule et de la matrice sol-gel qu’il contient du bloc extrait précédemment. L’extraction du ou de chaque moule du bloc peut se faire par coupure de la matrice sol-gel à fleur du moule correspondant ou casse de la matrice sol-gel entourant le ou les moules. En variante, l’extraction du ou de chaque moule avec la matrice qu’il contient peut se faire par retrait du moule correspondant de la matrice sol-gel l’entourant après extraction du bloc tel que décrit précédemment ou directement dans l’enceinte sans extraction préalable du bloc, notamment lorsque le moule correspondant n’est que partiellement immergé dans la matrice sol-gel.
L’extraction de la matrice sol-gel contenue dans le ou chaque moule peut se faire au moyen d’une pression contrôlée sur ladite matrice sol-gel, par exemple par pression directe avec un solide de dimension inférieure au moule ou par pression d’un gaz à débit contrôlé ou par ouverture du ou de chaque moule, notamment par découpe du ou de chaque moule ou séparation de deux parties du ou de chaque moule entre elles. Le ou les moules peuvent être sous forme de deux parties mobiles entre elles, notamment séparables ou mobile l’une par rapport à l’autre par une charnière.
Le moule contenant la matrice sol-gel peut être immergé dans un liquide lors de l’étape d’extraction de la matrice sol-gel contenue dans le moule. Ceci facilite l’extraction de la matrice sol-gel.
Le procédé de fabrication du monolithe poreux peut comporter une génération contrôlée de mésoporosité dans la matrice sol-gel pour former une matrice sol-gel à porosité hiérarchique après l’extraction du moule de l’enceinte, et avant la formation du monolithe poreux à partir de la matrice sol-gel du moule. La génération contrôlée de mésoporosité peut se faire par immersion de la matrice sol-gel extraite ou non du ou de chaque moule dans une solution aqueuse de génération de la mésoporosité comportant un agent de dissolution de la matrice sol-gel et/ou un précurseur d’agent de dissolution de la matrice sol-gel. L’agent de dissolution peut être de l’hydroxyde d’ammonium, par exemple à une concentration 1M, de l’hydroxyde de sodium, ou de l’acide fluorhydrique ou leurs mélanges. Le précurseur d’agent de dissolution de la matrice sol-gel peut être de l’urée ou des composés portant des fonctions amides, notamment du formamide, de l’acétamide, du N-méthylformamide (NMF) et leurs mélanges. De préférence, la concentration en agent de dissolution et/ou en précurseur d’agent de dissolution est telle qu’elle permet la dissolution localisée de la ou des matrices sol-gel de sorte à former des mésopores dans cette ou ces dernières sans dissoudre globalement la ou les matrices sol-gel.
La formation du monolithe poreux peut comporter le vieillissement au moins partiel pour densifier la matrice sol-gel, notamment lorsque le vieillissement n’a pas eu lieu totalement avant.
La formation du monolithe poreux peut comporter un séchage de la matrice sol-gel extraite ou non du moule pour former une matrice sol-gel séchée, après la génération de mésopores le cas échéant. L’étape de séchage peut se faire sous flux d’air ou de gaz inerte, notamment de diazote, argon ou dioxyde de carbone, hélium, voire du dioxygène ou du dihydrogène.
La formation du monolithe poreux peut comporter un traitement thermique de la ou des matrice sol-gel extraite ou non du ou de chaque moule, notamment après le séchage. Le traitement thermique peut se faire dans un contenant fermé sous flux d’air ou de gaz inerte, notamment de diazote, argon ou dioxyde de carbone, hélium, voire du dioxygène ou du dihydrogène et par chauffage progressif suivi du maintien de la température finale pendant un temps prédéterminé. Le chauffage progressif peut être une augmentation de 0,5°C/min jusqu’à atteindre une température supérieure ou égale à 300°C, mieux supérieure ou égale à 340°C, par exemple sensiblement égale à 350°C, pour obtenir un monolithe poreux. La température finale peut être maintenue pendant plus de 1h. Ceci permet de stabiliser la structure du monolithe et d’éliminer les résidus organiques issus de la synthèse.
En variante, le monolithe poreux est formé directement dans un moule dans lequel le sol est inséré et est extrait de ce dernier, notamment par la méthode mentionnée précédemment.
Le monolithe poreux peut comporter des macropores, notamment des macropores de dimension supérieure ou égale à 50 nm. Les macropores peuvent présenter une dimension inférieure ou égale à 30 µm. Le monolithe poreux peut comporter des mésopores, notamment de dimension inférieure ou égale à 50 nm, mieux comprise entre 2 et 50 nm. De préférence, les pores sont connectés entre eux dans le monolithe poreux. Ceci permet d’obtenir des monolithes poreux à porosité hiérarchique, c’est-à-dire présentant au moins deux ordres de grandeur de tailles de pores, de préférence des macropores formés durant la formation de la matrice sol-gel et des mésopores formés durant la génération contrôlée de mésopores. De tels monolithes poreux présentent une bonne surface d’échange entre la solution le traversant et sa matière et minimise les distances à parcourir par diffusion. De plus, ceci permet d’apporter une flexibilité à la matrice sol-gel tout en réduisant les risques de casse. De plus, cela permet de réduire le temps de séchage de la matrice sol-gel.
Le monolithe poreux peut présenter une plus grande dimension transversale au conduit inférieure ou égale à 2 mm, mieux inférieure ou égale à 1,5 mm, encore mieux inférieure ou égale à 1 mm.
Le monolithe poreux autoporté peut présenter une plus grande dimension transversale au conduit supérieure ou égale à 20 µm.
De préférence, le monolithe poreux peut présenter une longueur supérieure ou égale à 0,5 mm, mieux supérieure ou égale à 1 mm, encore mieux supérieure ou égale à 2 mm.
De préférence, le monolithe poreux peut présenter une longueur, prise selon l’axe longitudinal du conduit, supérieur à sa plus grande dimension transversale.
De préférence, le monolithe poreux est intégré dans le conduit et configuré de sorte que tout liquide traversant le conduit fluidique traverse le monolithe poreux sur une distance d’au moins 10% de sa longueur, mieux d’au moins 50%, encore mieux la totalité de la longueur.
De préférence, le monolithe poreux est cylindrique de diamètre inférieur ou égal à 1,5 mm, mieux inférieur ou égal à 1 mm, et de longueur supérieure ou égale à 0,5 mm, mieux supérieure ou égale à 1 mm, encore mieux supérieure ou égale à 2 mm.
Le monolithe poreux peut être de structure sensiblement homogène dans tout son volume.
Le monolithe poreux peut présenter un rapport de forme, défini comme le rapport de sa hauteur sur sa plus grande dimension transversale, supérieur ou égal à 0,2, mieux supérieur ou égal à 0,4, mieux supérieur ou égal à 1 et/ou inférieur ou égal à 1000, mieux inférieur ou égal à 500, encore mieux inférieur ou égal à 100, mieux inférieur ou égal à 50, encore mieux inférieur ou égal à 20.
De préférence, le monolithe poreux est cylindrique à base polygonale, ovale ou circulaire, notamment cylindrique de révolution.
Le procédé peut comporter des modifications du monolithe poreux post fabrication, notamment la fonctionnalisation de la surface du monolithe poreux, notamment avant ou après son intégration dans le conduit. La surface du monolithe poreux peut être recouverte de molécules comme des ligands hydrocarbonés hydrophobes (par exemple des ligands octadécylique) ou comme des ligands hydrophiles comme des dérivés 2,3-dihydroxypropyle. Les ligands de telles colonnes modifiées peuvent être encore modifiés en utilisant des procédures connues. Des catalyseurs poreux ou des supports d'enzymes peuvent être préparés en ajoutant des enzymes, par exemple de la glucose isomérase, de la peptide-N-glycosidase F (PNGase F), ou des éléments métalliques catalytiques, par exemple platine et palladium.
De préférence, le conduit fluidique est traversant. Le conduit fluidique est de préférence ouvert de part et d’autre du monolithe poreux.
En variante, le conduit fluidique est fermé à son extrémité en aval du monolithe poreux de sorte à former un puit. Dans ce cas, le monolithe poreux peut être à l’extrémité fermée du conduit ou le conduit fluidique peut comporter un espace entre son extrémité fermée et le monolithe poreux. L’échantillon peut alors traverser le monolithe poreux de part en part lors de son passage au travers du monolithe poreux, notamment lorsqu’un espace est présent en aval de ce dernier, ou le traverser sur une partie de sa hauteur selon un aller-retour, notamment dans le cas où le monolithe poreux est à l’extrémité fermée du conduit.
De préférence, le conduit fluidique est monocouche.
