SE515567C2 - Vätske-vätskeextraktion och direkt överföring av analyten till gaskromatografiapparat - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 . - « , , n Il in! I 0 Il t O' *V 515 I I. .. I l ' 'f R Y. . 11. ,.., u. I I I II f , , , . . . . . .

. . . H m. .. . . 2 En ganska ny teknik är SPME (fast fas-mikroextrak- tion) kopplad till gaskromatografi. Även om SPME-tekniken är den behäftad med ett flertal brister. Vid denna teknik bringas styva anses kunna utnyttjas allt mer framöver, glasfibrer, antingen nakna eller täckta med en lämplig stationär fas, i kontakt med provet vid extraktions- steget. Denna teknik involverar åtskilliga fasomvandling- ar, t ex fràn gas till vätska och därefter till gas igen.

Sålunda fördelas analyterna mellan provvätskan och luft- spalten ovanför provet där provtagningen äger rum i ut- rymmet ovanför provvätskeytan ("headspace"-analys). I syfte att öka mängden analyter i gasfasen upphettas ofta provet. Därefter fördelas analyterna mellan gasfasen och vätskan pà glasfibern. Glasfibern mäste dessutom över- föras till GC-injektorn efter extraktionssteget. När glasfibern införs i injektorn skall analyterna desorberas fràn fibern och överföras till gasfasen utan föràngning av extraktionsmediet (vätskan). Detta utförs ofta manu- ellt, men kan automatiseras. Desorptionsoperationen måste ske mycket snabbt. I fall där SPME-glasfibern används för extraktion i vattenbaserat medium, doppas fibern i prov- lösningen, som skakas, eller roteras fibern.

En ytterligare nackdel med SPME-tekniken är att extraktionsenheten, d v s fibern som är täckt med vätska och innesluten i en spruta, inte är stationärt innesluten i sprutan och måste hanteras utanför analyssystemet under analysen.

SPME-tekniken är också tidskrävande, och tidsperiod- en fram till jämvikt kan uppgå till åtskilliga timmar.

Denna teknik är också starkt beroende av provmatris, vilket kan reducera analytkapaciteten och medför en risk för fouling i den stationära fasen. Dessutom kan jäm- viktskonstanterna variera mellan olika prover. Vidare har problem upplevts med reproducerbarheten, repeterbarheten (RSD l-92%) er). Varje fiber är avsedd för upprepad användning endast och linjäriteten (fouling- och minneseffekt- ca 100 ggr. Dessutom är fibrerna mekaniskt känsliga och lO 15 20 25 30 35 . . .... - - u. »nu u u u | «~."_ _*_ , u» - -- -- - ~ - -f ~ _ , . . ... ... =-- »» 1 n n v: : ø I . . , _ . . . » ; ' ' _' ,. .. -ß- - - ~ 3 värmekänsliga, och luftbubblor kan uppkomma på ytan under analys av vätskorna. SPME-tekniken är också relativt kostsam.

Ytterligare en extraktionsteknik år MMLLE (vätske- vätskeextraktion med mikroporöst membran). Denna teknik påminner om tekniken enligt föreliggande uppfinning, men skiljer sig i viktiga aspekter. Den organiska vätskan vid MMLLE-tekniken rör sig kontinuerligt under extraktions- steget. Dessutom är provinjektionsvolymen mycket stor.

Extraktionsoperationerna är mycket komplicerade och in- volverar två vätskekromatografiinjektorer och en mellan- liggande överföring av extraktet (organisk vätska inne- till en slinga, vilket ger upphov till (utspätt) analytförluster, vilket omöjliggör hantering av små prov- hållande analyter) ett mer dispergerat prov och till potentiella volymer. Dessutom komplicerar ett s k "retentionsgap" GC- analysen, d v s gaskromatografen måste modifieras i flera avseenden i samband med MMLE-tekniken. Vidare sker vid denna teknik överföringen av extraktet med hjälp av ett gastryck som utövas av bärargasflödet i gaskromatografen, vilket utgör en annan GC-modifikation.

Sammanfattning av unnfinninqen Ändamålet med föreliggande uppfinning är att lösa ovannämnda problem som beskrivs i samband med bakomligg- ande teknik.

Detta ändamål uppnås med hjälp av en vätske-vätske- extraktionsanordning och ett förfarande för extraktion av den typ som beskrivits inledningsvis och som definieras ytterligare i den kännetecknande delen av patentkravet l och det oberoende förfarandekravet. Andra utföringsformer definieras i underkraven. Andra ändamål och fördelar med uppfinningen framgår av den detaljerade beskrivningen av uppfinningen och de efterföljande patentkraven.

Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mer detaljerat med hänvisning till de åtföljande ritningarna.

Fig 1 visar schematiskt en extraktionsanordning enligt föreliggande uppfinning, i vilken den membranbas- 10 15 20 25 30 35 a.. p _ _ , H ... . 5.15 Sfsüïunz: *. : '... _. . W ' ,. 1:- . 1 . = 1 f n: =. u n 1- v » v - z ' . .. . . . ._ , .. , 1 H 4 erade extraktionsenheten (1) är ett poröst hålfibermem- bran.

I fig 2 visas schematiskt en extraktionsanordning i vilken den membranbaserade extraktionsenheten (1) är ett platt membran.

Det här använda uttrycket "stagnant fas" avser att fasen endast är tillfälligt närvarande i den membranbas- erade extraktionsenheten 1, d v s den är inte stationär däri, eftersom den förskjuts till gaskromatografen och ersätts av ny organisk vätska som ska utgöra den stag- nanta fasen.

Det här i samband med analyterna och den organiska vätskan använda uttrycket "gaskromatografikompatibel" avser att analyterna i provet lätt kan separeras i gas- kromatografen och att den organiska vätskan tolereras av gaskromatografen.

Extraktionsanordningen enligt föreliggande uppfin- ning inbegriper minst en membranbaserad extraktionsenhet ett inlopp 5 för 1, ett provinlopp 2, ett provutlopp 3, organisk vätska, ett membran 6 och en nàl 4 för insätt- ning i en gaskromatografiinjektor 7. Den membranbaserade extraktionsenheten 1 är en vätske-vätskeextraktionsenhet.

Extraktionsanordningen och förfarandet vid vilket denna används är nya och medför åtskilliga betydande för- delar jämfört med relaterade kända tekniker. Extraktions- anordningen enligt föreliggande uppfinning möjliggör automatiserbar direktextraktion och efterföljande gas- kromatografianalys av mycket små provvolymer. Dessutom förbrukas små mängder av lösningsmedel (organisk vätska), och extraktionsanordningen är lätt att hantera, är säker och kräver minimal manuell hantering. Dessutom är injek- tion av hela den stagnanta fasen möjlig. Andra skillnader jämfört med känd teknik är att matris(prov)-beroendet reduceras och att inget fasbyte måste utföras före gas- kromatografianalysen. Dessutom har extraktionsanordningen enligt föreliggande uppfinning större kapacitet jämfört med kända tekniker, och tidsperioden som krävs för prov- lO l5 20 25 30 35 . | . . f. | - » n . - 515 567 n. h» .nu . 5 beredning (extraktion) är mycket kort, vilket innebär att det inte föreligger nägra problem med att hälla extrak- tionstiden kortare än den tidsperiod som krävs för GC- analyser av extraktet. Sålunda har samtliga av de problem och nackdelar som är förknippade med ovan beskrivna LLE- och SPE-tekniker eliminerats med hjälp av föreliggande uppfinning.

Föreliggande uppfinning erbjuder åtskilliga betyd- ande fördelar, särskilt i jämförelse med SPME-tekniken.

Exempelvis krävs ingen fördelning av analyt mellan vätska och gas, ej heller något upphettningssteg. Enligt före- liggande uppfinning föràngas dessutom hela provet (analyt (inga värmekapaci- i organisk vätska) i gaskromatografen tetsproblem). Dessutom är ingen skakning av fibern nöd- vändig, och ingen fysikalisk adsorption äger rum. Vidare är membranet i extraktionsenheten l enligt föreliggande uppfinning hela tiden inneslutet i extraktionsanordning- en. Andra betydande skillnader är att enligt föreliggande uppfinning sker provberedningen i ett flödessystem, och fasen i vilken provet anrikas injiceras direkt i gaskro- matografen.

En specifik skillnad mellan extraktionsanordningen och förfarandet enligt föreliggande uppfinning i förhåll- ande till MMLLE-tekniken är dessutom att den organiska vätskan, motsvarande lösningsmedlet, är stagnant enligt föreliggande uppfinning. Dessutom är provinjektionsvolym- en mer än 50 ggr mindre än vid MMLLE. Dessutom mäste gas- kromatografiapparaten inte modifieras för att vara appli- cerbar för föreliggande uppfinning, vilket är fallet med MMLLE-tekniken. I stället är extraktionsanordningen en- ligt föreliggande uppfinning direkt tillämpbar för vilken konventionell gaskromatograf som helst utan behov av nägra apparatmodifieringar.

