DE69737444T2

DE69737444T2 - Mit wasser benetzbares chromatographisches mittel zur festphasenextraktion

Info

Publication number: DE69737444T2
Application number: DE69737444T
Authority: DE
Inventors: Edouard S. Stow BOUVIER; Randy E. Somerville MEIROWITZ; Patrick D. Holliston McDONALD
Original assignee: Waters Investments Ltd
Current assignee: Waters Investments Ltd
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2017-04-19
Also published as: EP0898491B1; US6773583B2; US6468422B2; US20010035372A1; US20040011729A1; US20050133424A1; US20030042206A1; US6106721A; US6726842B2; US6254780B1; WO1997038774A3; US5976367A; DE69737444D1; AU3055797A; JP2000514704A; JP4062637B2; EP0898491A2; WO1997038774A2; US5882521A

Description

Hintergrund der Erfindung
Festphasenextraktion ist eine Chromatographietechnik mit häufiger Verwendung bei der Herstellung von Proben für quantitative Analyse, zum Beispiel über Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) oder Gaschromatographie (GC) (McDonald and Bouvier, Hrsg. Solid Phase Extraction Applications Guide and Bibliography, sechste Ausgabe, Milford, MA, Waters (1995)). Festphasenextraktion kann verwendet werden, um eine interessierende Komponente in einer komplexen Lösung von potentiell wechselwirkenden Matrixelementen abzutrennen und den Analyten auf Mengen zu konzentrieren, die für die Detektion und die Messung zugänglich sind. Demzufolge wird die Festphasenextraktion bei der Analyse von Umweltproben verwendet, wo zum Beispiel verschiedene lösliche Bestandteile von Erdproben mit den Analysen von organischen Spurenmaterialien wechselwirken können. Festphasenextraktion ist auch wichtig bei der Analyse von pharmazeutischen Mitteln oder Metaboliten in Blutplasma, was die vorhergehende Entfernung von Plasmaproteinen und anderen Matrixbestandteilen erfordert, die mit der Analyse wechselwirken können.
Festphasenextraktion einer wässrigen Lösung wird typischerweise ausgeführt, indem die Lösung durch eine Einmalkartusche hindurchgeleitet wird, enthaltend ein Chromatographie-Sorbens. Das üblicherweise meist verwendete Sorbens besteht aus porösen Siliziumdioxidteilchen, die auf ihrer Oberfläche mit hydrophoben funktionellen Octyl(C₈)- und Octadecyl(C₁₈)-Gruppen funktionalisiert wurden. Vor der Verwendung müssen solche Sorbentien mit einem wassermischbaren, polaren organischen Lösungsmittel angefeuchtet werden, um die Alkylketten zu solvatisieren. Dies verbessert den Kontakt dieser Ketten mit der wässrigen Phase, was den Sorbensoberflächenbereich erhöht, der für die gelösten Stoffe verfügbar ist, und somit das Zurückhalten der gelösten Stoffe. Solche Sorbentien, die nicht vorbefeuchtet oder ausgetrocknet sind, zeigen schlechte Retention von gelöstem Stoff und demzufolge unangemessene Trennung von Lösungsbestandteilen.
Das Erfordernis, dass das Sorbens während der Extraktionsprozedur befeuchtet bleibt, verkompliziert die Festphasenextraktionen und verlangsamt die Probenanalyse wesentlich. Zum Beispiel haben Festphasenextraktionspatronen im Allgemeinen unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten und müssen im derzeitigen Stand der Technik bei der Verarbeitung von mehreren Proben einzeln überwacht werden, um Austrocknen vorzubeugen, wenn sie an einer Vakuumverteilung verwendet werden. Dies verkompliziert weiterhin die Entwicklung von Geräten für automatisierte Festphasenextraktion, die oftmals komplizierte Sicherheitseinrichtungen beinhalten, um Austrocknen des Sorbens zu verhindern.
US-A-4 184 020 offenbart die Herstellung von hydrophilem Material für die Gelchromatographie.
EP-A-0 021 817 offenbart einen Füller für Flüssigchromatographie, ein Verfahren zum Abtrennen von wasserlöslichen Substanzen unter Verwendung des Füllers und Verwendung des Füllers bei der Abtrennung von wasserlöslichen biochemischen Substanzen.
GB-A-1 268 975 offenbart ein verbessertes Verfahren zur Klärung von Gemüsegetränken.
Demzufolge besteht eine Notwendigkeit für ein Festphasenextraktionsverfahren, welches ein Sorbens verwendet, das kein Befeuchten mit einem organischen Lösungsmittels erfordert, oder das auch dann befeuchtet bleibt, wenn die Hauptmenge des Befeuchtungsmittels während der Verwendung eines Vakuumverteilers entfernt wird. Ein solches Verfahren würde eine schnellere Probenpräparation für quantitative Analyse ermöglichen, insbesondere für mehrere Proben, und die Entwicklung von weniger teuren und einfacheren Verfahren für automatisierte Festphasenextraktion ermöglichen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem erfindungsgemäßen Gesichtspunkt wird ein Verfahren zur Entfernung von einem oder mehreren gelösten Stoffen aus einer Lösung zur Verfügung gestellt, aufweisend in Kontakt bringen der Lösung mit einem wasserbenetzbaren Polymer, gebildet durch copolymerisieren von zumindest einem hydrophilen Monomer und zumindest einem hydrophoben Monomer, wobei das Verhältnis von hydrophobem zu hydrophilem Monomer ausreichend ist, damit das Polymer wasserbenetzbar ist, während es dabei wirksam ist, organische gelöste Stoffe darauf zurückzuhalten, wobei der gelöste Stoff auf dem Polymer adsorbiert wird, und wobei das Polymer einen weniger polaren gelösten Stoff stärker absorbiert als einen stärker polaren gelösten Stoff und wobei die genannten gelösten Stoffe von dem genannten Polymer in der Reihenfolge abnehmender Polarität durch Waschen des genannten Polymeren mit einer Abfolge von Lösungsmitteln mit abnehmender Polarität desorbierbar sind.
Weiterhin stellt die Erfindung ein Verfahren zur Bildung einer Lösung aus einem gelösten Stoff zur Verfügung, das geeignet ist für die quantitative Analyse, aufweisend die Schritte:

(a) in Kontakt bringen einer ersten Lösung, welche den gelösten Stoff enthält und eines ersten Lösungsmittels oder einer ersten Mischung aus Lösungsmitteln mit einem wasserbenetzbaren Polymer, gebildet durch copolymerisieren von zumindest einem hydrophoben Monomer und zumindest einem hydrophilen Monomer, mit einem Verhältnis eines hydrophoben oder hydrophilen Monomeren das ausreicht, damit das Polymer wasserbenetzbar ist, während es dabei wirksam ist, organische gelöste Stoffe darauf zurückzuhalten, wobei der gelöste Stoff auf dem Polymer adsorbiert wird und
(b) waschen des Polymeren mit einem zweiten Lösungsmittel oder einer zweiten Mischung aus Lösungsmitteln, weniger polar als das erste Lösungsmittel oder die erste Mischung aus Lösungsmitteln, wobei der gelöste Stoff von dem Polymer desorbiert wird und eine zweite Lösung des gelösten Stoffes bildet, wobei die genannte zweite Lösung für die quantitative Analyse geeignet ist.

Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Gesichtspunkt wird eine Festphasenextraktionspatrone zur Verfügung gestellt, aufweisend ein wasserbenetzbares Polymer, das ins Innere eines Behälters mit offenem Ende gepackt ist, wobei das genannte Polymer durch copolymerisieren von zumindest einem hydrophoben Monomer und zumindest einem hydrophilen Monomer gebildet wird, die ein Verhältnis eines hydrophoben zu einem hydrophilen Monomer haben, das ausreicht, damit das Polymer wasserbenetzbar ist, während es dabei wirksam ist, organische gelöste Stoffe darauf zurückzuhalten, und wobei das genannte Polymer einen weniger polaren gelösten Stoff stärker absorbiert als einen stärker polaren gelösten Stoff, und wobei die genannten gelösten Stoffe von dem genannten Polymer in der Reihenfolge absteigender Polarität desorbierbar sind, indem das Polymer mit einer Folge von Lösungsmitteln mit absteigender Polarität gewaschen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung eines organischen gelösten Stoffes aus einer Lösung. Das Verfahren weist das in Kontakt bringen der Lösung mit einem wasserbenetzbaren Polymeren auf, gebildet durch copolymerisieren von einem oder mehreren hydrophoben Monomeren und einem oder mehreren hydrophilen Monomeren, wobei der gelöste Stoff auf dem Polymer adsorbiert wird. Die Lösung kann ein polares Lösungsmittel aufweisen, wie zum Beispiel ein polares organisches Lösungsmittel, eine wässrige/organische Mischung oder vorzugsweise Wasser oder eine wässrige Lösung, wie z.B. einen wässrigen Puffer, Säure, Base oder Salzlösung.
Das hydrophobe Monomer kann eine hydrophobe Einheit aufweisen. Geeignete hydrophobe Einheiten beinhalten, sind aber nicht eingeschränkt auf, Phenyl, Phenylen und C₂-C₁₈-Alkylgruppen. Geeignete hydrophobe Monomere beinhalten Divinylbenzol und Styrol.
Das hydrophile Monomer kann eine hydrophile Einheit aufweisen. In einer Ausführungsform ist die hydrophile Einheit eine gesättigte, ungesättigte und aromatische heterocyclische Gruppe, wie zum Beispiel eine Pyrrolidonylgruppe oder eine Pyridylgruppe. In einer anderen Ausführungsform ist die hydrophile Einheit eine Ethergruppe. Geeignete hydrophile Monomere sind zum Beispiel N-Vinylpyrrolidon, 2-Vinylpyridin, 3-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin und Ethylenoxid.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Polymer ein Polydivinylbenzol-co-N-Vinylpyrrolidon-Copolymer, das mehr als etwa 12 Molprozent N-Vinylpyrrolidon aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Copolymer von etwa 15 Molprozent bis etwa 30 Molprozent N-Vinylpyrrolidon auf.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet weiterhin ein Verfahren zur Bildung einer Lösung, enthaltend einen gelösten Stoff, die für die quantitative Analyse geeignet ist. In einer Ausführungsform weist das Verfahren das in Kontakt bringen einer ersten Lösung, einschließlich des gelösten Stoffes, mit einem wasserbenetzbaren Polymeren auf, welches durch copolymerisieren von zumindest einem hydrophoben Monomer und zumindest einem hydrophilen Monomer gebildet wird, wobei der gelöste Stoff auf dem Polymer adsorbiert wird. Dies wird gefolgt von waschen des Polymeren mit einem geeigneten Lösungsmittel oder Mischung aus Lösungsmitteln, so dass der gelöste Stoff von dem Polymer desorbiert wird, wobei eine zweite Lösung gebildet wird, die den gelösten Stoff enthält. Diese zweite Lösung ist für die quantitative Analyse geeignet.
In einer anderen Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zur Bildung einer Lösung zur Verfügung, aufweisend einen polaren organischen gelösten Stoff, der für die quantitative Analyse geeignet ist. Das Verfahren weist das in Kontakt bringen einer Lösung, welche den polaren organischen gelösten Stoff enthält und zumindest einen zusätzlichen gelösten Stoff von geringerer Polarität, mit einem wasserbenetzbaren Polymer auf, gebildet durch copolymerisieren von zumindest einem hydrophoben Monomer und zumindest einem hydrophilen Monomer, wobei der zusätzliche gelöste Stoff auf dem Polymer adsorbiert wird und der polare gelöste Stoff in der wässrigen Phase verbleibt. Die resultierende wässrige Phase ist demzufolge eine Lösung des polaren organischen gelösten Stoffes, die für die quantitative Analyse geeignet ist.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet weiterhin eine Festphasenextraktionspatrone aus einem Behälter mit offenem Ende und einem Polymer, das in den Behälter gepackt ist. Die Festphasenextraktionspatrone kann wahlweise weiterhin eine poröse Rückhaltevorrichtung, wie zum Beispiel eine Fritte, enthalten. Das Polymer wird durch copolymerisieren von zumindest einem hydrophoben Monomer und zumindest einem hydrophilen Monomer gebildet. Geeignete Polymere beinhalten Polydivinylbenzol-co-N-Vinylpyrrolidon-Copolymere, die etwa 12 Molprozent oder mehr, vorzugsweise von etwa 15 Molprozent bis etwa 30 Molprozent N-Vinylpyrrolidon aufweisen. Die Festphasenextraktionspatrone weist vorzugsweise von etwa 0,025 g bis etwa 1 g des Polymeren auf.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Festphasenextraktion für einen oder mehrere gelöste Stoffe aus einer wässrigen Lösung ohne vorhergehende Benetzung des Sorbenses mit einem organischen Lösungsmittel. Das Verfahren ist bezüglich der Identität des gelösten Stoffes vielseitig, was in Extraktion eines breiten Bereiches von gelösten Stoffen mit variierender Polarität resultiert. Ein besonderer Vorteil des Verfahrens ist, dass das Sorbens während der Extraktionsprozedur austrocknen kann, ohne die Fähigkeit des Sorbenspolymeren abzuschwächen, gelöste Stoffe zurückzuhalten. Demzufolge stellt die vorliegende Erfindung ein einfacheres Verfahren für die Herstellung von analytischen Proben zur Verfügung, Verringerung der Probenpräparationszeit und Erhöhung des Probendurchsatzes. Das vorliegende Verfahren ist demzufolge auch leichter zugänglich für die Automatisierung als derzeit verwendete Verfahren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Figur ist ein schematischer Querschnitt einer Ausführungsform der Festphasenextraktionspatrone gemäß vorliegender Erfindung.