Le conduit fluidique peut être thermorétractable, notamment en polyoléfine, tel que le polyéthylène (PE) ou le polychlorure de vinyle (PVC), en polytétrafluoroéthylène (PTFE), en éthylène-propylène fluoré (FEP) en polyétheréthercétone (PEEK), ou en polyfluorure de vinylidène (PVDF) ou leur mélange.
Le conduit fluidique peut présenter une paroi d’épaisseur constante supérieure ou égale à 0,004 mm, mieux supérieure ou égale à 0,15 mm, ou encore mieux 0,2 mm. De préférence, l’épaisseur de la paroi du conduit est inférieure ou égale à 1 mm, mieux inférieure ou égale 0,9 mm, encore mieux inférieure ou égale 0,65 mm.
Le conduit fluidique peut être rigide, flexible, ou de préférence semi-rigide.
Le conduit fluidique peut être de paroi élastique.
Le conduit fluidique peut être transparent. Ceci permet une visualisation directe du passage de la solution, notamment lorsque ce dernier est coloré, ce qui permet un suivi du procédé.
En variante, le conduit peut être opaque totalement ou au moins partiellement. Le conduit peut comporter une fenêtre de visualisation transparente au niveau du monolithe poreux.
De préférence, le conduit fluidique est configuré pour présenter un diamètre minimal inférieur ou égal, mieux strictement inférieur, à la plus grande dimension transversale du monolithe poreux, de préférence à la plus petite dimension transversale du monolithe poreux, notamment à son diamètre, la dimension transversale étant entendu selon un plan transversal du conduit après intégration du monolithe dans le conduit. Le conduit fluidique peut comporter un diamètre minimal strictement inférieur à 100%, mieux inférieur ou égal à 98%, encore mieux inférieur ou égal à 95%, de la plus petite dimension transversale du monolithe poreux, notamment de son diamètre. Le diamètre minimal du conduit peut être supérieure ou égal à 50%, mieux 60%, mieux 70%, mieux 80%, de la plus petite dimension transversale du monolithe poreux.
Le conduit fluidique peut présenter un coefficient de rétreint, défini comme le rapport entre le diamètre initial et le diamètre minimum atteignable après rétractation, supérieur ou égal à 1,5:1, mieux supérieure ou égal à 2:1. De préférence, le coefficient de rétreint est inférieur ou égal à 6:1.
Le conduit fluidique peut être configuré pour se rétracter à une température supérieure ou égale à 70°C, mieux supérieure ou égale à 100°C.
En variante, le conduit fluidique peut être un embout de pipette ou une cartouche d’extraction en phase solide. Dans ce cas, le monolithe poreux peut être inséré en force dans le conduit fluidique. Le conduit fluidique peut comporter une paroi interne présentant une couche d’étanchéité venant au contact de la paroi extérieure du monolithe poreux. Une telle couche peut être en une couche adhésive ou une couche en un matériau élastique. Le conduit fluidique peut présenter un diamètre interne inférieur ou égal à celui du monolithe poreux. Dans ce cas, le conduit fluidique et le monolithe poreux peuvent être de forme conique complémentaire. De préférence, au moins une portion du conduit de longueur supérieure ou égale à la longueur du monolithe poreux, mieux tout le conduit, est sous forme de tube cylindrique, notamment à base circulaire. En variante, au moins une portion du conduit de longueur supérieure ou égale à la longueur du monolithe poreux, mieux tout le conduit, est de forme conique tronqué. Par «longueur du monolithe poreux», on comprend sa plus grande dimension selon l’axe longitudinal du conduit après intégration. De préférence, le monolithe poreux a une surface externe de même forme que ladite portion du conduit aux dimensions près le cas échéant.
De préférence, le conduit fluidique présente une longueur strictement supérieure à la longueur du monolithe poreux. De préférence, le monolithe poreux est intégré dans le conduit fluidique sans dépasser du conduit fluidique. Ceci permet de faciliter l’intégration du conduit fluidique dans un dispositif fluidique et facilite le passage de l’échantillon liquide dans le conduit fluidique. Ceci permet également d’avoir une réserve de liquide dans le conduit fluidique, notamment en amont du monolithe poreux, ce qui peut permettre de préparer préalablement une quantité d’une solution ou une séquence de plusieurs solutions en quantités prédéterminées dans le conduit fluidique en amont du monolithe poreux à faire passer au travers du monolithe poreux.
De préférence, le conduit fluidique est thermorétractable et l’intégration du monolithe poreux dans le conduit fluidique peut comporter l’insertion du monolithe poreux dans le conduit fluidique et le chauffage du conduit fluidique pour rétracter le conduit de sorte à encapsuler le monolithe poreux dans ledit conduit.
De préférence, le chauffage du conduit se fait à une température supérieure ou égale à la température de rétractation du conduit, notamment à une température supérieure ou égale à 70°C, mieux supérieure ou égale à 100°C, encore mieux supérieure ou égale à 300°C.
De préférence, la rétractation du tube est telle que le monolithe poreux reste fixe dans le conduit lorsqu’une solution est introduite dans le tube à une pression comprise entre 0,05 et 7 bars, préférentiellement entre 0,1 et 5 bars, encore mieux entre 0,15 et 4 bars.
De préférence, le chauffage du conduit se fait par chauffe du conduit pendant une durée et à une température choisie pour que le conduit fluidique se rétracte jusqu’à venir au contact de la paroi externe du monolithe poreux sur au moins une partie de la longueur du monolithe poreux, mieux sur toute la longueur du monolithe poreux. De préférence, après chauffage, les portions du conduit directement en amont et en aval du monolithe poreux présentent des diamètres respectifs strictement inférieurs à 100%, mieux inférieurs ou égaux à 95%, mieux 90% de la plus petite dimension transversale de la section d’extrémité du monolithe poreux directement adjacente.
Le chauffage du conduit peut être réalisé à l’aide d’un pistolet chauffant déplacé manuellement le long du tube. De préférence, le pistolet chauffant est déplacé le long du tube de façon sensiblement régulière de sorte à ne pas chauffer une portion de tube plus de 10 min, mieux plus de 2 min, encore mieux plus de 1 min. Le pistolet chauffant peut être réglé pour émettre en sortie une température de plus de 450°C durant le chauffage du conduit et être positionné à moins de 15 cm, mieux moins de 4 cm, encore mieux 2 cm du conduit durant le chauffage.
En variante, le chauffage se fait dans un four. Dans ce cas la température du four est d’au moins 70°C, mieux supérieure ou égale à 150°C, encore mieux supérieure ou égale à 300°C. Le chauffage peut être maintenu pendant une durée dépendante de la température de sorte que le thermorétractable ne se dégrade pas, notamment inférieure ou égal à 1h pour une température comprise entre 300 et 450°C et inférieure ou égale à 30 min, mieux 15 min pour une température comprise entre 450°C et 650°C.
De préférence, l’ensemble du conduit et du monolithe poreux après intégration est caractérisé en ce qu’il est dépourvu de chemin fluidique continu s’étendant entre la paroi interne du conduit et le monolithe poreux reliant des portions de conduit sur des longueurs au moins 20 fois supérieures à la taille moyenne des macropores, mieux sur des longueurs au moins 10 fois supérieures à la taille moyenne des macropores.
En variante, l’étape de chauffage peut se faire par un profil de température variable prédéterminé. Le profil de température prédéterminé peut comporter des paliers de température et/ou une rampe d’augmentation progressive de la température.
Le procédé peut comporter l’intégration d’une pluralité de monolithe poreux dans une pluralité de conduit disjoints et le passage d’une pluralité d’échantillon, chacun au travers d’un monolithe poreux dans un des conduits.
Le monolithe poreux peut être intégré de telle sorte que, durant le passage de l’échantillon dans le conduit fluidique, toute fraction de l’échantillon circule dans le monolithe poreux sur au moins une portion de la longueur de ce dernier.
Après intégration du monolithe poreux dans le conduit fluidique, le conduit fluidique peut-être intégré dans un dispositif fluidique configuré pour introduire dans le conduit et faire circuler dans le conduit une solution, notamment l’échantillon.
Le dispositif fluidique peut comporter un organe d’alimentation en solution configuré pour être relié à une extrémité du conduit fluidique. L’organe d’alimentation de liquide peut être configuré pour être relié à son autre extrémité à un réservoir de liquide interchangeable selon la solution à introduire dans le conduit, notamment à un réservoir contenant l’échantillon.
Le dispositif fluidique peut comporter un contrôleur de pression ou un pousse seringue relié au conduit fluidique en amont ou en aval du monolithe poreux, notamment par l’intermédiaire de l’organe d’alimentation en liquide du conduit, configuré pour contrôler la circulation du fluide dans le conduit.