Extraktionsanordningen enligt föreliggande uppfin- ning är dessutom unik vad gäller konstruktionen. Den har miniatyriserade anordningen, som inkluderar en nàl 4, optimerats av uppfinnarna pà ett överraskande sätt pà sä 10 15 20 25 30 35 | | « | f o 515 567 Q K . - a. ' . | v .- 6 sätt att kraven på en automatiserbar, snabb och direkt extraktions-gaskromatografianalys av små provvolymer upp- fylls.

Provvätskan innehållande analyterna kan vara vilken fysiologisk vätska som helst, t ex vald från den grupp som består av helblod, urin, svett, plasma, serum, näs- sekret, cerebrospinalvätska och andra vätskor från lev- ande organismer. Den kan ocksà vara en icke-fysiologisk vätska, t ex en vätska som är vald fràn den grupp som består av àvatten, havsvatten, sötvatten, avloppsvatten, inflödande vatten, dricksvatten eller en dispersion av vilket fast material som helst i en vattenbaserad lös- ning, t ex jordprover, livsmedelsprover, växtprover, väv- nadsprover eller vattenbaserade prover av upplösta luft- burna föreningar. Provvolymen är liten och ligger mellan ca 100 pl och ca 20 ml, 5 ml. företrädesvis mellan 0,3 och Analyterna av intresse i provet måste vara gaskroma- tografikompatibla och är valda från den grupp som består av flyktiga organiska föreningar, företrädesvis bensen, toluen och xylen; polyaromatiska kolväten, polyklorerade och polybromerade bifenyler, flyktiga biocider, fettsyror och fetter.

Den organiska vätskan som verkar som ett "lösnings- medel" och fungerar som en stagnant fas måste vara gas- kromatografikompatibel och är en hydrofob organisk vätska vald från den grupp som består av alkoholer, företrädes- vis oktanol; mättade, flyktiga rakkedjiga grenade eller cykliska kolväten, företrädesvis pentan, hexan, heptan eller cyklopentan, cyklohexan och cykloheptan; delvis omättade, flyktiga rakkedjiga grenade eller cykliska kol- väten, företrädesvis hepten eller cyklohexen; etrar, så- som dietyleter och dihexyleter; koldisulfid och koltetra- klorid.

Sålunda kan samtliga analyter i vätskeproverna som är lösliga i båda typerna av vätskor analyseras genom användning av extraktionsanordningen enligt föreliggande 10 15 20 25 30 35 . - - 1 . n 515 567 , . _ . - .

. . V » - ø - - | n I 7 uppfinning, särskilt smà molekyler (<1 kDa) som är ladd- ade eller kan bli laddade. membran 6 inkluderat i den membranbaserade extraktions- Företrädesvis är endast ett enheten 1, antingen i form av ett hàlfibermembran eller i form av ett platt membran, genom vilket extraktionen äger rum.

I fig 1 visas ett hàlfibermembran, d v s en utför- ingsform av föreliggande uppfinning, och den membranbas- erade extraktionsenheten 1 är företrädesvis väsentligen cylindrisk och vertikalt arrangerad. Dessutom är före- trädesvis provutloppet 3 och utloppet 5 för organisk vätska belägna i enhetens övre ände, medan provinloppet 3 och utloppet för organisk vätska, som är direkt anslutet till nàlen 4, företrädesvis är belägna i enhetens nedre ände. Sålunda är den cylindriska hàlfiberdelen av den membranbaserade extraktionsenheten 1 omgiven av ett före- trädesvis cylindriskt, koncentriskt utrymme genom vilket provvätskan passerar. Porositeten kan variera mellan O och 90%, snittliga porstorleken är 0-10 pm, företrädesvis mellan 40 och 85%. Den genom- företrädesvis ca 0,01-0,5 pm. Hàlfibermembranets innerdiameter är 10-500 pm, företrädesvis 100-330 pm.

Den organiska vätskan som fungerar som en stagnant fas är belägen, närmare bestämt immobiliserad, inuti fiberstrukturen, och provvätskan passerar längs fiber- strukturens utsida. Provvätskan matas kontinuerligt med hjälp av en pumpanordning via provinloppet 2 till fiberns utsida, vilket innebär att nya analyter i provvätskan kontinuerligt bringas i kontakt med hàlfibermembranets yta. Sålunda ackumuleras analyterna av intresse i den hydrofoba organiska vätskan, och koncentrationen därav ökar med tiden.