Eingehende Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Festphasenextraktion von wässrigen oder gepufferten wässrigen Lösungen zur Verfügung, welches nicht erfordert, dass das Sorbens mit einem Überfluss an organischem Lösungsmittel vor und während des Festphasenextraktionsprozesses befeuchtet werden muss. Die Erfindung basiert auf der Entdeckung, dass Polymere oder Harze, aufweisend sowohl ein hydrophiles Monomer als auch ein hydrophobes Monomer in einem geeigneten Verhältnis, durch Wasser benetzt werden können, während überraschend wirksame Zurückhaltung von organischen gelösten Stoffen mit einem breiten Bereich von chromatographischen Polaritäten aufrechterhalten wird.
Wie beispielhaft beschrieben, resultiert eine relativ geringe Erhöhung im N-Vinylpyrrolidongehalt eines Polydivinylbenzol-co-N-Vinylpyrrolidon-Copolymeren in einer dramatischen Verbesserung bei der Retention von polaren organischen gelösten Stoffen unter Bedingungen, bei denen das vorbenetzte Polymer unter reduziertem Druck für mehrere Minuten getrocknet wurde. Zum Beispiel ist unter diesen Bedingungen die Wiedergewinnung von Acetaminophen von einem solchen Copolymeren, aufweisend 9 Molprozent N-Vinylpyrrolidon, 10,4%. Erhöhung der Molprozent N-Vinylpyrrolidon in dem Copolymer auf 13 resultiert in einer 92%-igen Wiedergewinnung von Acetaminophen. Ähnliche Ergebnisse werden für Procainamid, Ranitidin und Caffein beobachtet. Für relativ unpolare gelöste Stoffe ist der Unterschied in der Wiedergewinnung zwischen den beiden Copolymeren weniger dramatisch.
Die Fähigkeit von Polydivinylbenzol-co-N-Vinylpyrrolidon-Copolymeren, aufweisend zwischen 13 Molprozent und 22 Molprozent N-Vinylpyrrolidon, organische gelöste Stoffe zurückzuhalten, wird auch mit derjenigen von Octadecyl(C₁₈)-gebundenem Siliziumdioxidgel verglichen. Wie in der Erläuterung durch Beispiele diskutiert, zeigt das C₁₈-gebundene Siliziumdioxidsorbens schlechte Retention von polaren organischen gelösten Stoffen, wenn das Sorbens mit einem organischen Lösungsmittel vorbenetzt wurde und dann unter reduziertem Druck vor der Extraktion getrocknet wurde. Zum Beispiel zeigt dieses Sorbens unter diesen Bedingungen eine 2,8%-ige Wiedergewinnung von m-Toluamid. Im Gegensatz dazu zeigt das Polydivinylbenzol-co-N-Vinylpyrrolidon-Copolymer aus 13 Molprozent N-Vinylpyrrolidon unter ähnlichen Bedingungen eine 96,3%-ige Wiedergewinnung von m-Toluamid. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass eine Balance zwischen den sich gegenseitig ausschließenden Eigenschaften der Wasserbenetzbarkeit und der Retention von organischen gelösten Stoffen in einem Copolymer erreicht werden kann, das ein geeignetes Verhältnis von hydrophilen Monomeren und hydrophoben Monomeren hat.
In einer Ausführungsform ist die Erfindung ein Verfahren zur Entfernung eines gelösten Stoffes aus einer Lösung. Das Verfahren weist den Schritt des in Kontakt bringens der Lösung mit einem wasserbenetzbaren Polymer auf, gebildet durch copolymerisieren von zumindest einem hydrophoben Monomer und zumindest einem hydrophilen Monomer, wobei der gelöste Stoff auf dem Polymer adsorbiert wird. Die Lösung kann Wasser oder eine Mischung aus Wasser und einem wassermischbaren, polaren organischen Lösungsmittel aufweisen, wie zum Beispiel Methanol, Ethanol, N,N-Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid oder Acetonitril. Die Lösung kann auch eine Mischung aus Wasser oder einem wässrigen Puffer und einem polaren, wassermischbaren organischen Lösungsmittel aufweisen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Lösung eine saure, basische oder neutrale wässrige oder vorwiegend wässrige Lösung, d.h. mehr als etwa 50 Volumen-% Wasser. Der gelöste Stoff ist vorzugsweise eine organische Verbindung.
Die Lösung kann mit dem Polymer in jeder Art und Weise in Kontakt gebracht werden, welche den innigen Kontakt des Polymeren und der Lösung erlaubt, wie z.B. als ein Batch- oder chromatographisches Verfahren. Zum Beispiel kann die Lösung durch eine poröse Polymersäule, Scheibe oder Stopfen hindurchgedrückt werden, oder die Lösung kann mit dem Polymeren wie in einem gerührten Batch-Reaktor verrührt werden. Die Lösung kann auch zu einer Polymer enthaltenden Vertiefung einer Mikrotiterplatte zugegeben werden. Das Polymer kann zum Beispiel die Form von Kügelchen oder Pellets annehmen. Die Lösung wird mit dem Polymer für einen Zeitraum in Kontakt gebracht, der ausreicht, um den interessierenden gelösten Stoff im Wesentlichen auf dem Polymer zu adsorbieren. Dies ist typischerweise die Zeit die notwendig ist, bis sich der gelöste Stoff zwischen der Polymeroberfläche und der Lösung im Gleichgewicht befindet: Die Adsorption oder Verteilung des gelösten Stoffes auf das Polymer kann teilweise oder vollständig sein.
Ein bevorzugtes Polymer zur Verwendung im vorliegenden Verfahren ist wasserbenetzbar und hat die Fähigkeit, eine Vielzahl von gelösten Stoffen mit unterschiedlicher Polarität zurück zu halten. Die Bezeichnung „wasserbenetzbar", so wie hier verwendet, beschreibt ein Material, das durch Wasser teilweise oder vollständig solvatisiert wird. Das Material greift demzufolge in energetisch vorteilhafte oder anziehende Wechselwirkungen mit Wassermolekülen ein. Diese Wechselwirkung erhöht die Menge an Oberflächenbereich des Materials, der beim Kontakt mit Wasser für die Wassermoleküle zugänglich ist und demzufolge für in der wässrigen Lösung gelöste Stoffe.