En variante, le dispositif peut comporter un dispositif de centrifugation pour faire passer par force centrifuge une solution, notamment l’échantillon, au travers du monolithe poreux, notamment lorsque le conduit présente une extrémité fermée.
Le conduit peut être ouvert à ses deux extrémités et le dispositif fluidique peut comporter un organe de distribution du liquide en sortie du conduit fluidique. L’organe de distribution du liquide peut être une aiguille. Un tel organe de distribution du liquide peut permettre de faciliter la précision de récupération du liquide en sortie de conduit et la précision de distribution sur ou dans un ou plusieurs organes de prélèvement. En variante, la solution en sortie du conduit est directement récupérée sans passer par l’intermédiaire d’un organe de distribution additionnel en sortie du conduit.
De préférence, l’échantillon qui passe au travers du monolithe poreux fait moins de 500µL, mieux moins de 250µL, encore mieux moins de100µL.
L’échantillon peut être formé à partir d’un prélèvement sanguin, notamment du plasma ou du sérum, de liquide céphalorachidien, d’urine ou de lait, notamment humain. De préférence, un tel prélèvement est modifié avant son passage au travers du monolithe poreux.
Le procédé peut être un procédé d’extraction sur phase solide de composés d’intérêt par adsorption de ces derniers sur les surfaces de monolithes poreux pour les séparer du reste de l’échantillon, puis récupération par élution des composés d’intérêt adsorbés sur les surfaces du monolithe poreux. Le procédé comporte préférentiellement, avant le passage de l’échantillon, le conditionnement du monolithe poreux par passage d’une ou plusieurs solutions successives de conditionnement dans le conduit fluidique au travers du monolithe poreux. Un tel conditionnement permet d’imprégner le monolithe poreux de solvant afin d’améliorer l’adsorption des composés d’intérêt. Le conditionnement du monolithe poreux dans le conduit peut comporter le passage d’un solvant polaire, notamment comportant de l’eau et/ou de l’acétonitrile. De préférence, le solvant polaire de conditionnement est identique au solvant de l’échantillon. Le conditionnement peut comporter le passage d’une première solution d’eau, notamment pure, dans le conduit au travers du monolithe poreux et le passage d’une solution d’acétonitrile aqueux, notamment à 80% en volume.
Le procédé peut comporter, après le passage de l’échantillon au travers du monolithe poreux, le lavage du monolithe poreux par passage d’une ou plusieurs solutions de lavage dans le conduit fluidique au travers du monolithe poreux. La solution de lavage peut être de polarité plus faible que le solvant de l’échantillon. La solution de lavage peut être une solution aqueuse d’acétonitrile à plus de 50% en volume, mieux 70%. Un tel lavage permet d’éliminer les impuretés du monolithe poreux sans éluer les composés d’intérêt afin d’améliorer la pureté des analytes.
Le procédé peut comporter, après le passage de l’échantillon et le cas échéant après le lavage, l’élution des composés d’intérêt par passage d’une solution éluante ou de plusieurs fractions de solution éluante au travers du monolithe poreux dans le conduit fluidique et la récupération de ou des éluats en vue notamment de leur analyse pour en déterminer la composition en composés d’intérêt. L’élution peut se faire par passage de plusieurs fractions successives, disjointes ou non, de solution éluante au travers du monolithe poreux et par récupération de chaque éluat après son passage au travers du monolithe poreux dans des systèmes de récupération dissociés. La ou chaque fraction de solution éluante peut présenter un volume inférieur ou égal à 10µL, mieux inférieur ou égal à 5µL, encore mieux inférieur ou égal à 1µL. La récupération des éluats peut se faire sur des zones différentes d’une plaque, notamment d’une plaque de spectromètre de masse utilisant une source de désorption/ionisation laser assistée par matrice (MALDI) couplée ou non à un analyseur à temps de vol (MALDI-TOF).
Le procédé peut comporter l’analyse du ou des éluats. La solution éluante peut être de polarité plus élevée que le solvant de l’échantillon, notamment être de l’eau pure.
L’analyse peut se faire par spectrométrie de masse, notamment un spectromètre de masse couplant une source de désorption/ionisation laser assistée par matrice (MALDI) et un analyseur à temps de vol (TOF), par chromatographie liquide couplée à une détection par fluorescence (LC-Fluo) ou par électrophorèse capillaire couplée à la fluorescence (CE-LIF). L’analyse se fait, de préférence, après récupération de la solution éluante, éventuellement après ajout d’une substance matricielle adaptée au procédé d’analyse notamment au MALDI-TOF, notamment une solution comportant de l’acide 2,5-dihydroxybenzoïque dans du méthanol à 50% en volume, sans étape préalable de séchage de la solution éluante.
De préférence, le procédé d’extraction se fait en l’absence d’acide, notamment d’acide formique ou trifluoroacétique. En variante, un acide, notamment une proportion supérieure ou égale à 0,1% en volume d’un acide, notamment d’acide formique ou trifluoroacétique, est ajouté dans la solution de conditionnement, la solution de lavage et/ou la solution éluante.
Une base peut être ajoutée à la solution de conditionnement, la solution de lavage et/ou la solution éluante.
De préférence, le procédé d’extraction comporte une étape préalable de préparation dans le conduit fluidique en amont du monolithe poreux d’une séquence des différentes solutions successives qui doivent passer au travers du monolithe poreux pour permettre l’extraction, notamment de la solution de conditionnement, de l’échantillon, de la solution de lavage et de la solution éluante sous forme d’une ou de plusieurs fractions successives. Cela permet un contrôle précis de l’extraction par le simple contrôle de la pression dans le conduit fluidique. Cela permet également d’avoir un contrôle précis des volumes des différentes solutions et des temps entre les différentes étapes.
Le procédé peut comporter un unique passage de l’échantillon et/ou de la ou des différentes solutions au travers du monolithe poreux. Dans ce cas, l’échantillon et/ou la ou les solutions traverse préférentiellement le monolithe poreux sur toute sa longueur. Le conduit est alors préférentiellement ouvert de part et d’autre du monolithe poreux ou présente un espace libre en aval du monolithe poreux.
En variante, le procédé peut comporter le passage de l’échantillon et/ou de la ou des différentes solutions au travers du monolithe poreux plus d’une fois sur une partie de sa longueur ou sur toute sa longueur. L’échantillon et/ou de la ou des différentes solutions peuvent ainsi faire un aller-retour ou plus au travers d’une portion ou de la totalité du monolithe poreux. Ceci est en particulier le cas lorsque le monolithe poreux est au fond d’un conduit fermé.
De préférence, le passage de l’échantillon et/ou de la ou des différentes solutions au travers du monolithe poreux est forcé notamment par un contrôle de la pression dans le conduit fluidique ou par tout autre moyen, notamment par l’application d’une force centrifuge. En variante, le passage de l’échantillon et/ou de la ou des différentes solutions au travers du monolithe poreux peut se faire par gravité.
Notamment dans le cas d’un monolithe poreux intégré au fond d’un conduit fluidique fermé à une de ses extrémités, le procédé peut comporter l’agitation du conduit fluidique pour permettre la circulation de la solution et/ou de l’échantillon présente dans le monolithe poreux à chacune des étapes de passage d’une solution au travers du monolithe poreux mentionnées précédemment.
Le procédé peut être un procédé d’extraction des N-glycanes ou des oligosaccharides libres dans un échantillon biologique.
De préférence, l’échantillon qui passe au travers du monolithe poreux comporte des N-glycanes ou des oligosaccharides libres et le monolithe poreux est configuré pour adsorber ces espèces contenues dans l’échantillon lors du passage de ce dernier au travers du monolithe poreux.
Le procédé peut comporter la préparation de l’échantillon préalablement à l’extraction, notamment pour libérer dans l’échantillon les N-glycanes ou les oligosaccharides. Dans le cas de l’extraction des N-glycanes, l’échantillon peut être préparé préalablement à l’extraction selon la méthode décrite dans l’article de Sophie Cholet, etal.N- glycomics and N- glycoproteomics of human cerebrospinal fluid. Current Proteomic Approaches Applied to Brain Function, 127, Humana Press, 360 p., 2017, Neuromethods, 978-1-4939-7119-0 978-1-4939-7118-3. La préparation de l’échantillon peut comporter les étapes suivantes, notamment telles que décrites dans l’article précité :
- la libération des N-glycanes par dénaturation des glycoprotéines suivi d’une déglycosylation enzymatique des protéines et de la conversion en glycanes des glycosylamines résiduelles dans la solution obtenue après déglycosylation des protéines,
- la dérivation par perméthylation comme décrit dans l’article de Sophie Cholet et al susmentionné ou mieux par estérification éthylique des acides sialiques des N-glycanes de la solution obtenue après déglycosylation, comme décrit dans l’article Reidinget al,Anal. Chem. 86, 5784−5793 (2014)High-Throughput Profiling of Protein N Glycosylation by MALDI-TOF-MS Employing Linkage-Specific Sialic Acid Esterification.
