Extracción en fase sólida: de los fundamentos a los flujos de trabajo analíticos modernos

La preparación de muestras para cromatografía y espectrometría de masas es uno de los pasos más críticos (e infravalorados) de la química analítica: garantizar que las muestras estén suficientemente limpias y concentradas para realizar análisis precisos y reproducibles. Un descuido en la preparación de las muestras puede comprometer la precisión de los datos, reducir la robustez de los métodos e incluso provocar la parada puntual de instrumentación costosa cuando más importa.

Aunque los objetivos fundamentales de la preparación de muestras siguen siendo los mismos, las tecnologías utilizadas para alcanzarlos han evolucionado considerablemente. Desde el lanzamiento de Oasis HLB en 1996, tres décadas de innovación en la química de los sorbentes y el diseño de los flujos de trabajo han transformado la SPE de una técnica especializada en una herramienta cotidiana para los laboratorios analíticos, un recorrido que merece la pena examinar más de cerca.

¿Cuáles son los retos de la preparación de muestras?

La importancia de la preparación y limpieza de las muestras se reduce a un reto importante: las interferencias de la matriz. Estas interferencias pueden introducir variabilidad en los datos, comprometer la fiabilidad del método y causar problemas con la instrumentación, especialmente en los flujos de trabajo LC-MS. La limpieza de las muestras ofrece la ventaja añadida de aumentar la sensibilidad al concentrar los analitos de interés, mejorar la exactitud y precisión de los resultados analíticos y eliminar las sustancias interferentes.

Aunque los efectos de matriz siguen siendo un reto habitual en la actualidad, las modernas tecnologías de SPE han mejorado significativamente la capacidad de los laboratorios para eliminar las interferencias de forma eficaz y reproducible. A lo largo de los últimos 30 años, los avances en la química de los sorbentes han permitido a los analistas obtener extractos más puros con menos pasos de procesamiento, lo que ha contribuido a facilitar tanto los flujos de trabajo rutinarios como los sujetos a una estricta regulación.

Existen muchas técnicas de preparación de muestras, desde métodos sencillos como la filtración y la precipitación de proteínas hasta técnicas más selectivas y sensibles como la extracción en fase sólida (SPE), que produce los extractos más limpios. Aunque existen muchas técnicas de preparación de muestras, la SPE destaca por su capacidad para producir extractos más limpios, reducir las interferencias de la matriz y mejorar la sensibilidad, especialmente en aplicaciones difíciles. Veámoslo más de cerca.

La evolución de la SPE en los flujos de trabajo analíticos modernos

A medida que los laboratorios analíticos se han enfrentado a matrices de muestras cada vez más complejas, a requisitos normativos más estrictos y a mayores exigencias de rendimiento, las tecnologías de SPE han avanzado al mismo ritmo, pasando de los métodos tradicionales de purificación a soluciones altamente selectivas y específicas para cada aplicación, diseñadas para los flujos de trabajo modernos.

La introducción de sorbentes poliméricos humectables con agua, técnicas químicas de modo mixto, formatos de placas de alto rendimiento y protocolos de extracción simplificados ha contribuido a que la SPE sea más robusta, reproducible y accesible que nunca.

Las plataformas automatizadas de SPE pueden combinarse con estos modernos sorbentes de SPE para mejorar aún más la reproducibilidad y facilitar el desarrollo de métodos, al tiempo que reducen el tiempo de intervención manual y permiten un mayor rendimiento en el procesamiento de muestras.

Hoy en día, los científicos pueden elegir entre una amplia gama de técnicas químicas de SPE y formatos de dispositivos diseñados para abordar retos que van desde el bioanálisis farmacéutico y los análisis de PFAS hasta la seguridad alimentaria y la investigación clínica.

¿Cómo funciona la extracción en fase sólida?

La SPE funciona haciendo pasar una muestra líquida a través de un material adsorbente sólido (sorbente) que retiene los analitos de interés seleccionando los disolventes y sorbentes adecuados para cada analito. Dependiendo de la naturaleza de los analitos y de la matriz de la muestra, se emplean distintos sorbentes químicos, como los basados en sílice, polímeros o materiales de intercambio iónico .

Los protocolos SPE habituales suelen funcionar de dos maneras:

• Carga-lavado-eluición, que consiste en cargar la muestra, eliminar las interferencias mediante lavado y realizar la elución
• Sistema de paso libre, en el que las impurezas quedan retenidas en el sorbente y los analitos purificados pasan a través de él.

Elección del sorbente SPE

En Waters, ofrecemos una amplia gama de Sep-Pak Sorbentsincluyendo muchas opciones basadas en sílice diseñadas para ayudarle a afrontar incluso los retos más complejos en el laboratorio. Sorbentes Oasis son sorbentes poliméricos, todos ellos basados en la columna vertebral de Oasis HLB, cada uno diseñado para tratar diferentes tipos de analitos y matrices de muestras con protocolos simplificados.

Durante 30 años, los sorbentes Oasis han ayudado a los científicos a hacer frente a los retos en constante evolución que plantea la preparación de muestras, gracias a la innovación continua en la tecnología de SPE polimérica. Desde la química HLB original de Oasis hasta las soluciones Oasis PRiME HLB y de intercambio iónico de modo mixto, la tecnología SPE de Oasis es compatible con una amplia gama de analitos, matrices y objetivos analíticos.