Die Bezeichnung „Monomer", so wie hier verwendet, betrifft sowohl ein Molekül, aufweisend ein oder mehrere polymerisierbare funktionelle Gruppen vor der Polymerisation, als auch eine Wiederholungseinheit eines Polymeren. Ein Polymer kann zwei oder mehr verschiedene Monomere aufweisen, in welchem Fall es auch als ein Copolymer bezeichnet werden kann. Die „Molprozent" eines gegebenen Monomeren, die ein Copolymer aufweist, sind der Molanteil, ausgedrückt als Prozent, des interessierenden Monomeren, relativ zu den Gesamtmolen der verschiedenen (zwei oder mehr) Monomere, welche das Copolymer aufbauen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Lösung mit dem Polymer in trockener Form in Kontakt gebracht. In einer anderen Ausführungsform wird das Polymer vor dem in Kontakt bringen der Lösung mit dem Polymer, zum Beispiel durch Behandeln des Polymeren mit einem polaren organischen Lösungsmittel, gefolgt von Wasser oder einem wässrigen Puffer, benetzt.
Das hydrophile Monomer kann eine hydrophile Gruppe aufweisen. In einer Ausführungsform ist die hydrophile Gruppe eine heterocyclische Gruppe, zum Beispiel eine gesättigte, ungesättigte oder aromatische heterocyclische Gruppe. Geeignete Beispiele beinhalten Stickstoff enthaltende heterocyclische Gruppen, wie zum Beispiel Pyrrolidonyl- und Pyridylgruppen. In einer anderen Ausführungsform ist die hydrophile Einheit eine Ethergruppe. Das hydrophile Monomer kann zum Beispiel N-Vinylpyrrolidon, 2-Vinylpyridin, 3-Vinylpyridin, eine hydrophobe Einheit, 4-Vinylpyridin oder Ethylenoxid sein.
Das hydrophobe Monomer kann zum Beispiel eine aromatische carbocyclische Gruppe aufweisen, wie zum Beispiel eine Phenyl- oder Phenylengruppe, oder eine Alkylgruppe, wie zum Beispiel eine geradkettige oder verzweigte C₂-C₁₈-Alkylgruppe. Geeignete hydrophobe Monomere beinhalten, sind aber nicht eingeschränkt auf, Styrol und Divinylbenzol.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Polymer, das mit der Lösung in Kontakt gebracht werden soll, ein Polydivinylbenzol-co-N-Vinylpyrrolidon-Copolymer. Das Polymer kann etwa 12 Molprozent oder mehr N-Vinylpyrrolidon aufweisen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Polymer von etwa 15 Molprozent bis etwa 30 Molprozent N-Vinylpyrrolidon auf.
Das Polymer kann in der Form von zum Beispiel Kügelchen verwendet werden, die einen Durchmesser in dem Bereich von etwa 5 bis etwa 500 μm, vorzugsweise von etwa 20 bis etwa 200 μm haben. Das Copolymer hat vorzugsweise einen spezifischen Oberflächenbereich in dem Bereich von etwa 200 bis etwa 800 Quadratmetern pro Gramm und Poren mit einem Durchmesser im Bereich von etwa 0,5 mit bis etwa 100 nm.
Die Lösung, aufweisend den gelösten Stoff, kann wahlweise weiterhin ein oder mehrere zusätzliche gelöste Stoffe enthalten. In einer Ausführungsform ist die Lösung eine wässrige Lösung, die eine komplexe Vielzahl von gelösten Stoffen beinhaltet. Lösungen dieser Art beinhalten Blutplasma, Urin, Cerebrospinalflüssigkeit, Synovialflüssigkeit und andere biologische Flüssigkeiten, einschließlich Extrakten von Geweben, wie zum Beispiel Lebergewebe, Muskelgewebe, Hirngewebe und Herzgewebe. Solche Extrakte können wässrige Extrakte oder organische Extrakte sein, die getrocknet und anschließend in Wasser oder in einer Mischung aus Wasser/organischem Stoff wieder hergestellt werden.
Die Lösung kann auch Grundwasser, Oberflächenwasser, Trinkwasser oder ein wässriger oder organischer Extrakt aus einer Umweltprobe, wie zum Beispiel einer Bodenprobe, sein. Die Lösung kann weiterhin eine Essenssubstanz, wie zum Beispiel ein Frucht- oder Gemüsesaft oder Milch oder ein wässriger oder wässrig/organischer Extrakt einer Essenssubstanz, wie zum Beispiel einer Frucht, Gemüse, Cerealie oder Fleisch sein.
Der gelöste Stoff kann jede organische Verbindung einer Polarität sein, die zur Adsorption auf dem Polymeren geeignet ist. Solche gelösten Stoffe können zum Beispiel Arzneimittel, Pestizide, Herbizide, Toxine und umweltverschmutzende Stoffe sein, die aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen oder anderer industrieller Aktivität resultieren, wie zum Beispiel metallorganische Verbindungen, aufweisend ein Schwermetall, wie zum Beispiel Quecksilber, Blei oder Cadmium. Die gelösten Stoffe können auch Metabolite oder Abbauprodukte der vorhergehenden Materialien sein. Die gelösten Stoffe können auch Biomoleküle beinhalten, wie zum Beispiel Proteine, Peptide, Hormone, Polynucleotide, Vitamine, Cofaktoren, Metabolite, Lipide und Kohlenhydrate.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Polymer als Teilchen in einen Behälter mit offenem Ende gepackt, um eine Festphasenextraktionspatrone zu bilden. Der Behälter kann zum Beispiel ein zylindrischer Behälter oder Säule sein, die an beiden Enden offen ist, so dass die Lösung den Behälter über ein Ende betreten, das Polymer innerhalb des Behälter kontaktieren und den Behälter über das andere Ende verlassen kann. Das Polymer kann in dem Behälter als kleine Teilchen, wie zum Beispiel Kügelchen mit einem Durchmesser zwischen 20 μm und etwa 500 μm, vorzugsweise zwischen etwa 20 μm und etwa 200 μm, gepackt sein. Die Polymerteilchen können auch im Behälter verstrickt in einer porösen Membran gepackt sein.
Der Behälter kann aus jedem Material gebildet werden, das innerhalb des Zeitrahmens des Extraktionsprozesses mit den Lösungen und Lösungsmitteln, die in dem Verfahren verwendet werden, kompatibel ist. Solche Materialien beinhalten Glas und verschiedene Kunststoffe, wie zum Beispiel hochdichtes Polyethylen und Polypropylen. In einer Ausführungsform ist der Behälter oder das meiste seiner Länge zylindrisch und hat eine enge Spitze an einem Ende. Ein Beispiel für einen solchen Behälter ist ein Spritzenzylinder.
Die Festphasenextraktionspatrone kann weiterhin ein poröse Rückhaltevorrichtung, wie zum Beispiel ein Filterelement oder Fritte, an einem oder beiden Enden der Patrone in der Nähe des Polymeren aufweisen, um das Polymer innerhalb der Patrone zu halten und ungelöste feste Materialien aus der Lösung zu entfernen, wenn sie in die Patrone einfließt, während trotzdem Fluss der Lösung in und aus der Patrone erlaubt wird. Ein solcher Filter kann aus zum Beispiel aus Frittenglas oder einem Polymer, wie zum Beispiel einem porösen hochdichten Polyethylen, gebildet werden.