- la libération des N-glycanes par dénaturation des glycoprotéines suivi d’une déglycosylation enzymatique des protéines et de la conversion en glycanes des glycosylamines résiduelles dans la solution obtenue après déglycosylation des protéines,
- la dérivation par perméthylation comme décrit dans l’article de Sophie Cholet et al susmentionné ou mieux par estérification éthylique des acides sialiques des N-glycanes de la solution obtenue après déglycosylation, comme décrit dans l’article Reidinget al,Anal. Chem. 86, 5784−5793 (2014)High-Throughput Profiling of Protein N Glycosylation by MALDI-TOF-MS Employing Linkage-Specific Sialic Acid Esterification.
Le procédé peut comporter l’ajout d’un solvant polaire à l’échantillon, notamment d’un solvant polaire aqueux d’acétonitrile à 80%, préalablement au passage de l’échantillon au travers du monolithe poreux.
Le procédé peut comporter le recyclage du matériau poreux par traitement thermique. Le traitement thermique peut se faire en conservant le monolithe poreux dans le conduit fluidique. En variante, le traitement thermique de recyclage se fait après l’extraction du monolithe poreux du conduit fluidique. Le traitement thermique peut se faire par la chauffe du monolithe poreux à une température supérieure ou égal à 100°C, mieux supérieure ou égal à 150°C, encore mieux supérieure ou égal à 200°C pendant une durée supérieure ou égale à 0,5h, mieux encore supérieure ou égale à 1h.
Le procédé peut comporter la réutilisation après recyclage du monolithe poreux.
L’invention a également pour objet, selon un autre aspect, un procédé d’intégration d’un monolithe poreux autoporté dans un conduit thermorétractable comportant :
- L’intégration du monolithe poreux dans le conduit,
- La rétractation du conduit par chauffage de ce dernier selon un profil de température dans le temps prédéterminé, le profil de température dans le temps étant configuré de sorte que le monolithe poreux soit maintenu fixement dans le conduit et que la force appliquée sur le monolithe poreux autoporté soit inférieure à la force limite de résistance qu’aurait un monolithe poreux test fabriqué par le même procédé que ledit monolithe poreux autoporté, de même longueur que ledit monolithe poreux autoporté et de plus grande dimension transversale inférieure ou égale à 3 mm.
- L’intégration du monolithe poreux dans le conduit,
- La rétractation du conduit par chauffage de ce dernier selon un profil de température dans le temps prédéterminé, le profil de température dans le temps étant configuré de sorte que le monolithe poreux soit maintenu fixement dans le conduit et que la force appliquée sur le monolithe poreux autoporté soit inférieure à la force limite de résistance qu’aurait un monolithe poreux test fabriqué par le même procédé que ledit monolithe poreux autoporté, de même longueur que ledit monolithe poreux autoporté et de plus grande dimension transversale inférieure ou égale à 3 mm.
Par «force de résistance limite qu’aurait un monolithe poreux», on comprend la force à ne pas dépasser pour ne pas endommager le monolithe poreux.
Un tel procédé d’encapsulation permet d’encapsuler toutes les tailles de monolithe poreux sans l’endommager, notamment les monolithes poreux de moins de 3 mm de diamètre.
De préférence, le monolithe poreux présente une plus grande dimension transversale au conduit inférieure ou égale à 3 mm, mieux à 2 mm, encore mieux à 1,5 mm.
Les caractéristiques du monolithe poreux, du conduit fluidique et du procédé d’intégration du monolithe poreux décrites précédemment s’appliquent indépendamment du procédé d’extraction.
L’invention a également pour objet un procédé d’extraction sur phase solide d’un ou plusieurs composés d’intérêt d’un échantillon liquide comportant :
- l’intégration d’un monolithe poreux autoporté dans un conduit fluidique tel selon l’aspect de l’invention précédent,
- au moins un passage de l’échantillon au travers du monolithe poreux dans le conduit fluidique.
- l’intégration d’un monolithe poreux autoporté dans un conduit fluidique tel selon l’aspect de l’invention précédent,
- au moins un passage de l’échantillon au travers du monolithe poreux dans le conduit fluidique.
Les caractéristiques décrites précédemment en relation avec le procédé d’extraction précédent s’appliquent indépendamment dudit procédé d’extraction.
L’invention a également trait à un procédé d’analyse glycomique d’un échantillon contenant des N-glycanes comportant :
- Au moins un passage de l’échantillon au travers d’un monolithe poreux préconditionné pour adsorber les N-glycanes de l’échantillon, le monolithe poreux étant intégré dans un conduit d’un dispositif fluidique,
- Le lavage du monolithe poreux par passage d’une solution de lavage au travers du monolithe poreux,
- L’élution des N-glycanes par passage d’une solution éluante dans le monolithe poreux,
- Le prélèvement de la solution éluante en sortie du monolithe poreux,
- L’analyse glycomique de la solution éluante prélevée.
- Au moins un passage de l’échantillon au travers d’un monolithe poreux préconditionné pour adsorber les N-glycanes de l’échantillon, le monolithe poreux étant intégré dans un conduit d’un dispositif fluidique,
- Le lavage du monolithe poreux par passage d’une solution de lavage au travers du monolithe poreux,
- L’élution des N-glycanes par passage d’une solution éluante dans le monolithe poreux,
- Le prélèvement de la solution éluante en sortie du monolithe poreux,
- L’analyse glycomique de la solution éluante prélevée.
Les caractéristiques décrites précédemment en relation avec le procédé d’extraction précédent s’appliquent indépendamment dudit procédé d’extraction quand elles sont compatibles.
On a illustré à la un dispositif 10 pour la mise en œuvre d’un procédé d’extraction selon l’invention. Le dispositif 10 comporte un monolithe poreux 20 intégré dans un conduit fluidique 30 de sorte que tout liquide traversant le conduit fluidique de part en part du monolithe poreux 20 passe au travers du monolithe poreux 20, ce dernier jouant le rôle de filtre dans le conduit 30.
Le conduit est relié à une de ses extrémités à un organe d’alimentation 40 du conduit en liquide pouvant être relié de façon amovible à un réservoir de liquide 50. L’organe d’alimentation 40 peut également être relié à un contrôleur de pression permettant de contrôler la pression dans le conduit fluidique et de contrôler la circulation fluidique dans ce dernier. L’autre extrémité du conduit peut être libre. L’invention n’est cependant pas limitée à une extrémité libre. Cette dernière pourrait être relié à un organe de distribution du liquide de type aiguille. Une telle extrémité libre permet de déposer la solution circulante en sortie sur un support d’extraction 60, notamment dans un récipient, un puit d’analyse, ou une plaque MALDI, notamment au vu de son analyse par un dispositif annexe tel qu’un MALDI-TOF, ou dans un récipient 62, notamment un récipient d’élimination pour récupérer les différentes solutions à éliminer durant le procédé.
Le monolithe poreux 20 et le conduit 30 sont cylindriques dans le mode de réalisation illustré. Cependant il pourrait en être autrement. L’invention ne se limite pas à une forme particulière même si la forme cylindrique est préférée.
Le monolithe poreux 20 est à porosité hiérarchique présentant des macropores et des mesopores, et présente un diamètre inférieur ou égal à 3 mm, ici sensiblement égal à 1 mm.
On a illustré à la les différentes étapes d’un exemple de procédé de fabrication du monolithe poreux.
Le procédé comporte une première étape non illustrée de formation d’une solution aqueuse d’un agent porogène et d’un précurseur sol-gel et d’éventuels additifs, notamment un acide et/ou un agent de dissolution de la matrice.
L’agent porogène peut être choisi parmi les polymère soluble dans l’eau, notamment le polyéthylène glycol (PEG), le poly(acide acrylique), l’acide poly(styrène sulfonate) de sodium, le poly(éthylène imine).
Le ou les polymères solubles dans l’eau peuvent présenter un poids moléculaire compris entre 1 000 et 100 000 Dalton, de préférence entre 5 000 et 50 000 Dalton, encore mieux entre 5 000 et 30 000 Dalton.