Med hänvisning till fig 2, som visar ett platt mem- bran, d v s en annan utföringsform av föreliggande upp- finning, finns provvätskan och den organiska vätskan pà motsatta sidor av det vertikalt arrangerade platta mem- branet 6 i likartat formade kanaler. Även i detta fallet 10 l5 20 25 30 35 515 567 '''' " ,.-- o 8 matas provvätskan kontinuerligt till den membranbaserade extraktionsenheten 1 via ett provinlopp 2. Företrädesvis är provinloppet 2 och infästningen av nålen 4 arrangerade i extraktionsanordningens nedre ände, medan provutloppet 3 och inloppet 5 för organisk vätska är belägna i extrak- tionsanordningens övre ände. När provet via provinloppet 2 matas uppåt längs det platta membranets 6 ytteryta diffunderar analyter genom membranet in i den organiska vätskan som utgör den stagnanta fasen 8 i kanalen för organisk vätska och som är immobiliserad i det platta membranets struktur. Det platta membranets tjocklek kan variera mellan 10 pm och 500 pm, företrädesvis mellan 25 pm och 200 pm. Samma porositet och genomsnittliga por- storlek som för hàlfibermembranet gäller också för det platta membranet, Membranerna som används vid föreliggande uppfinning är konventionella och kan vara hydrofoba eller hydrofila, företrädesvis hydrofoba. Exempel pà hydrofoba membraner är polytetrafluoreten (PTFE), polyvinylidendifluorid (PP) (PE). braner är företrädesvis, men inte nödvändigtvis, (PVDF), polypropylen och polyeten Dessa mem- försedda med en stabiliserande stomme. Provvätskan innehållande analyterna och den organiska vätskan, som fungerar som stationär fas i den hydrofoba membranbaserade extrak- tionsenheten 1, är àtskiljda av det porösa membranet, som fungerar som en fasàtskiljare, vilket därigenom under- lättar interaktionen, d v s analytöverföringen, mellan de tvà vätskorna i fràga ("interfacial support"). Den organ- iska vätskan är immobiliserad i membranporerna, och diffusionen av selekterad analyt från provvätskan sker in i och genom dessa membranporer.

I ett hydrofilt membran som saknar den immobiliser- ade organiska vätska som utgör den stagnanta fasen kommer den hydrofila provvätskan in i och fyller upp porerna, och analyterna av intresse överförs vidare till den stag- nanta fasen utanför membranstrukturen. Exempel pä hydro- fila membranmaterial är cellulosa, polyetersulfon, poly- 10 l5 20 25 30 35 @ u - . f. 515 567 q in. uu n 9 akrylnitril och polykarbonat. För övrigt är de fysikal- iska egenskaperna (porositet, porstorlek, tjocklek) för de hydrofila membranerna desamma som för de hydrofoba membranerna.

Själva extraktionsanordningen, som innefattar den membranbaserade extraktionsenheten 1 och ledningarna för prov och organisk vätska, kan ha vilken lämplig form som helst och vara tillverkad av vilket lämpligt material som helst, t ex PEEK (polyeter-eterketon), PTFE (polytetra- fluoreten) eller rostfritt stàl.

Efter att ha passerat den membranbaserade extrak- tionsenheten l töms provvätskan, fràn vilken analyterna av intresse har extraherats och uppsamlats i den hydro- foba organiska vätskan, ut genom provutloppet 3.

Extraktionsanordningen enligt föreliggande uppfin- ning inbegriper också ett inlopp 5 för matning av organ- isk vätska till den membranbaserade extraktionsenheten l via en pumpanordning. Dessutom används en pumpanordning för matning av provet genom extraktionsanordningen, d v s in genom provinloppet 2 och ut genom provutloppet 3.

Företrädesvis används konventionella injektionspumpar.