Die Menge an Polymer innerhalb des Behälters ist durch das Behältervolumen limitiert und kann im Bereich von etwa 0,001 g bis etwa 50 g liegen, liegt jedoch vorzugsweise zwischen etwa 0,025 g und etwa 1 g. Die Menge an Polymer, die für eine gegebene Extraktion geeignet ist, hängt von der Menge des zu adsorbierenden gelösten Stoffes ab, dem verfügbaren Oberflächenbereich des Polymeren und der Stärke der Wechselwirkung zwischen dem gelösten Stoff und dem Polymer. Dies kann leicht vom Fachmann bestimmt werden.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine Festphasenextraktionspatrone wie oben beschrieben, worin das Polymer ein wasserbenetzbares Polymer ist, gebildet durch copolymerisieren von zumindest einem hydrophoben Monomer und zumindest einem hydrophilen Monomer. Das Polymer kann zum Beispiel ein Polydivinylbenzol-co-N-Vinylpyrrolidon-Copolymer sein, aufweisend etwa 12 Molprozent oder mehr N-Vinylpyrrolidon. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Copolymer von etwa 15 Molprozent bis etwa 30 Molprozent N-Vinylpyrrolidon auf. Die Patrone kann eine Einwegpatrone sein, die für die Behandlung einer einzelnen Probe verwendet und dann weggeworfen wird, oder sie kann verwendet werden, um mehrere Proben zu behandeln.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Festphasenextraktionspatrone gemäß vorliegender Erfindung ist im Querschnitt in der Figur veranschaulicht. Behälter 1 ist ein Spritzenzylinder, der aus geformtem Polypropylen gebildet sein kann und ein Volumen im Bereich von etwa 1 cm³ bis etwa 50 cm³ haben kann. Wasserbenetzbares Polymer 2 wird durch die Copolymerisation von N-Vinylpyrrolidon und Divinylbenzol hergestellt und weist von etwa 12 Molprozent bis etwa 30 Molprozent N-Vinylpyrrolidon auf. Polymer 2 wird als poröse Kügelchen mit einem Durchmesser zwischen etwa 20 μm und etwa 200 μm in den Behälter gepackt. Die Masse des Polymeren 2, die in den Behälter gepackt wird, kann im Bereich von etwa 0,025 g bis etwa 10 g sein, abhängig vom Volumen des Behälters. Fritten 3 und 4 werden aus porösem, hochdichtem Polyethylen gebildet.
Die Lösung, die zu behandeln ist, wird oben auf die Festphasenextraktionspatrone zugegeben und durch die Patrone hindurchfließen lassen, was den gelösten Stoff dazu bringt, im Kontakt mit dem Polymer adsorbiert zu werden. Die Lösung kann durch die Patrone unter der Einwirkung der Schwerkraft hindurchfließen. Verbesserte Fließgeschwindigkeiten können erreicht werden, indem eine Druckdifferenz zwischen den Enden der Patrone aufgebaut wird. Eine solche Druckdifferenz kann durch Anschließen einer Vakuumquelle an das untere Ende der Patrone oder durch Aufbringen von positivem Druck auf das obere Ende der Patrone aufgebaut werden, zum Beispiel durch Aufbringen von unter Druck befindlichem Gas, wie zum Beispiel Luft oder Stickstoff oben auf die Patrone, oder durch komprimieren der Luft innerhalb der Patrone oberhalb des Polymeren mit einem Kolben oder einem Stempel. Die Fließgeschwindigkeit der Lösung durch die Patrone kann durch Regulation der Druckdifferenz über die Patrone eingestellt werden. Geeignete Lösungsfließgeschwindigkeiten, angegeben im Hinblick auf die lineare Geschwindigkeit der Lösung, rangieren bis zu etwa 14 mm/Sekunde, sind aber vorzugsweise in dem Bereich von 0,07 bis etwa 3,5 mm/Sekunde.
Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Bilden einer Lösung aus einem gelösten Stoff, die für die quantitative Analyse geeignet ist. In einer Ausführungsform hat der gelöste Stoff eine Polarität, die geeignet ist für die Absorption auf dem Polymeren. Das Verfahren weist das in Kontakt bringen einer ersten Lösung auf, welche den gelösten Stoff beinhaltet, mit einem Polymer, das durch copolymerisieren von zumindest einem hydrophoben Monomer und zumindest einem hydrophilen Monomer erhalten wurde, wobei der gelöste Stoff auf dem Polymer adsorbiert wird. Dies wird gefolgt von waschen des Polymeren mit einem geeigneten, stärkeren Lösungsmittel oder Mischung aus Lösungsmitteln, wobei der gelöste Stoff von dem Polymer desorbiert oder eluiert wird und eine zweite Lösung bildet, die den gelösten Stoff enthält. Diese zweite Lösung ist für die quantitative Analyse des gelösten Stoffes geeignet.
Die Lösung, die mit dem Polymer in Kontakt gebracht wird, kann den interessierenden gelösten Stoff in verdünnter Form aufweisen, zum Beispiel bei einer Konzentration, die für genaue Quantifizierung zu gering ist. Durch Adsorption des gelösten Stoffes auf dem Polymer und dann desorbieren des gelösten Stoffes mit einem wesentlich geringeren Volumen eines weniger polaren Lösungsmittels kann eine Lösung hergestellt werden, die den interessierenden gelösten Stoff mit wesentlich höherer Konzentration des interessierenden gelösten Stoffes beinhaltet, als derjenigen der Originallösung. Das Verfahren resultiert auch in einem Lösungsmittelaustausch, d.h. der gelöste Stoff wird aus einem ersten Lösungsmittel entfernt und in einem zweiten Lösungsmittel wieder aufgelöst.
Das Polymer muss nicht vor dem in Kontakt bringen der Lösung mit dem Polymer vorbehandelt oder benetzt werden. In einer Ausführungsform wird das Polymer vor dem in Kontakt bringen der Lösung mit dem Polymer mit einem wassermischbaren organischen Lösungsmittel behandelt, gefolgt von Wasser oder wässrigem Puffer. In einer anderen Ausführungsform wird die Lösung mit trockenem Polymer in Kontakt gebracht, d.h. das Polymer wird vor der Behandlung der Lösung nicht benetzt.
Die mit dem Polymer in Kontakt gebrachte Lösung kann ein polares Lösungsmittel aufweisen und ist vorzugsweise hauptsächlich, d.h. mehr als 50 Vol-%, eine saure, basische oder neutrale wässrige Lösung oder ein wässriger Puffer. Die Lösung kann auch ein wassermischbares, polares organisches Lösungsmittel enthalten, wie zum Beispiel Methanol, Ethanol, Acetonitril, N,N-Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxid, oder eine Mischung eines solchen Lösungsmittels und Wasser.