La concentration en agent porogène, notamment en PEG, peut être comprise entre 0,015 g et 0,35 g par mL de sol, préférentiellement entre 0,02 et 0,2 g par mL de sol. Ces valeurs sont reliées à la concentration de précurseur sol-gel, notamment de tétraméthoxysilanes (TMOS), selon des valeurs de 0,03 à 1 g d’agent porogène, notamment de PEG par mL de précurseur sol-gel, notamment de tétraméthoxysilanes (TMOS), préférentiellement selon des valeurs de 0,06 à 0,6 g d’agent porogène, notamment de PEG par mL de précurseur sol-gel, notamment de tétraméthoxysilanes (TMOS). Elle est choisie en fonction de la taille des macropores voulue pour le monolithe poreux final.
Le précurseur sol-gel peut être choisi parmi les alcoxydes, notamment les organométalliques hydrolysable et condensables, notamment les alcoxydes de zirconium, notamment le butoxyde de zirconium (TBOZ), le propoxide de zirconium (TPOZ) les alcoxydes de titane, de niobium, de vanadium, d’yttrium, de cérium, d’aluminium ou de silicium, notamment le tétraméthoxysilane (TMOS), le tétraéthoxysilane (TEOS), le tétrapropoxysilane (TPOS), le tétrabutoxysilane (TBOS), les triméthoxysilane, notamment le méthyltriméthoxysilane (MTMOS), le propyltriméthoxysilane (PTMOS,) et l’éthyltriméthoxysilane (ETMOS), les triéthoxysilanes, notamment le méthyltriéthoxysilane (MTEOS), l’éthyltriéthoxysilane (ETEOS), le propyltriéthoxysilane (PTEOS), l’aminopropyltriethoxysilane (APTES) et leurs mélanges, par exemple le TMOS. Il est aussi possible d’utiliser des précurseurs tels que les silicates de sodium, ou les colloïdes de titanes, notamment si les exigences de pureté le permettent, c’est à dire ne sont pas trop élevées.
La proportion d’agent porogène dans le sol et la proportion de précurseur sol-gel dans le sol sont prédéterminées en fonction des caractéristiques, notamment la porosité totale et la taille moyenne des macropores, d’un échantillonnage de matrices sol-gel connues pris juste après gélification.
La solution est ensuite agitée pendant une durée prédéterminée comprise entre 5 min et 3h, encore mieux comprise entre 15 min et 2h, à une température contrôlée sensiblement constante comprise entre 0°C et 90°C, mieux entre 0°C et 50°C. Cette étape d’agitation permet d’initier le procédé sol gel pour former un sol 5 avant la séparation de phase.
Le sol 5 est alors ajouté dans l’étape 2 dans un récipient 12 pour remplir au moins partiellement ledit récipient 12 et au moins un moule 15 contenu dans l’enceinte 12.
Le moule 15 peut être positionné dans l’enceinte que l’on remplit progressivement avec le sol 5 de telle manière à ce que le moule 15 se remplisse progressivement sans présence de bulle d’air ou de gradient de composition chimique. Le remplissage peut se faire jusqu’à immersion totale du moule 15. L’immersion partielle est aussi possible. L’ajout du moule dans le sol 5 contenu dans l’enceinte 12 est aussi possible.
L’enceinte 12 peut être configurée pour contenir une pluralité de moules 15 identique ou non. L’enceinte 12 peut être cylindrique comme illustré ou avoir une tout autre forme. L’enceinte 12 peut être en plastique, notamment en PTFE, PP, PE, PC, PET, PVC, ou verre ou inox.
Le ou les moules 15 comportent deux ouvertures 17 et 18 sur des surfaces opposées du moule 15, l’une au moins des deux ouvertures 17 s’étendant sous le niveau de sol après remplissage. De telles ouvertures permettent le remplissage du ou des moules 15 par remplissage de l’enceinte 12 contenant le ou les moules 15 ou par immersion au moins partielle du ou des moules 15 dans le sol 5 contenu dans l’enceinte 12 et la circulation du sol 5 entre l’intérieur et l’extérieur du ou des moules avant condensation totale de ce dernier. Dans l’exemple illustré, le ou les moules 15 sont sous forme de tubes ouverts à leurs deux extrémités et s’étendent verticalement dans l’enceinte 12, mais il pourrait en être tout autrement, le tube pourrait être orienté dans l’enceinte différemment et/ou le moule pourrait avoir une autre forme.
Le ou les moules 15 peuvent être entièrement contenus dans l’enceinte 12, comme cela est illustré, ou dépasser de ce dernier. Dans le premier cas, le ou les moules 15 peuvent être immergés entièrement ou non dans le sol 5 après remplissage.
Le ou les moules 15 peuvent être en plastique, notamment en PTFE, PEEK, FEP, PE, PP, ou acide polylactique ou en verre ou en inox, notamment en silice fondue ou borosilicate.
Le ou les moules peuvent être en un corps poreux.
Le ou les moules peuvent être formés par impression 3D ou par moulage.
La plus grande dimension transversale de la cavité du ou des moules 15, notamment le diamètredde cette cavité, peut être compris entre 13 mm et 0,025 mm.
Une fois le sol 5 introduit dans l’enceinte 12 et le ou les moules 15, la condensation est réalisée en étape 3 dans l’ensemble de l’enceinte et du moule. Cette transition sol-gel peut être suivi d’une maturation (ou vieillissement) au moins partielle de l’ensemble. Cette étape permet d’assurer la formation de macropores homogènes de nature similaire dans la matrice sol-gel formé 22, et cela quelle que soit sa forme et sa taille.
Pendant la condensation, la température peut être maintenue sensiblement constante, notamment entre 15° et 90°C, préférentiellement 25 et 70°C, pendant une durée comprise entre 10 min et 4h. La durée de la condensation et la température prédéterminée dépendent de la structure interne de la matrice sol-gel recherchée et de la durée de l’agitation de la solution initiale dans l’étape de formation du sol.
Le vieillissement au moins partiel peut durer entre 30 min et 2 semaines, notamment moins de 72h à température ambiante. De préférence, la durée de vieillissement est suffisamment faible pour éviter la formation de mésopores et/ou micropores.
Un bloc 22 de matrice sol-gel contenant le moule 15 est alors extraite de l’enceinte 12 à l’étape 4. Dans le cas où le moule 15 n’est que partiellement immergé, cette étape peut être facultative comme nous le verrons par la suite.
Le moule 15 avec la matrice sol-gel 25 qu’il contient est ensuite extrait du solide poreux à l’étape 5, par exemple coupant à fleur de moule la matrice sol-gel du bloc 22 puis en retirant le moule 15 avec la matrice sol-gel 25 qu’il contient, ou bien en cassant la matrice sol-gel du bloc 22 autour du moule 15. Dans le cas où l’immersion était partielle, il est possible de retirer directement le moule 15 avec la matrice sol-gel 25 qu’il contient du bloc préalablement extrait ou directement de l’enceinte 12.
Puis, la matrice sol gel 25 est extraite du moule 15 à l’étape 6. Ceci est réalisé au moyen d’une pression contrôlée exercée sur la matrice sol-gel 25 tout en en maintenant le moule 15. La pression peut être obtenue soit avec un solide en plastique, en verre, tel qu’un capillaire en silice fondue par exemple, ou tout autre matière assez robuste et de dimension inférieure au moule 15, soit avec un gaz à débit contrôlé. L’opération d’extraction peut être facilitée par immersion de l’ensemble moule 15 et matrice sol-gel 25 dans un liquide. Il est éventuellement possible de générer une légère différence de pression en tapotant gentiment l’ensemble moule 15 et matrice sol-gel 25 pour extraire la matrice sol-gel 25.
Une fois la matrice sol-gel 25 extraite du moule 15, le procédé peut comporter une étape de génération contrôlée de la mésoporosité. Cette étape peut se faire par immersion de la matrice sol-gel 25 ou de l’ensemble moule-matrice sol-gel dans une solution basique, par exemple une solution d’hydroxyde d’ammonium 1M, soit par chauffage du matériau dans de l’eau en présence d’un précurseur, par exemple de l’urée pour générer de l’ammoniacin situ. A noter que dans la deuxième méthode, il est possible de rajouter de l’hydroxyde d’ammonium. Cette opération peut durer dure entre 0,5h et 50h à une température prédéterminée sensiblement constante de la matrice sol-gel comprise entre 30°C et 150°C. Cette étape peut être faite sur plusieurs matrices sol-gel simultanément, i.e. dans un même bain, issus d’un même bloc ou non.
De préférence, la taille des pores obtenue est inférieure ou égale à 50 nm, mieux comprise entre 2 et 50 nm.