Sàsom framgår av fig l och fig 2 inbegriper extrak- tionsanordningen enligt föreliggande uppfinning även en utskjutande nàl 4 för anslutning till en gaskromatografi- injektor 7. Nàlen 4 kan vara integral med extraktions- anordningen, eller kan den vara skruvad pà eller fixerad till extraktionsanordningen pä annat sätt. En O-ring kan användas kring nàlens infästningsdel säsom en tätnings- anordning. Längden, ytterdiametern, innerdiametern (lopp- diameter) och materialet för nålen 4 är inte av någon särskild relevans och kan variera så länge som nålen kan införas i vilken konventionell gaskromatografiinjektor som helst. Vanligtvis är nålen i sig kommersiellt till- gänglig, men den har av uppfinnarna fästs på ett speci- fikt sätt till extraktionsanordningen. Nàlens lopp står i sin bas i direkt, öppen anslutning till det organiska lösningsmedlet i den nedre änden av den membranbaserade 10 15 20 25 30 35 515 567 - - . | f. .u I» 10 extraktionsenheten 1. När den membranbaserade extrak- tionsenheten 1 sàsom ett initialt steg förses med den önskade volymen av organisk vätska, d v s ca 2 x 20 pl i inkrement, fylls sålunda nàlens lopp med den organiska vätskan huvudsakligen ner till spetsen. Under provflödet genom extraktionsenheten ackumuleras analyter av intresse i den organiska vätskan. När flödet av provvätska genom den membranbaserade extraktionsenheten l har upphört, d v s när extraktionsoperationen är över, vanligtvis efter 5-30 min, oftast efter 15-20 min, sänks hela extraktionsanordningen inkluderande nàlen 4 pneumatiskt ner tills nàlen 4 har penetrerat gaskromatografiinjek- torns 7 septum. Den stagnanta fasen innehållande analyt- erna förskjuts därefter via en pumpanordning till nàlen 4 och vidare ner till gaskromatografiinjektorn genom intro- duktion av ytterligare organisk vätska via inloppet 5 för denna. När samtliga av analyterna i den membranbaserade extraktionsenheten 1 och nàlen 4 har förskjutits till gaskromatografen, innehåller extraktionsenheten och nàlen 4 ren organisk vätska, d v s den har regenererats och är färdig för mottagning av ett nytt provflöde. Eventuellt är ett mellanliggande tvättningssteg inkluderat.

Separationen av analyterna sker i en konventionell gaskromatograf. Detektionen av de separerade analyterna ästadkoms vanligtvis med hjälp av vilken lämplig GC-de- tektor som helst, företrädesvis en FID eller en mass- spektrometer.

Hela analysoperationen eller delar därav inkluder- ande stegen av matning av organisk vätska och prov till extraktionsenheten l, avbrytande av provflödet, regene- rering av den stagnanta fasen med ny organisk vätska, separation, detektion och registrering av mätdata kan ut- föras automatiskt, t ex regleras med hjälp av ett dator- system.

Vid en annan utföringsform av föreliggande uppfin- ning är två eller flera membranbaserade extraktionsenhet- lO 15 20 25 30 35 515 567 sura" | . . , n ~ . - » . u ll er inkluderade i extraktionsanordningen i syfte att pà- skynda provberedningssteget.

Den totala analystiden är 5-120 min, oftast 10-30 min.

Exempel Extraktion av bensen, toluen och xvlen från blodplasma Ett blodplasmaprov analyserades genom användning av en extraktionsanordning och ett förfarande enligt före- liggande uppfinning. 0,5 ml spikad blodplasma pumpades in i ett hydrofobt hàlfibermembran (PlasmaphanTM, Akzo Nobel, Wuppertal, Tyskland) med en innerdiameter av 330 pm, 0,2 pm, en ytterdiameter av 630 pm, en porstorlek av en porositet av 70% och en innervolym av 3,2 pl.

Den organiska vätskan som utgör den stagnanta fasen var cyklopentan. Efter extraktion under 18,5 min sänktes extraktionsanordningen inkluderande en nål ner genom användning av en pneumatiskt reglerad kolv, och som ett resultat penetrerade nålen septat hos en konventionell gaskromatograf och infördes i injektorn. En volym av 20 pl organisk vätska innehållande bensen, toluen och tre xylenisomerer som analyter injicerades. GC-separationen var baserad på standardmässig T-programmering och utför- des inom 20 min. Under denna tidsperiod regenererades hålfibermembranet med ytterligare cyklopentan. Den totala analystiden uppgick till ca 25 min. Sålunda kan ett nytt blodplasmaprov extraheras samtidigt som det föregående provet analyseras. Det framgår av kromatogrammet, som saknar interfererande toppar, att provbeståndsdelarna, t ex protein/peptider och små laddade molekyler, separer- ades från analyterna. Extraktionsoperationens reproducer- barhet var utomordentlig. Förfarandet var uppenbarligen också linjärt och hade intercept som inte avsevärt avvek från origo (95% konfidensnivå). Detektionsgränsen för analyterna är angiven nedan.