Die Lösung, aufweisend den interessierenden gelösten Stoff, kann weiterhin einen oder mehrere zusätzliche gelöste Stoffe aufweisen. In einer Ausführungsform ist der zusätzliche gelöste Stoff oder die Stoffe polarer als der interessierende gelöste Stoff und adsorbiert demzufolge schwächer an das Polymer als der interessierende gelöste Stoff. Ein solcher zusätzlicher gelöster Stoff kann von dem Polymer durch Waschen des Polymeren mit einem Lösungsmittel desorbiert werden, das die interessierende Verbindung nicht desorbiert, wobei eine Lösung des zusätzlichen gelösten Stoffes oder der Stoffe gebildet wird, die im wesentlichen frei ist von dem interessierenden gelösten Stoff Ein geeignetes Lösungsmittel für die Desorption des zusätzlichen gelösten Stoffes wird typischerweise ausreichend polar sein, so dass es die interessierende Verbindung nicht desorbiert.
Nach Desorption des zusätzlichen gelösten Stoffes oder der Stoffe kann die interessierende Verbindung durch Waschen des Polymeren mit einem geeigneten, d.h. weniger polaren Lösungsmittel, desorbiert werden. Dies bildet eine Lösung des organischen gelösten Stoffes, die im Wesentlichen frei ist von polareren gelösten Stoffen und geeignet für die quantitative Analyse des gelösten organischen Stoffes.
In einer Ausführungsform adsorbiert der interessierende gelöste Stoff auf dem Polymer, aber ein oder mehrere zusätzliche gelöste Stoffe tun dies nicht. Ein solcher zusätzlicher gelöster Stoff kann zum Beispiel von ausreichend hoher Polarität sein, dass er nicht auf dem Polymer adsorbiert. Der zusätzliche gelöste Stoff kann auch große Moleküle aufweisen, zum Beispiel Makromoleküle, wie zum Beispiel Proteine, die unfähig sind, durch die Poren innerhalb des Polymeren hindurch zu passieren und demzufolge lediglich zu einem kleinen Teil des Gesamtpolymeroberflächenbereiches Zugang haben. Solche Moleküle werden typischerweise schlecht, wenn überhaupt, durch das Polymer zurückgehalten.
In einer weiteren Ausführungsform ist der zusätzliche gelöste Stoff oder Stoffe weniger polar als der interessierende gelöste Stoff und adsorbiert demzufolge stärker als die interessierende Verbindung an das Polymer. Die interessierende Verbindung kann schwach oder moderat adsorbiert sein oder nicht adsorbiert. Wenn er adsorbiert ist, wird der interessierende gelöste Stoff von dem Polymer durch waschen des Polymeren mit einem Lösungsmittel mit ausreichender Polarität desorbiert, so dass es den zusätzlichen gelösten Stoff oder Stoffe nicht desorbiert. Demzufolge kann die interessierende Verbindung von dem Polymer desorbiert werden, ohne die anderen gelösten Stoffe zu desorbieren.
In einer Ausführungsform ist ein zusätzlicher gelöster Stoff oder Stoffe auch interessierende Analyten. Demzufolge kann eine Serie von anfangs in einer Lösung vorhandenen gelösten Stoffen aufgetrennt werden und Lösungen von jedem, geeignet für die quantitative Analyse, können unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildet werden. In diesem Fall wird die Lösung mit dem Polymer in Kontakt gebracht, so dass die gelösten Stoffe an dem Polymeren adsorbieren. Die gelösten Stoffe werden dann von dem Polymer in der Reihenfolge absteigender Polarität desorbiert (d.h. der am stärksten polare gelöste Stoff als erstes, gefolgt von den gelösten Stoffen mit sukzessive abnehmender Polarität), indem das Polymer mit einer Folge aus Lösungsmitteln mit abnehmender Polarität gewaschen wird.
Polymere, Lösungen und gelöste Stoffe, die für dieses Verfahren geeignet sind, beinhalten solche wie oben beschrieben. Lösungsmittel, die für das Desorbieren des gelösten Stoffes von dem Polymer geeignet sind, sind typischerweise polare wassermischbare organische Lösungsmittel, wie zum Beispiel Alkohole, zum Beispiel Methanol, Ethanol und Isopropanol, Acetonitril, Aceton und Tetrahydrofuran oder Mischungen aus Wasser und diesen Lösungsmitteln. Das desorbierende Lösungsmittel kann auch ein nicht-polares oder moderat-polares, mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel sein, wie zum Beispiel Dichlormethan, Diethylether, Chloroform oder Ethylacetat. Mischungen aus diesen Lösungsmitteln sind ebenfalls geeignet. Bevorzugte Lösungsmittel oder Lösungsmittelmischungen müssen für jeden individuellen Fall bestimmt werden. Ein geeignetes Lösungsmittel kann durch den Fachmann ohne ungebührliches Experimentieren bestimmt werden, wie es routinemäßig bei der Entwicklung von chromatographischen Verfahren getan wird (McDonald and Bouvier, supra (1995); Snyder and Kirkland, Introduction to Modern Liquid Chromatography, New York: J. Wiley and Sons (1974)).
Die erfindungsgemäßen Verfahren können verwendet werden, um Lösungen aus einem gelösten Stoff herzustellen, die geeignet sind für quantitative Analyse mit einer Vielzahl von Techniken, einschließlich Hochleistungs-Flüssigchromatographie, Gaschromatographie, Gaschromatographie/Massenspektrometrie und Immunoassay.
Die Sorbenspolymere, die in diesem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, können über Standardsyntheseverfahren hergestellt werden. Zum Beispiel kann ein Polydivinylbenzol-co-N-Vinylpyrrolidon-Copolymer durch copolymerisieren von Divinylbenzol und N-Vinylpyrrolidon unter Verwendung von Standardverfahren der freien Radikalpolymerisation synthetisiert werden, die im Stand der Technik wohlbekannt sind.
Ein Verfahren zur Bildung von Copolymeren dieser Art ist offenbart in US-Patent Nr. 4 382 124, erteilt an Meitzner et al. Die Zusammensetzung des resultierenden Copolymeren hängt von der Ausgangsstöchiometrie der beiden Monomeren ab und kann leicht variiert werden. Die Zusammensetzung des Copolymerprodukts wird in manchen Fällen aufgrund von Unterschieden in den Reaktivitätsverhältnissen zwischen den Monomeren im Wesentlichen nicht die Gleiche sein wie das Verhältnis der Ausgangsmaterialien.
Die Erfindung wird nun weiter und eingehender durch das folgende Beispiel beschrieben.