La matrice sol-gel obtenues est ensuite séchée. Pour ce faire, elle est placée dans un contenant fermé, notamment un autoclave, pour être séchée en condition critique ou supercritique, notamment sous flux d’air ou de gaz inerte, notamment du diazote (N2) pour une durée comprise entre 10 et 20h. Ils sont ensuite soumis à une rampe de 0.5°C/min jusqu’à 350°C avec un palier de quelques heures à cette dernière température et sous flux de gaz inerte (d’autres gaz peuvent être employés).
On obtient alors un monolithe autoporté prêt à l’emploi.
Le monolithe poreux obtenu comporte de préférence des macropores, i.e. présentant une dimension choisie supérieure ou égale à 50 nm, et des mésopores, i.e. présentant une dimension choisie comprise entre 2 et 50 nm.
Il est préférentiellement de structure sensiblement homogène dans tous son volume, comme cela est visible sur la .
Le ou les monolithes poreux peuvent présenter un rapport de forme, définie comme sa hauteur sur sa plus grande dimension transversale, compris entre 0,2 et 100.
Le procédé peut comporter des modifications du monolithe poreux post fabrication, notamment la fonctionnalisation des surfaces interne du monolithe poreux. La fonctionnalisation pourra être réalisée selon des procédés en phase liquide ou bien en phase gaz, utilisant des organo-silanes, notamment des chlorosilanes (e.g. octadecyltrichlorosilane) et les alkoxysilanes (octadecyltriethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, propyltriméthoxysilane), ou bien encore l’hexadimethylsilazane.
En variante, le ou les moules peuvent n'avoir qu’une ouverture. Cette dernière s’ouvre dans le sol après remplissage pour permettre la circulation du sol entre le moule et l’enceinte.
En variante, la solution initiale peut être une émulsion ou une solution de matriçage (« templating ») contenant des précurseurs sol-gel.
Le monolithe poreux 20 obtenu par ce traitement est autoporté et peut être intégré dans le conduit thermorétractable 30.
Le conduit fluidique est semi-rigide et thermorétractable. Il présente, avant rétractation, un diamètre interne supérieur au diamètre externe du monolithe poreux et après rétractation un diamètre interne inférieur au diamètre externe du monolithe poreux. De préférence, le diamètre minimal du conduit est strictement inférieur au diamètre du monolithe poreux. Il peut être compris entre 95% et 85% du diamètre du monolithe poreux.
Le monolithe poreux est intégré dans le conduit par insertion dans le conduit avant rétractation puis chauffe du conduit à une température fonction du matériau thermorétractable, notamment supérieure ou égale à 70°C, de sorte que le conduit se rétracte sur le monolithe poreux sans l’endommager jusqu’à un rétrécissement de son diamètre tel que le monolithe poreux est encapsulé fixement et que toute solution liquide qui traverse le conduit passe au travers du monolithe poreux, c’est-à-dire sans espace entre la paroi interne du conduit et la paroi externe du monolithe poreux, comme cela est visible sur les figures 2 et 3.
Il est également possible d’intégrer plusieurs monolithes poreux en parallèle pour traiter plusieurs échantillons ou plusieurs fractions d’un échantillon.
Nous allons maintenant décrire un procédé d’extraction sur phase solide (SPE) de composés d’intérêt d’un échantillon.
Le procédé comporte le passage au travers du monolithe poreux de différentes solutions successives permettant l’extraction des composés d’intérêt. L’ensemble des solutions successives peuvent être insérés préalablement en tête de conduit, c’est-à-dire en amont du monolithe poreux.
Le procédé d’extraction peut d’abord comporter une étape de conditionnement par passage d’une solution de conditionnement 200 au travers du monolithe poreux 20. Elle permet de préparer le monolithe poreux à l’adsorption des composés d’intérêt en l’imprégnant d’une solution de polarité proche de celle de l’échantillon. La solution de conditionnement 200 peut être une solution aqueuse d’acétonitrile, par exemple à 80% en masse en acétonitrile. La solution de conditionnement est éliminée en sortie.
L’échantillon 300 est alors passé au travers du monolithe poreux 20. Lors de son passage, les composés d’intérêt présents dans ce dernier s’adsorbent aux surfaces du monolithe poreux de par leur plus grande affinité pour les surfaces que pour le solvant de l’échantillon. L’échantillon 300 peut être passé une unique fois au travers du monolithe poreux. En variante, il est possible de le faire passer plusieurs fois en lui faisant faire des allers-retours au travers du monolithe poreux 20. Le liquide de l’échantillon restant en sortie peut être éliminé.
Le monolithe poreux 20 est ensuite lavé par une solution de lavage 400 pour laquelle les composés d’intérêt présentent une affinité plus faible que pour les parois du monolithe poreux 20. La solution de lavage 400 peut être une solution aqueuse d’acétonitrile à 95% en masse. La solution de lavage 400 est éliminée en sortie du monolithe poreux.
Enfin, comme cela est illustré sur la , une succession de fractions de solution éluante successives 500 sont entrainées au travers du monolithe poreux. Chaque fraction de solution éluante est récupérée en sortie du monolithe poreux sur des spots ou dans des puits 520 différents d’une plaque d’analyse. La solution éluante est une solution pour laquelle les composés d’intérêt ont plus d’affinités, notamment de l’eau pure, de sorte que les composés d’intérêt sont entrainés dans les fractions de solution éluante. Les différentes fractions de solution éluante sont récupérés en sortie pour être analysé. L’analyse de la composition des différentes fractions de solution éluante permettent d’en déduire la proportion des composés d’intérêt de l’échantillon initial. L’analyse se fait par exemple par MALDI-TOF, LC-FLUO ou CE-LIF notamment dans le cas de N-glycanes.
Dans une variante illustrée sur la , le monolithe poreux 20 est encapsulé dans un conduit thermorétractable 30 de forme non cylindrique, notamment de forme conique.
Le passage des différentes solutions, notamment la solution de conditionnement 200, l’échantillon 300, la solution de lavage 400 et la solution éluante 500 peuvent se faire au travers du monolithe poreux par une ou plusieurs étapes d’aspiration puis de refoulement, comme cela est illustré par la double flèche à chaque étape de la . Les différentes solutions passent donc au moins deux fois au travers du monolithe poreux 20 dans un sens puis dans l’autre. Après passage dans le monolithe poreux, les solutions à éliminer sont récupérées dans des récipients 62 d’élimination et les solutions à analyser sont récupérées dans un récipient ou puit d’analyse ou déposées directement sur une plaque d’analyse MALDI 60.
Dans une variante illustrée sur la , le conduit fluidique 30 après encapsulation du monolithe poreux est inséré dans une cartouche d’extraction sur phase solide 80, notamment de type corps de seringue. Les différentes solutions sont alors récupérées après passage au travers du monolithe poreux par la buse de sortie 82 de la cartouche d’extraction 80. Une telle cartouche d’extraction peut être utilisée comme décrit précédemment ou comme décrit ci-dessous.
En variante illustré sur la , le passage des solutions 200, 300, 400 et 500 au travers du monolithe poreux 20 peut être forcé par centrifugation. Le monolithe poreux 20 peut être intégré dans une cartouche d’extraction dont l’extrémité supérieure peut être fermée par un bouchon 84. La solution de conditionnement 200 et ajoutée dans la cartouche d’extraction 80 en amont du monolithe poreux 20 et la cartouche 80 est fermée à l’aide du bouchon 84. La cartouche est disposée au-dessus d’un récipient d’élimination 62. L’ensemble formé du récipient 62 et de la cartouche 80 est centrifugé de sorte à faire passer la solution de conditionnement au travers du monolithe poreux 20 et à la récupérer dans le récipient 62. L’échantillon 300 et la solution de lavage sont passés dans le monolithe poreux 20 et récupérés dans le même récipient ou un autre récipient 62 de la même manière. La cartouche est ensuite insérée dans un récipient d’extraction 60 pour récupérer l’éluat par passage de la solution éluante 500 au travers du monolithe poreux de la même manière.
En variante illustré sur la , l’ensemble des étapes du procédé peut se faire à l’aide d’un système multi-puits 900 comportant une base de mise sous vide 910, recevant un récipient ou une plaque multi-puits 60, sur laquelle est montée une plaque d’extraction 920. La plaque d’extraction 920 comporte une matrice de cartouches d’extraction 80 dans lesquelles les monolithes poreux sont intégrés. Cette plaque 920 est placée, selon l’étape du procédé, sur un récipient d’élimination 62 non illustré pour récupérer les solutions à éliminer ou sur une plaque multi-puits 60 présentant un puit d’extraction 520 par cartouche d’extraction pour récupérer l’éluat en sortie de chaque cartouche. Le passage des différentes solutions au travers du monolithe poreux peut être forcé à l’aide d’une pompe d’aspiration de l’air dans la base de mise sous vide 910. Un tel système permet d’effectuer plusieurs extractions simultanément.