Ee (bensen)=3,2 Ee (toluen)=5,5 Ee (xylen)=4,3 10 15 20 25 30 I. f... n-u--u u v »I H 1:; »nu . a 1 ßa- ~ , ., .-. u u u a - =» n o :nu ~ . . v v. v »u »x 1 12 Ett test av 0,5 blodplasma spikad med 12,5 ppb bensen, toluen och xylen och extraktion under 18,5 min.

Spridning för hela analyssystemet (RFV): toluen=8%, xylen=5% (RSD): benzen=l8%, Spridning för GC bensen=l9%, toluen=3%, xylen=6% Kvantitativa data (LOD, intercept, RSD).

Analyt Intercept g LOD b Bensen 860i6 500 0,9936 l Tøluen 10 0OOil2 000 O,9952 6 Xylen 2 900i6 700 O,996l 2 Av de erhållna värdena framgår det att intercepten för kalibreringskurvorna för analyterna inte avsevärt skiljer sig frän origo och att systemet har tillfreds- ställande linjäritet. Dessutom reducerades inte extrak- tionsegenskaperna för hàlfibermembranet under testet.

Inga minneseffekter ("carry-over"-effekter) påträffades under extraktionen. Det bör dessutom noteras att cyklo- pentenet inte renades före testet.

Extraktion av bensen, toluen och xvlen från urin Detta test utfördes vid samma betingelser som vid testet som involverar extraktion fràn blodplasma, bort- sett fràn att cyklopentanvolymen var 1,3 pl och att in- jektionsvolymen var endast 6 pl (osplittad). Extraktions- perioden förkortades till 15 min, vilket gav en total analystid av 20 min. Detektionsgränserna var smà, näm- ligen 10 ppt (triljondelar) för bensen, 4 ppt för toluen och 5 ppt för m-xylen. Den organiska vätskan, d v s cyklopentan, renades genom användning av ett filter med aktivt kol. Detektionsgränserna är bättre med en faktor av ca 1000 jämfört med blodplasmatestet. Jämfört med SPME-tekniken är denna analys avsevärt snabbare. Även vid detta test erhölls tillfredsställande resultat liknande de i det föregående exemplet. 10 15 20 25 30 35 « ~ < 1 - n 515 567 ygj 13 Jämförande exempel Ett förfarande vid vilket LLE kombinerades med direktanslutning till GC för anrikning och detektion av vissa lokalbedövningsmedel i blodplasma har beskrivits av shen, Y., J.Å., porous membrane liquid-liquid extraction for sample pre- Jönsson, Mathiasson. L. "On-line micro- treatment combined with capillary gas chromatography applied to local anaesthetics in blood plasma, Analytical 70(5), sid 946-953, March 1998.

Vid tillvägagàngssättet utnyttjades ett hydrofobt Chemistry, vol. membran som gränsytàtskiljande stomme ("interfacial support") mellan en vattenbaserad och en hydrofob vätska.

Den behandlade provvolymen var 0,5-1 ml plasmaprover (eller vattenbaserade prover), och den slutliga överförda volymen till gaskromatografen var 300 pl analytinnehàll- ande lösningsmedel.

Vid operationen pumpades provet kontinuerligt på en sida av det hydrofoba membranet. Membranet innehöll samma lösningsmedel som påträffades pà membranets mottagarsida.

Lösningsmedlet hölls också i kontinuerlig rörelsel.