Materialien für die Erläuterung der Beispiele
Die gelösten Modellstoffe Procainamid, Acetaminophen, m-Toluidin, m-Toluamid, Propanolol, Caffein und 2,7-Dihydroxynaphthalin werden von Aldrich Chemical Company (Milwaukee, WI) erhalten, während Doxepin, Ranitidin und Betamethason-17-valerat von Sigma Chemical Company (St. Louis, MO) gekauft werden. Die C¹⁸-gebundene Siliziumdioxid-Festphasenextraktionspatrone wird von Waters Corporation (Milford, MA, Katalog-Nr. WAT054960) erhalten. Ein Polydivinylbenzol-co-N-Vinylpyrrolidon-Copolymer, aufweisend etwa 9 Molprozent N-Vinylpyrrolidon, wird von Waters Corporation (Porapak^®R) erhalten. Polydivinylbenzol wird ebenfalls von Waters erhalten (Styragel^®).
Herstellung von Polydivinylbenzol-co-N-Vinylpyrrolidon-Copolymeren
In einen 3000 ml Kolben wird eine Lösung aus 5,0 g Hydroxypropylmethylcellulose (Methocel E15, Dow Chemical Co., Midland, MI) in 1000 ml Wasser zugegeben. Dazu wird eine Lösung aus 175 g Divinylbenzol (DVB HP-80, Dow), 102 g N-Vinyl-2-pyrrolidon (International Specialty Products) und 1,85 g Azobisisobutyronitril (Vazo 64, Dupont Chemical Co., Wilmington, DE) in 242 g Toluol zugegeben. Die resultierende zweiphasige Mischung wird 30 Minuten bei Raumtemperatur unter Verwendung von ausreichender Rührung gerührt, um Öltröpfchen der gewünschten Mikrongröße zu bilden. Die erhaltene Suspension wird dann unter moderatem Rühren auf 70°C erwärmt und bei dieser Temperatur 20 Stunden gehalten. Die Suspension wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt, filtriert und mit Methanol gewaschen. Der Filterkuchen wird dann im Vakuum 16 Stunden bei 80°C getrocknet. Die Zusammensetzung des Polymerprodukts wird durch Elementaranalyse bestimmt. Elementaranalyse: N: 2,24%, Molprozent N-Vinylpyrrolidon: 20%.
Eine Serie aus Polydivinylbenzol-co-N-Vinylpyrrolidon-Copolymeren, aufweisend etwa 13, 14, 16 und 22 Molprozent N-Vinylpyrrolidon, wird ebenfalls gemäß diesem Verfahren hergestellt, indem das Ausgangsverhältnis der Divinylbenzol- und N-Vinylpyrrolidon-Monomere variiert wird.
Eine 50 mg Menge von jedem Polymer wird in einen 1 cc Sep-Pak Vac^®-Patronenbehälter (Waters Corporation) mit einer Polyethylenfritte an sowohl dem Einlass als auch dem Auslass des Polymerbetts gepackt, um eine Festphasenextraktionspatrone zu bilden.
Verfahren
Jede Modellverbindung wird in 20 mM Phosphatpuffer, pH 7 gelöst, um eine Lösung mit einer Konzentration von 10 μg/ml zu bilden.
Festphasenextraktion der gelösten Modellstoffe
Die Lösungen der gelösten Modellstoffe werden der Festphasenextraktion in Festphasenextraktionspatronen unterzogen, die unter zwei Sätzen von Bedingungen konditioniert wurden. In beiden Fällen werden die Patronen an einen Vakuumverteiler angeschlossen und mit 1 ml Methanol behandelt. Das Vakuum wird auf etwa 13,5 × 10³ Pa (4'' Hg) eingestellt, um eine Methanolfließgeschwindigkeit von 1 ml/Minute zu ergeben. Unter dem ersten Satz von Bedingungen („feuchte Bedingungen") wird das Vakuum abgebaut, wenn der Methanollevel den oberen Teil des Sorbenses erreicht. Unter dem zweiten Satz an Bedingungen („trockene Bedingungen") wird das Sorbens unter Vakuum austrocknen lassen, nachdem es mit Methanol konditioniert wurde. Wie im ersten Verfahren wird die Patrone mit 1 ml Methanol bei einer Fliessgeschwindigkeit von etwa 1 ml/Minute unter reduziertem Druck von 13,5 × 10³ Pa (4'' Hg) behandelt. Wenn der Methanollevel die Obergrenze des Sorbenses erreicht, wird das Vakuum auf 33,8 × 10³ Pa (10'' Hg) eingestellt und 10 Minuten aufrechterhalten, um das Polymerbett zu trocknen.
Sowohl in den feuchten als auch trockenen Fällen wird 1 ml der Modellverbindungslösung mit einer Fließgeschwindigkeit von 1 ml/Minute auf die Patrone aufgebracht. Eine 1 ml-Portion 20 mM Phosphatpuffer, pH 7, wird dann mit einer Fließgeschwindigkeit von 1 ml/Minute zugegeben. Eine 1 ml Portion Methanol wird dann mit einer Fließgeschwindigkeit von 1 ml/Minute zugegeben, um die Modellverbindung zu desorbieren und eluieren. Zu dem Eluat wird ein innerer Standard zugegeben und die Modellverbindung in dem Eluent wird durch Hochleistungs-Flüssigchromatographie quantifiziert.
Ergebnisse
Die Ergebnisse sind in der Tabelle unten zusammengefasst, die polare Verbindungen (Procainamid, Acetaminophen und Ranitidin), moderat polare Verbindungen (Caffein, m-Toluamid, m-Toluidin, 2,7-Dihydroxynaphthalin und Propranolol) und nicht polare Verbindungen (Dipropylphthalat, Doxepin und Betamethason-13-valerat) auflistet. Wenn das Sorbens Polydivinylbenzol ist, zeigen alle Verbindungen mit Ausnahme von Doxepin mehr als 89% Wiedergewinnung, wenn das Sorbens unter feuchten Bedingungen konditioniert wurde. Wiedergewinnung von Doxepin, wie gezeigt, war signifikant geringer, da diese Verbindung mehr als 1 ml Methanol für quantitatives Eluieren erfordert. Wenn das Sorbens unter trockenen Bedingungen behandelt wird, werden lediglich Dipropylphthalat und Betamethasonvalerat in mehr als 80% Ausbeute wiedergewonnen und Wiedergewinnung von Procainamid, Acetaminophen und Ranitidin fällt unterhalb von 10%.
Wenn das Sorbens C₁₈-gebundenes Siliziumoxid ist, wird jede untersuchte Verbindung in hohen Ausbeuten (> 85%) unter feuchten Bedingungen wiedergewonnen. Wenn man das Sorbens austrocknen lässt, hat dies unbedeutende Wirkung auf die Wiedergewinnung von Dipropylphthalat, Doxepin und Betamethasonvalerat, reduziert jedoch die Ausbeute von Caffein, m-Toluidin, m-Toluamid, 2,7-Dihydroxynaphthalin und Propranolol auf etwa 13% oder weniger.