En variante illustrée sur la , l’extraction peut se faire par extraction sur phase solide. Dans ce cas, le monolithe poreux peut être intégré dans un conduit fluidique fermé à son extrémité, ici un récipient, notamment du type tube Eppendorf®. Le monolithe poreux peut s’étendre au fond du récipient et être fixe au fond du récipient. Les différentes solutions sont alors ajoutées dans le récipient contenant le monolithe poreux. Le tube est agité pour accélérer les échanges entre les solutions et le monolithe poreux . Les solutions sont alors extraites du récipient, notamment en retournant ce dernier ou par pipetage.
Ci-dessous est détaillé l’analyse N-glycomique d’un échantillon plasmatique humain.
Un monolithe autoporté d’environ 800 µm de diamètre, ayant des macropores d’environ 2 µm et des mésopores d’environ 15 nm générés par immersion dans une solution basique est fabriqué.
Une solution est préparée en mélangeant 0,33 g de PEG avec 2 mL de TMOS dans 4 mL d’acide acétique 0,01 M. La solution est agitée à 0°C pendant 30 min pour former un sol puis transférée dans un récipient en polypropylène (PP) dans lesquels un tube en PTFE d’environ 1 mm de diamètre a été préalablement positionné verticalement. Le remplissage est réalisé en ajoutant progressivement le sol dans l’enceinte à partir du point le plus bas à l’aide d’une micropipette. La quantité de solution ajoutée est telle que le moule est totalement immergé.
L’enceinte est placée à une température de 40°C, et la gélification se produit entre 45 et 50 min après le transfert dans l’enceinte. Après que la gélification a eu lieu, le gel est laissé à vieillir pendant 24h à 40°C. Puis, la matrice sol-gel issue de la gélification et de la maturation est extraite de l’enceinte et cassée avec une pince métallique pour récupérer le moule qui y a été incorporés. On extrait ensuite la matrice sol-gel monolithique encapsulée dans le moule à l’aide d’une pression manuelle exercée par un tube d’un diamètre inférieur 1 mm. Pour ce protocole, cette pression par un tube solide est suffisante pour réaliser l’extraction du monolithe et ne fragilise pas le gel.
La matrice sol-gel obtenue est rapidement immergée dans une solution de NH4OH 1M, en respectant un rapport d’environ 5 entre les volumes de solution basique et le volume occupé par la matrice sol-gel.
La matrice obtenue est ensuite disposée dans un autoclave. Ce dernier est placé dans un four et connecté par des tubes qui permettent une circulation de gaz. Le gel est alors séché pendant 12H sous N2. Finalement, un traitement thermique est réalisé avec une rampe de 0.5°C/min jusqu’à 350°C et un palier de 2h à cette dernière température.
Le monolithe de 0,8 mm de diamètre est placé dans un tube thermorétractable en PTFE d’un diamètre interne avant retrait de 1,27 mm. Le tube fait une longueur d’au moins 10 cm.
L’ensemble est alors soumis à une augmentation de température localisée à l’endroit où le monolithe est positionné, à l’aide d’un pistolet chauffant réglé sur une température de 500°C. La chaleur est manuellement répartie sur le tube par un déplacement régulier de la buse du pistolet et le rétrécissement se produit au fur et à mesure pour encapsuler le monolithe. Le rétrécissement du tube est contrôlé visuellement. Le diamètre du PTFE après retrait est inférieur à 0,7 mm. Cette étape peut également être effectuée dans un four à une température de 350 °C pendant au moins 10 min.
Le tube contenant le monolithe poreux encapsulé est prêt à être employé. Il est alors relié à un contrôleur de pression via un connecteur de réservoir dans lequel on peut placer quatre contenants, un pour chaque solution (conditionnement / échantillon / lavage / élution).
En sortie du dispositif on récupère les fluides introduits dans un contenant poubelle (les trois premières étapes) et les éluats (dernière étape) sont, quant à eux, déposés directement sur une plaque MALDI.
34 μL de plasma dilué (contenant 5 µL de plasma prélevé) sont ajoutés à un tampon phosphate de sodium 100 mM pH 7.4 (10 µL) et à du dithiothréitol 10 mM (5 µL) avant de dénaturer les glycoprotéines plasmatiques par chauffage à 95°C pendant 5 minutes. Après refroidissement à température ambiante, 2 μL d'une solution de PNGase F (1 U/μL) sont ajoutés et la déglycosylation des protéines est effectuée sur une nuit (environ 16 heures) à 37°C. Les glycosylamines résiduelles sont converties en glycanes par incubation avec 5 μL d’acide chlorhydrique à 1 mol/L pendant 45 minutes à 37°C.
Un mélange EDC 0,25 M/ HOBt 0,25 M est préparé dans l'éthanol comme agent d'activation pour effectuer des réactions d'estérification éthylique, qui induisent l'estérification des acides sialiques liés en α2,3 et la lactonisation des acides sialiques liés en α2,6.
La dérivation est réalisée en ajoutant 3 μL d'échantillon de N-glycanes libérés précédemment (équivalent respectivement à 0,3 µL de plasma humain) à 20 μL de réactif d'estérification respectivement, suivi d'une incubation sous agitation à 350 rpm pendant 1h30 à 37 °C. Après cela, 50 µL d'ACN 80% sont ajoutés pour former l’échantillon d’extraction, 10 minutes avant de procéder à l’extraction des N-glycanes avec le monolithe de silice et à l'analyse MALDI-TOF-MS.
Pour chaque étape, les solutions sont chargées dans un contenant et dirigées par une pression positive à l’aide d’un contrôleur de pression dans le tube en PTFE contenant le matériau. On peut également procéder en pression négative avec le contrôleur de pression. Les pressions positives et négatives peuvent aussi être appliquées avec des pousses seringues, voire manuellement. On peut également avec ce dispositif procéder à des cycles d’aspirations-refoulements pour réaliser la purification.
Le monolithe encapsulé dans le PTFE est conditionné et équilibré avec 3 x 1 mL d’eau pure suivie de 3 x 1 mL d’ACN aqueux à 80%. Ensuite, les 73 µL de l’échantillon d’extraction est chargé, puis lavés avec 20 µL d'ACN 95%. Enfin, les N-glycanes sont élués en 10 fractions successives de 1 μL d’eau pure. Chaque fraction est déposée directement à l’aide du dispositif sur la plaque MALDI. A noter que dans le protocole, aucun acide trifluoroacétique n’est utilisé.
1 µL de la solution de matrice 2,5-DHB (acide 2,5-dihydroxybenzoique, 10 mg/mL dans du méthanol à 50%) est ajouté et mélangé avec chacune des fractions de 1 µL déposés lors de l’élution directe sur la plaque. Après une première cristallisation, 0,2 μL d'éthanol sont déposés pour recristalliser et améliorer les résultats de reproductibilité lors des analyses.
Enfin, chaque spot de la plaque MALDI est analysé avec un instrument MALDI-TOF/TOF, notamment le UltrafleXtreme de Bruker équipé d'un laser, notamment le Smartbeam-II de Bruker. Concernant les conditions d'acquisition, les spectres de spectrométrie de masse ont été acquis à une fréquence de répétition du laser de 2 kHz en mode positif, avec une tension d'accélération de 20 kV et un délai d'extraction de 130 ns. Les spectres sont obtenus en accumulant 5 000 tirs sur des fenêtres de masses de 1100 à 5000 Da pour les N-glycanes plasmatiques, et de 500 à 5000 Da pour les échantillons d’oligosaccharides libres du lait maternel (HMO, voir Exemple 2).
Après la mise en œuvre du protocole de purification pour le plasma humain, des profils de N-glycanes sur les fractions 2 à 4 ont été obtenus par spectrométrie de masse avec un spectre optimal obtenu pour la troisième fraction.
Une calibration a été effectuée et les pics identifiés par le logiciel de l’appareil de spectrométrie de masse.
Le spectre obtenu est illustré sur les figures 12 à 15. L’analyse a permis de différencier plus de 58 N-glycanes plasmatiques de compositions différentes dont certains sont illustrés qui correspondent à plus de 81 espèces de N-glycanes en raison de la variation de la liaison de l’acide sialique. Les 8 structures majoritaires ont été retrouvées à savoir H5N4E2 (m/z2301), H5N4E1 (m/z1982), H5N4E1L1 (m/z2255),H6N5E2L1 (m/z2940), H5N4F1E1 (m/z2128), H5N4F1E2 (m/z2447), H6N5F1E2L1 (m/z3086)ou encore H6N5E2L1 (m/z2986). Les proportions des glycanes biantennés mono- et bi-sialylés, H5N4E1 (m/z1982) et H5N4E2 (m/z2301) qui sont les deux structures majoritaires habituellement retrouvées, présentent des proportions 1 : 3.
