La extracción en fase sólida (SPE) se usa en química analítica para aislar, concentrar y purificar compuestos de interés desde matrices complejas. Esta guía explica el principio de la SPE, la compara con otros métodos de pretratamiento de muestras, describe sus cuatro pasos y resume qué revisar al elegir el manifold y la fuente de vacío o presión.
Qué es la extracción en fase sólida
La SPE es una técnica común de pretratamiento de muestras, desarrollada a partir de la extracción sólido-líquido y de la cromatografía. Se usa para fraccionar, purificar, enriquecer y concentrar muestras. Igual que en la cromatografía líquida (LC), los componentes interferentes se separan de los analitos por diferencias de afinidad y adsorción con el sorbente.
Es una de las técnicas de pretratamiento más usadas antes de análisis por HPLC, LC y GC-MS. Sus principales ventajas son:
- Muestras más simples y limpias: los interferentes pueden reducir la sensibilidad y acortar la vida útil de columnas e instrumentos. Una extracción limpia de los analitos da resultados más exactos.
- Concentración y enriquecimiento de trazas: es útil cuando se buscan límites de detección bajos, del orden de partes por mil millones (ppb, 10⁻⁹) o partes por billón (ppt, 10⁻¹²).
- Fraccionamiento de compuestos: permite separar varios compuestos de una muestra según características como su polaridad.
Compare SPE con LLE y SLE
Según la fuente, la preparación y el pretratamiento de muestras representan el 80 % del tiempo y de los costos del análisis científico moderno. Además de la SPE, se usan la extracción líquido-líquido (LLE), la extracción líquida soportada (SLE) y la precipitación de proteínas (PPT). Rocker compara las tres primeras así:
| SPE | LLE | SLE | |
|---|---|---|---|
| Desarrollo de método | Requerido | Requerido | Requerido |
| Residuos | Menos residuos de solvente y plástico | Muchos residuos de solvente | Algunos residuos de solvente y plástico |
| Seguridad de operación | Segura (exposición a solvente) | No segura (exposición a solvente, riesgo de explosión) | Segura (exposición a solvente) |
| Costo principal | Columna de extracción | Solvente | Columna de extracción |
| Muestra requerida | Menor | Mayor | Intermedia |
| Emulsión | No | Sí | No |
| Sensibilidad | Alta | Baja | Media |
| Concentración con calor | No requerida | Requerida | No requerida |
| Automatización | Posible | No posible | Posible |
| Velocidad | Media | Lenta | Rápida |
| Rendimiento de muestras | Alto | Medio | Alto |
| Limitación | No indicada | No apta para analitos muy polares | No indicada |
Los cuatro pasos de la SPE
- Acondicionamiento: se prepara el cartucho para que pueda recibir el analito objetivo.
- Carga de la muestra: la muestra se aplica al cartucho a un caudal adecuado, para que el sorbente adsorba o retenga los analitos.
- Lavado: el cartucho se enjuaga con un solvente o con H2O al 100 % para eliminar los interferentes que el sorbente no retuvo. Pueden hacerse enjuagues adicionales con solventes en concentraciones escalonadas (la fuente da como ejemplo 5 %, 10 %, 20 % y 100 %) para retirar compuestos según su polaridad.
- Elución: se liberan los analitos del sorbente, normalmente con un solvente de elución o una mezcla de solventes.
Aplicaciones
- Industria farmacéutica: extracción de componentes e investigación de metabolitos.
- Análisis ambiental: extracción de metales en agua.
- Análisis de alimentos: residuos de plaguicidas y de fármacos veterinarios.
En el flujo analítico, la SPE sirve para:
- Adaptar la matriz de la muestra al método cromatográfico.
- Concentrar analitos (enriquecimiento de trazas) para ganar sensibilidad.
- Eliminar interferencias que causan fondo alto, picos engañosos o baja sensibilidad.
- Proteger la columna analítica de contaminantes.
- Automatizar la extracción.
Elija el montaje de SPE
El tipo de SPE más común es por adsorción: un cartucho (o columna) de SPE con sorbente se instala sobre un dispositivo de filtración, y se usa presión o vacío para acelerar el paso del líquido. Revise tres elementos:
- Cartucho o columna de SPE: existen columnas, membranas, microplacas de 96 pocillos y puntas de pipeta con sorbente.
- Manifold de SPE: sostiene los cartuchos o las membranas durante el proceso. La fuente muestra un manifold para columnas y uno para membranas.
- Fuente de vacío o presión: lo más común es un compresor de aire o una bomba de vacío, que aceleran el flujo del líquido.
Al elegir la bomba o el compresor, considere dos puntos de la fuente:
- Controle el caudal. Un flujo demasiado rápido puede reducir la eficiencia del proceso. Prefiera una bomba o un compresor con regulador.
- Use equipos resistentes a químicos. La SPE suele usar solventes como metanol o acetonitrilo; la resistencia química protege la vida útil del equipo y la seguridad de la operación.
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