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Probenvorbereitung Großvolumige Proben aufkonzentrieren

Autor / Redakteur: Rob Darrington* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Im Rahmen der Probenvorbereitung ist die Aufkonzentration von Proben ist für die anschließende Analyse häufig ein extrem wichtiger Schritt. Gerade wenn großvolumige Proben vorliegen, sind Anwender mit Problemen wie dem Analytverlust konfrontiert. Ein neues System vermeidet solche Probenverluste durch die Automatisierung des Transferschrittes in die entsprechenden Analysengefäße.

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1 Auswahl von Sample-Genie-Systemen und Längsschnittzeichnung (rechts, Legende: violett: Trichter; rot: Dichtung; hellblau: Ampulle; grün: Adapter) (Bilder: Genevac)
1 Auswahl von Sample-Genie-Systemen und Längsschnittzeichnung (rechts, Legende: violett: Trichter; rot: Dichtung; hellblau: Ampulle; grün: Adapter) (Bilder: Genevac)
( Archiv: Vogel Business Media )

Nach wie vor nimmt die Probenvorbereitung einen großen Teil der gesamten Analysezeit einer Realprobe in Anspruch, da es nur sehr selten möglich ist, Proben unvorbereitet zu analysieren. Außerdem sind es häufig manuelle Tätigkeiten, die in der Probenvorbereitung eingesetzt werden. Diese führen zu vielfältigen Fehlerquellen, die durch Automationslösungen wenn möglich minimiert werden sollen. Genevac hat nun ein Aufkonzentrationssystem vorgestellt, welches bestimmte Schritte des Konzentrationsprozesse überflüssig macht. Das Sample-Genie-System besteht aus einem speziell entwickelten Glastrichter, der auf einer Lagerampulle absolut dicht aufliegt und deren Kapazität erheblich erhöht, wodurch ein einvolumiger Zweiphasen-Container entsteht. Hiermit ist es nun möglich, ohne Transferschritt eine purifizierte oder andere großvolumige Probe direkt in die Lagerampulle einzubringen. Diese kann anschließend in einem Genevac-Verdampfungssystem konzentriert werden. Falls am Ende dieses Schrittes ein amorphes, wasserfreies Pulver verlangt wird, so kann ein Verdampfer der HT-Serie mit Lyo-Speed-System verwendet werden, der die verbleibende Menge automatisch lyophilisiert. Für Anwender, die eine kleinvolumige Nass-Probe benötigen, ist eine Verdampferversion verfügbar, die ausschließlich konzentriert. Zu den Anwendungen, die von der Sample-Genie-Technology profitieren können, gehören:

  • Medizinische Chemie: Nach der Synthese und vor der Lagerung der Verbindung wird der Transfer entweder durch manuelles Ausschaben und Einfüllen der getrockneten Verbindung in die Lagerampulle durchgeführt oder es wird ein zweiter Prozess der Wiederauflösung der Verbindung und deren Transfer mithilfe einer Liquid-Handling-Workstation und ein weiterer Verdampfungsschritt benötigt. Beides ist zeitaufwändig und liefert eine potenziell schlechte Ausbeute. Lösungsansätze liefern hier die Genevac HT- und EZ-2-Parallelverdampfungssysteme. Aufgrund ihrer präzisen Steuerung sind die Trocknungsergebnisse der Verbindungen gut, doch sie unterstützen nicht den Transfer in das gewünschte Lagergefäß.
  • Metabolismus-Untersuchungen: In Metabolismus-Studien werden oftmals Lösungen erzeugt, die eine radioaktiv markierte Testprobe enthalten, die dann getrocknet und in ein kleines Fläschchen transferiert wird, bevor die Quantität der gewonnenen Probe bestimmt werden kann.
  • Umweltanalysen: Bei Umweltanalysen ist die Probenkonzentration typischerweise niedrig (wenige mg Probe pro 100 ml Lösung), während eine purifizierte Probe eine Konzentration von 10 mg/ml oder höher aufweisen kann. Bei der Konzentration von Umweltproben lagert sich die Probe oftmals im Behälter ab, bevor das Volumen klein genug geworden ist, um es in eine Ampulle zu transferieren. Dies liegt an der Verdampfung des organischen Lösungsmittels, wodurch ein non-polares „Umweltmolekül“ nicht in der verbleibenden wässrigen Lösung gelöst bleibt, sondern ausfällt.

Medikamentenforschung der Servier Research Drug Metabolism Group

Ziel dieser Fallstudie war es, die Zahl der manuellen Probenkonzentrationsschritte zu reduzieren, bevor die Leistungsbewertung von Medikamenten unter Testbedingungen erfolgte. Zwei Verfahren wurden eingesetzt:

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  • Verdampfung von 40 ml Wasser bis zur Trockenheit (einschließlich Konzentration und Lyophilisierung der Probe): Die Wiedergewinnung wurde anhand der Verdampfung eines mit C14-markierten Medikamentenmoleküls in Wasser und in Acetonitril bewertet. 40 ml Wasser wurden hierfür mit etwa 100 000 dpm des C14-markierten Medikamentenmoleküls versetzt. Die Lösung wurde in den oberen Bereich eines Sample-Genie-Halters gegeben und das entsprechende Konzentrations-Verfahren gestartet. Die Probe – trocken nach zwölf Stunden – wurde in 2 ml Wasser wiederaufgenommen. Anschließend wurde die Wiedergewinnung bewertet.
  • Verdampfung von 40 ml Acetonitril bis zur Trockenheit: 40 ml Acetonitril wurden mit etwa 100 000 dpm des C14-markierten Medikamentenmoleküls versetzt und analog getrocknet. Die Probe – trocken nach vier Stunden – wurde in 1 ml Methanol wiederhergestellt und die Wiedergewinnung ebenfalls bewertet.

Die Wiedergewinnungsraten betrugen aus Wasser 92 und aus Acetonitril 93 Prozent. In einem abschließenden visuellen Experiment wurden 50 ml Wasser mit 100 µl grünem Lebensmittelfarbstoff (s. Abb. 2) versetzt, der anschließend mit der „Wassermethode“ bis zur Trockenheit verdampft wurde. Augenscheinlich wurde der gesamte grüne Farbstoff am Boden der Sammelampulle angelagert. Der erreichte Ertrag von über 90 Prozent bei Verwendung des Sample-Genie-Systems schneidet im Vergleich mit Standardverfahren sehr gut ab. Darüber hinaus waren für den Transfer in die Lagerampulle weder manuelle Eingriffe noch weiteres Verdampfen notwendig, was den Zeitbedarf des Prozesses für ein typisches Trocknungslabor um einen halben bis zu einem ganzen Arbeitstag reduziert. Obwohl keine XYZ-Koordinatenprogrammierung verwendet wurde, hat das Sample-Genie-System die Handhabung der Flüssigkeit effizient automatisiert.

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