Gaskromatografen modifierades genom implementering av en och 7 m làng retentionskolonnz ("retention gap column") en 3 m làng fokuserande förkolonn3, liksom en 22 m làng analytisk kolonn. Den fokuserande kolonnen och analys- kolonnen anslöts via ett utlopp4 för lösningsmedelsànga, som användes för uttömning av lösningsmedelsànga under fokuseringen av analyterna. Membranets mottagarfas bring- ades kontinuerligt att passera genom tvà munstyckens, där det ena kontinuerligt spolades med kvävgas (HPLC-fyrvägs- ventil) och där den andra (HPLC-tiovägsventil) innehöll en slingas av 400 pl. Denna slinga fylldes med den mot- tagande fasen, och efter omslag förde bärargasen lös- ningen till det modifierade GC-systemet. Efter extraktion spolades slingan med hexan och torkades senare med ovan- nämnda kvävgas. Det enda syftet med fyrvägsventilen och kvävgasen är därefter att rengöra slingan i tiovägsven- tilen. lO 15 20 25 30 35 515 14 Det volumetriska förhållandet i deras system är ganska lågtl, och 1 ml bearbetat prov med en volym av mottagande lösningsmedel av 400 pl ger i bästa fall en koncentrationsanrikning av 2,5 ggr. I realiteten var deras extraktionsutbyten i genomsnitt ca 70% för spikade vattenlösningar och mellan ca 30 och 55% (analytdifferan- ser) för spikade blodplasmaprover. Dessa skillnader mellan extraktion från olika matriser beror pä protein- bindning av analyt i blodplasma. Dessa värden avslöjar att den verkliga koncentrationsanrikningen sträckte sig från under 1 (utspädning) till ca 1,7 ggr för den bäst extraherade föreningen i vattenlösning, vilket klart visar att tillvägagångssättet måste betraktas som ett fasbyte och en matrisrengöring. Systemets repeterbarhet sträckte sig från 4,6 till 8,7% och varierade för de olika analyterna. Den huvudsakliga bidragande faktorn till detta var GC-injektionenï Genom användning av extraktionsanordningen och för- farandet enligt föreliggande uppfinning i syfte att an- rika och detektera lokalbedövningsmedlen i blodplasma förelåg följande skillnader: 1 Enligt föreliggande uppfinning hålls den mottagande fasen stagnant.

Inget behov av detta enligt föreliggande uppfinning. 7 Volymförhållandet vid föreliggande uppfinning kan hållas nästan så högt som är önskvärt. Vid den första tillämpningen bearbetades en provvolym av 500 pl, och volymen av mottagande lösningsmedel var ca 4,5 pl. Som bäst kan en koncentrationsanrikning av mer än 100 ggr bevaras. Enligt föreliggande upp- finning bearbetas provvolymen, men den mottagande volymen är nu 1,5 pl, vilket ger ett volymförhåll- ande av 330. 8 Detta är i överensstämmelse med vad uppfinnaren kommit fram till. Själva extraktionsschemat uppvisar tillfredsställande repeterbarhet, och de slumpmäss- 515 567 - o - | . . , , ,, 15 iga felen introduceras i samband med den aktuella GC-injektionen av den analytinnehàllande pluggen.

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 » - . , ,, 16 PATENTKRAV

1. Extraktionsanordning för vätske-vätskeextraktion av minst en analyt från ett prov och direkt överföring av analyten eller analyterna till en gaskromatografiapparat, varvid extraktionsanordningen inbegriper en membranbaser- (l), (2), lopp (3), och ett inlopp (5) för organisk vätska, ad extraktionsenhet ett provinlopp ett provut- k ä n n e t e c k n a d därav, att den också inbegriper en nål (4) för anslutning till en injektor hos en gaskro- matografiapparat för direkt överföring av analyten eller analyterna från den membranbaserade extraktionsenheten (4), en organisk vätska är immobiliserad som stagnant fas i en (1) till gaskromatografiapparaten via nålen varvid volym av mindre än 20 pl i den membranbaserade extrak- tionsenheten (1), och varvid provvolymen ligger mellan 100 pl och 20 ml.

2. Extraktionsanordning enligt något av de föregå- att den ende kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, membranbaserade extraktionsenheten (1) inbegriper ett hydrofobt eller hydrofilt membran, platt membran eller ett hålfibermembran. företrädesvis ett

3. Extraktionsanordning enligt kravet 2, k å n - n e t e c k n a d därav, att när den membranbaserade extraktionsenheten (1) är ett hålfibermembran, är den väsentligen cylindrisk och vertikalt arrangerad, varvid företrädesvis provutloppet (3) och inloppet (5) för organisk vätska är belägna i den övre änden, och provin- som är loppet (2) och utloppet för organisk vätska, direkt anslutet till nålen (4), är belägna i den nedre änden.

4. Extraktionsanordning enligt kraven 1-3, k ä n - n e t e c k n a d därav, att nålen (4) är integral med extraktionsanordningen. lO l5 20 25 30 35 w nu :nu 17

5. Extraktionsanordning enligt kraven 1-4, k à n - n e t e c k n a d därav, att provvolymen företrädesvis är 0,3-5 ml, trädesvis understiger 5 pl. och att volymen av organisk vätska före-

6. Extraktionsanordning enligt kravet 2, k ä n - n e t e c k n a d därav, att när membranet är hydrofobt är det företrädesvis tillverkat att polytetrafluoreten (PTFE), polyvinylidendifluorid (PVDF), polypropen (PP) (PE).