• El sorbente Oasis HLB es un sorbente equilibrado hidrofílico-lipofílico que proporciona una alta capacidad para ácidos, bases y neutros, lo que lo hace ideal para una amplia gama de aplicaciones.
• El sorbente Oasis PRiME HLB añade capacidades adicionales para eliminar aún más las interferencias de matrices complejas, como fosfolípidos y sales, al preparar una muestra para el análisis LC-MS.
• Los sorbentes de intercambio iónico de modo mixto Oasis (MM-IEX, MCX, MAX, WCX, WAX) ofrecen el más alto nivel de especificidad y sensibilidad para analitos que exigen una mayor selectividad.

La SPE se utiliza ampliamente en diversos campos, como el análisis medioambiental, los productos farmacéuticos, la seguridad alimentaria y el diagnóstico clínico. Entre los sorbentes que se utilizan habitualmente en SPE se encuentran los sorbentes Oasis HLB, MM-IEX, C18, C8 y sílice, cada uno de ellos seleccionado en función de la aplicación específica y las propiedades del analito. Algunos ejemplos únicos incluyen el uso de sorbentes WAX para PFAS debido a la capacidad de unirse a la naturaleza ácida de muchos PFAS, MCX para fármacos básicos y péptidos trípticos, o incluso Sep-Pak PSA Sorbent para la limpieza de ácidos grasos.

Elección del formato del dispositivo SPE y opciones de procesamiento de muestras

La selección del formato de dispositivo adecuado, como cartuchos, placas de 96 pocillos o placas de µElución, depende del volumen de la muestra, los requisitos de rendimiento de la muestra y la naturaleza de los analitos.

• Fácil preparación de una muestra individual - Se puede utilizar un cartucho de estilo plus basado en una jeringa para la limpieza rápida de una muestra, como potencialmente con alimentos.
• Gran tamaño del lote de muestras: las opciones de 96 pocillos pueden aumentar la eficiencia, como en el caso de los ensayos bioanalíticos.
• Muestras de péptidos - Los péptidos podrían sufrir uniones inespecíficas, reduciendo la sensibilidad. Las placas µElution proporcionan una concentración adicional para aumentar la sensibilidad con un diseño exclusivo que minimiza la pérdida de analitos atribuible a la adherencia a las paredes de las placas de recogida.
• Preparación versátil de muestras : los cartuchos de vacío tradicionales son un formato muy utilizado en todos los sectores. Son muy adecuados para procesar muestras individuales o lotes pequeños, con una variedad de capacidades de sorbente para adaptarse a diferentes necesidades analíticas.

La selección adecuada de viales para los laboratorios es también un aspecto crucial de la preparación de muestras. Las opciones de procesamiento de muestras incluyen sistemas manuales, semiautomatizados y totalmente automatizados, cada uno de los cuales ofrece distintos niveles de eficiencia y comodidad.

A medida que han aumentado los requisitos de rendimiento en los laboratorios, los formatos de los dispositivos de SPE han evolucionado para adaptarse a flujos de trabajo que van desde la preparación de muestras individuales hasta el análisis totalmente automatizado y de alto rendimiento. Los formatos modernos de cartuchos, placas y µElution ofrecen la flexibilidad necesaria para equilibrar la productividad, la sensibilidad y la escalabilidad.

Cómo evaluar su protocolo SPE 

La evaluación de su protocolo SPE implica la medición de tres parámetros clave para determinar el éxito. 

• % de recuperación: El porcentaje de analito recuperado de la muestra.
• Efecto matriz: El impacto de otras sustancias en la muestra sobre la detección del analito.
• Balance de masa: La cantidad total de analito contabilizada en el proceso de extracción.

Más allá de los efectos de recuperación y de matriz, muchos laboratorios también evalúan la reproducibilidad del método entre analistas, lotes e instrumentos. Un rendimiento constante a lo largo del tiempo sigue siendo uno de los indicadores más importantes de un flujo de trabajo sólido en la preparación de muestras, especialmente en entornos regulados en los que la fiabilidad de los datos es fundamental.

Si la recuperación es baja, los efectos de la matriz altos y la reproducibilidad escasa, es posible que tenga que solucionar el protocolo. Esto implica ajustar el tipo de sorbente, los disolventes de elución y las condiciones de carga de la muestra. Con la optimización del método, puede asegurarse de que su protocolo de SPE es sólido y fiable para el uso rutinario.

Primeros pasos con SPE

La extracción en fase sólida sigue siendo una de las técnicas de preparación de muestras más potentes y versátiles de las que disponen los científicos analíticos. Ya sea para reducir las interferencias de la matriz, mejorar la sensibilidad, aumentar la reproducibilidad o simplificar los flujos de trabajo, la elección de la química y el formato adecuados para la SPE puede tener un impacto significativo en el rendimiento analítico.

En los últimos 30 años, los avances en la tecnología de SPE han ayudado a los laboratorios a hacer frente a retos analíticos cada vez más complejos, al tiempo que han mejorado la eficiencia de los flujos de trabajo y la fiabilidad de los resultados. A medida que la ciencia analítica sigue evolucionando, la SPE sigue siendo una herramienta fundamental para obtener muestras más puras y datos más fiables.

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