Un monolithe poreux autoporté cylindrique d’un diamètre de 5 mm et d’une longueur de 9 mm a été fabriqué par le même procédé que celui décrit dans l’exemple 1. Il a été intégré dans un tube thermorétractable en PTFE de longueur plus grande que 9 mm par le procédé d’intégration de l’exemple 1 puis placé dans une cartouche de type SPE, comme cela est illustré sur la .
La cartouche SPE contenant le monolithe poreux encapsulé est prête à être employée pour une extraction. La cartouche SPE est placée sous vide à -0.2 bar.
50 µL de lait humain ont été dilués, vortexés et ensuite centrifugés à 15 kG à 2°C pendant 30 minutes. Après cela, les surnageants ont été retirés et 200 µL d'acétonitrile (ACN) ont été ajoutés aux échantillons avant d’être passés au vortex.
La cartouche SPE contenant les monolithes est conditionnée et équilibrée successivement trois fois avec 1 mL d'eau, puis trois fois avec 1 mL d'ACN à 80%. Ensuite, les échantillons ont été chargés et lavés 12 fois avec 200 µL d'ACN 95%. Enfin, l'élution des oligosaccharides libres du lait (HMO) est réalisée avec 200 μL d'H2O dans un tube de 2 mL avant d'être séchée sous un flux d'azote et d'être analysée par spectrométrie de masse. Le spectre obtenu est illustré sur la , spectre a.
Après cette première extraction, la cartouche est retirée. Le monolithe poreux et le PTFE sont traités thermiquement sous flux d'azote à une température initiale de 40°C suivie d'une rampe de 210 minutes jusqu'à une température finale de 250°C pendant deux heures. Ensuite, la partie traitée est récupérée et replacée dans la cartouche puis le protocole d’extraction précédent est de nouveau employé. Les fractions de conditionnement et d’élution ont été récupérées et analysées par spectrométrie de masse.
Dans les fractions de conditionnement de cette deuxième extraction, aucun oligosaccharide ou autres composés résiduels n’a été détecté témoignant de la bonne régénération du monolithe poreux. S’agissant des fractions d’élutions, des profils de oligosaccharides libres ont été obtenus. Un exemple spectre de masse obtenu est illustré sur la , spectre b.
On peut constater que les spectres de la obtenus respectivement par la première et la deuxième extraction sont similaires, ce qui indique bien que le monolithe poreux peut être utilisé plusieurs fois.
L’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrit.
Par exemple, le monolithe poreux a une forme autre que celles décrites. Le dispositif fluidique peut être autre que tel que décrit, notamment le contrôle de la pression peut se faire autrement.
Claims (14)
- Procédé d’extraction sur phase solide d’un ou plusieurs composés d’intérêt d’un échantillon liquide comportant :
- l’intégration d’un monolithe poreux autoporté (20) dans un conduit fluidique (30) de sorte que le monolithe poreux autoporté (20) soit fixe dans le conduit fluidique (30) durant ledit procédé et forme un filtre dans le conduit fluidique,
- au moins un passage de l’échantillon (300) au travers du monolithe poreux dans le conduit fluidique (30) sur au moins une portion du monolithe poreux (20),
le monolithe poreux autoporté (20) ayant une plus grande dimension transversale au conduit fluidique (20) inférieure ou égale à 3 mm. - Procédé selon la revendication 1, le monolithe poreux autoporté (20) étant formé par un procédé de fabrication comportant :
- la formation d’un sol (5) comportant un précurseur sol-gel en solution aqueuse et, de préférence, un agent porogène,
- le remplissage au moins partiel d’une enceinte (12) et d’au moins un moule (15) contenu dans l’enceinte (12) en sol formé précédemment, le moule (15) comportant au moins une ouverture (17) s’ouvrant dans le sol après remplissage en sol,
- la formation d’une matrice sol-gel (22) dans l’enceinte à partir du sol,
- l’extraction du moule (15) avec la matrice sol-gel contenue dans le moule (25) de l’enceinte, et
- l’extraction de la matrice sol-gel (25) du moule (15),
- la formation d’un monolithe poreux (20) à partir de la matrice sol-gel extraite du moule (25),
la formation du sol, de la matrice sol-gel et du monolithe poreux se faisant par un procédé sol-gel. - Procédé selon la revendication 1 ou 2, le monolithe poreux étant à porosité hiérarchique, notamment comportant des macropores, notamment des macropores de dimension supérieure ou égale à 50 nm, et des mésopores, notamment de dimension inférieure ou égale à 50 nm, mieux comprise entre 2 et 50 nm.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le monolithe poreux présente une plus grande dimension transversale au conduit inférieure ou égale à 2 mm, mieux inférieure ou égale à 1,5 mm, encore mieux inférieure ou égale à 1 mm.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant des modifications du monolithe poreux (20) post fabrication, notamment la fonctionnalisation de la surface du monolithe poreux, notamment avant ou après son intégration dans le conduit fluidique (30).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit fluidique est thermorétractable, notamment en polyoléfine, tel que le polyéthylène (PE) ou le polychlorure de vinyle (PVC), en polytétrafluoroéthylène (PTFE), en polyétheréthercétone (PEEK), en ethylène-propylène fluoré (FEP) ou en polyfluorure de vinylidène (PVDF) ou leur mélange et l’intégration du monolithe poreux (20) dans le conduit fluidique (30) comporte l’insertion du monolithe poreux (20) dans le conduit fluidique (30) et le chauffage du conduit fluidique (30) pour rétracter le conduit de sorte à encapsuler le monolithe poreux dans ledit conduit, notamment pendant une durée et à une température choisie pour que le conduit fluidique se rétracte jusqu’à venir au contact de la paroi externe du monolithe poreux sur au moins une partie de la longueur du monolithe poreux, mieux sur toute la longueur du monolithe poreux.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, le procédé étant un procédé d’extraction sur phase solide de composés d’intérêt par adsorption de ces derniers sur les surfaces de monolithes poreux pour les séparer du reste de l’échantillon, puis récupération par élution des composés d’intérêt adsorbés sur les surfaces du monolithe poreux.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant, avant le passage de l’échantillon, le conditionnement du monolithe poreux par passage d’une ou plusieurs solutions successives de conditionnement dans le conduit fluidique au travers du monolithe poreux.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant, après le passage de l’échantillon dans le conduit fluidique, le lavage du monolithe poreux par passage d’une ou plusieurs solutions de lavage dans le conduit fluidique au travers du monolithe poreux.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant, après le passage de l’échantillon et le cas échéant après le lavage, l’élution des composés d’intérêt par passage d’une solution éluante ou de plusieurs fractions de solution éluante au travers du monolithe poreux dans le conduit fluidique et la récupération de la solution éluante ou de chaque fraction de solution éluante après son passage dans le monolithe poreux en vue notamment de son analyse pour en déterminer la composition en composés d’intérêt, notamment dans des systèmes de récupération dissociés, par exemple sur des zones différentes d’une plaque, notamment d’une plaque de spectromètre de masse utilisant une source de désorption/ionisation laser assistée par matrice couplée ou non à un analyseur à temps de vol .
- Procédé selon la revendication précédente, comportant l’analyse par spectrométrie de masse, notamment un spectromètre de masse couplant une source de type désorption/ionisation laser assistée par matrice (MALDI) à un analyseur à temps de vol (TOF), par chromatographie liquide couplée à une détection par fluorescence (LC-Fluo) ou par électrophorèse capillaire couplée à la fluorescence (CE-LIF), après récupération de la solution éluante sans étape préalable de séchage ou de concentration de la solution éluante.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’échantillon (300) qui passe au travers du monolithe poreux (20) comporte des N-glycanes ou des oligosaccharides libres et le monolithe poreux est configuré pour adsorber ces espèces contenues dans l’échantillon lors du passage de ce dernier au travers du monolithe poreux.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant le recyclage du matériau poreux par traitement thermique.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’échantillon (300) qui passe au travers du monolithe poreux (20) comporte des N-glycanes ou des oligosaccharides libres et le monolithe poreux est configuré pour adsorber ces espèces contenues dans l’échantillon lors du passage de ce dernier au travers du monolithe poreux, le procédé comportant additionnellement :
- le lavage du monolithe poreux (20) par passage d’une solution de lavage (400) au travers du monolithe poreux,
- l’élution des N-glycanes par passage d’une solution éluante (500) dans le monolithe poreux,
- le prélèvement de la solution éluante en sortie du monolithe poreux,
- l’analyse glycomique de la solution éluante prélevée.
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