7. Extraktionsanordning enligt kravet 2, eller polyeten k ä n - n e t e c k n a d därav, att när membranet är hydrofilt är det tillverkat av cellulosa, polyetersulfon, poly- akrylnitril och polykarbonat.

8. Extraktionsanordning enligt något av de föregå- ende kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att längden av den membranbaserade extraktionsenheten (1) understiger ca 10 cm, företrädesvis ca 5 cm, och helst ca 2 cm.

9. Extraktionsanordning enligt något av de föregå- ende kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att den in- begriper mer än en membranbaserad extraktionsenhet (1).

10. Extraktionsanordning enligt något av de föregå- ende kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att den organiska vätskan är gaskromatografikompatibel och är vald från den grupp som består av alkoholer, företrädes- vis oktanol; mättade, flyktiga rakkedjiga grenade eller cykliska kolväten, företrädesvis pentan, hexan, heptan eller cyklopentan, cyklohexan och cykloheptan; delvis omättade rakkedjiga grenade eller cykliska kolväten, företrädesvis hepten eller cyklohexen; etrar, såsom di- etyleter och dihexyleter; koldisulfid och koltetraklorid.

11. ll. Extraktionsanordning enligt något av de föregå- ende kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att provet som skall analyseras är en fysiologisk vätska som är vald från den grupp som består av helblod, urin, svett, plasma, serum, nässekret och cerebrospinalvätska, eller är en icke-fysiologisk vätska som är vald fràn den grupp som består av àvatten, havsvatten, sötvatten, avlopps- 10 15 20 25 30 35 515 567 y.. .H .f - u . 18 vatten, inflödande vatten, dricksvatten eller en disper- sion av vilket fast material som helst i en vattenbaserad lösning, t ex jordprover, livsmedelsprover, växtprover, vävnadsprover eller vattenbaserade prover av upplösta luftburna föreningar.

12. Extraktionsanordning enligt något av de föregå- ende kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att ana- lyterna är gaskromatografikompatibla och valda fràn den grupp som består av flyktiga organiska föreningar, före- toluen och xylen; polyaromatiska kol- flykt- trädesvis bensen, väten, polyklorerade och polybromerade bifenyler, iga biocider, fettsyror och fetter.

13. Extraktionsanordning enligt nàgot av de föregå- ende kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att den också inbegriper en pumpanordning för matning av organisk vätska via inloppet (5) för organisk vätska till den mem- branbaserade extraktionsenheten (1) och en pumpanordning för matning av provet genom extraktionsanordningen.

14. Förfarande för automatisk extraktion av minst en analyt fràn ett prov och direkt överföring av analyten till en kromatografiapparat genom användning av en ex- traktionsenhet enligt kravet 1, varvid förfarandet inbe- griper de pà varandra följande stegen av: tillsättning av den organiska vätskan till den mem- via branbaserade extraktionsenheten (1) och nàlen (4) inloppet (5) för organisk vätska, varvid nàlens lopp är väsentligen fyllt med den organiska vätskan, till varvid ana- tillsättning av ett prov via provinloppet (2) (l), lyten eller analyterna extraheras fràn provvätskan till den membranbaserade extraktionsenheten den organiska vätskan som utgör den stagnanta fasen, avbrytande av provflödet efter en förutbestämd tids- period, införing av nàlen (4) i en gaskromatografiinjektor, tillsättning av ytterligare organisk vätska till den membranbaserade extraktionsenheten (1) via inloppet (5) för organisk vätska, varigenom den membranbaserade ex- 'Û :Il I g ' 'v »I *' ' Ir n , !6|Ä7'_'__;:..: ___ _ I. ,..: -H h. . ' I 1 , ' - . . ' I o . H _” I n , , _ »_ n. H. . 19 traktionsenheten (4) regenereras och samtidigt den stag- nanta fasen innehållande analyten som extraherats för- skjuts in i gaskromatografiapparaten via nálen (4) för efterföljande analys.

15. Förfarande enligt kravet 14, k ä n n e - t e c k n a t därav, att ett eller flera av stegen är automatiserbara och regleras av ett datorsystem.