Wenn das Sorbens ein Polydivinylbenzol-co-N-Vinylpyrrolidon-Copolymer ist, liegt die Wiedergewinnung von jeder Verbindung in dem Bereich von etwa 80–100%, wenn das Sorbens feucht gehalten wird. Wenn die Copolymerzusammensetzung 9 Molprozent N-Vinylpyrrolidon ist, wird hohe Wiedergewinnung der nicht-polaren Verbindungen sowohl unter feuchten als trockenen Bedingungen festgestellt. Die polaren Verbindungen werden in höherer Ausbeute unter feuchten Bedingungen wiedergewonnen, jedoch in scharf reduzierter Ausbeute unter trockenen Bedingungen. Wiedergewinnung dieser Verbindungen unter trockenen Bedingungen steigt dramatisch an, wenn die N-Vinylpyrrolidonkomponente des Copolymeren auf etwa 13 Mol Prozent oder mehr erhöht wird. Die Wiedergewinnung dieser Verbindungen unter feuchten Bedingungen ist im Wesentlichen invariant, wenn die Copolymerzusammensetzung verändert wird.

Claims

Verfahren zum Entfernen von einem oder mehreren gelösten Stoffen aus einer Lösung, bei dem man die Lösung mit einem mit Wasser benetzbaren Polymer in Kontakt bringt, das gebildet wird, indem man wenigstens ein hydrophiles Monomer und wenigstens ein hydrophobes Monomer copolymerisiert, wobei das Verhältnis von hydrophobem zu hydrophilem Monomer ausreichend ist, damit das Polymer mit Wasser benetzbar ist, während es wirksam organische gelöste Stoffe darauf zurückhält, wobei der gelöste Stoff auf dem Polymer adsorbiert wird, und wobei das Polymer einen weniger polaren gelösten Stoff stärker absorbiert als einen polareren gelösten Stoff, und wobei diese gelösten Stoffe in der Reihenfolge abnehmender Polarität durch Waschen dieses Polymers mit einer Reihe von Lösungsmitteln abnehmender Polarität von diesem Polymer desorbierbar sind.
Verfahren von Anspruch 1, wobei die Lösung ein polares Lösungsmittel umfasst.
Verfahren von Anspruch 2, wobei das polare Lösungsmittel Wasser, eine wässrige Lösung oder eine Mischung von Wasser und einem oder mehreren polaren organischen Lösungsmitteln ist.
Verfahren von Anspruch 2, wobei das Lösungsmittel Methanol, Ethanol, Acetonitril, Tetrahydrofuran, N,N-Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxid ist.
Verfahren von Anspruch 1, wobei das hydrophile Monomer eine heterozyklische Gruppe umfasst.
Verfahren von Anspruch 5, wobei die heterozyklische Gruppe eine Pyrrolidonylgruppe oder eine Pyridylgruppe ist.
Verfahren von Anspruch 6, wobei das hydrophile Monomer aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus 2-Vinylpyridin, 3-Vinylpyridin und 4-Vinylpyridin besteht.
Verfahren von Anspruch 1, wobei das hydrophobe Monomer eine Phenylgruppe, eine Phenylengruppe oder eine geradkettige oder verzweigte C₂-C₁₈-Alkylgruppe ist.
Verfahren von Anspruch 8, wobei das hydrophobe Monomer Styrol oder Divinylbenzol ist.
Verfahren von Anspruch 1, wobei das Polymer innerhalb eines Behälters mit einem offenen Ende ist.
Verfahren von Anspruch 3, wobei die Lösung Blutplasma, Urin, Zerebrospinalflüssigkeit, Synovialflüssigkeit, ein Gewebeextrakt, Grundwasser, Oberflächenwasser, ein Bodenextrakt, ein Nahrungsmittelstoff oder ein Extrakt eines Nahrungsmittelstoffs ist.
Verfahren von Anspruch 1, wobei der gelöste Stoff ein Medikament, Pestizid, Herbizid, Biomolekül, Toxin, Schadstoff oder ein Metabolit oder Abbauprodukt davon ist.
Verfahren von Anspruch 12, wobei das Biomolekül ein Protein, Vitamin, Hormon, Polypeptid, Polynukleotid, Lipid oder Kohlenhydrat ist.
Verfahren zur Bildung einer Lösung eines gelösten Stoffes, die für die quantitative Analyse geeignet ist, bei der man (a) eine erste Lösung, die den gelösten Stoff und ein erstes Lösungsmittel oder eine erste Mischung von Lösungsmitteln umfasst, mit einem wasserlöslichen Polymer in Kontakt bringt, das das gebildet wird, indem man wenigstens ein hydrophobes Monomer und wenigstens ein hydrophiles Monomer copolymerisiert, wobei das Verhältnis von hydrophobem zu hydrophilem Monomer ausreichend ist, damit das Polymer mit Wasser benetzbar ist, während es wirksam organische gelöste Stoffe darauf zurückhält, wobei der gelöste Stoff auf dem Polymer adsorbiert wird; und (b) das Polymer mit einem zweiten Lösungsmittel oder einer zweiten Mischung von Lösungsmitteln, die weniger polar als das erste Lösungsmittel oder die erste Mischung von Lösungsmitteln ist, wäscht, um dadurch den gelösten Stoff von dem Polymer zu desorbieren und eine zweite Lösung des gelösten Stoffes zu bilden, wobei diese zweite Lösung für die quantitative Analyse geeignet ist.
Verfahren von Anspruch 14, wobei die erste Lösung Wasser, eine wässrige Lösung oder eine Mischung von Wasser und einem oder mehreren polaren organischen Lösungsmitteln ist.
Verfahren von Anspruch 14, wobei das Lösungsmittel ein polares, mit Wasser mischbares organisches Lösungsmittel oder eine Mischung von Wasser und einem polaren, mit Wasser mischbaren Lösungsmittel ist.
Verfahren von Anspruch 16, wobei das Lösungsmittel aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Aceton, Tetrahydrofuran, Acetonitril, Methanol, Ethanol, n-Propanol und Isopropanol besteht.
Verfahren von Anspruch 14, wobei das Lösungsmittel ein mit Wasser mischbares organisches Lösungsmittel ist.
Verfahren von Anspruch 18, wobei das Lösungsmittel aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Diethylether, Ethylacetat, Chloroform und Dichlormethan besteht.
Verfahren zur Bildung einer Lösung einer polaren organischen Verbindung, die für die quantitative Analyse geeignet ist, bei dem man eine wässrige Lösung, die den polaren, gelösten organischen Stoff und einen oder mehrere zusätzliche gelöste Stoffe umfasst, wobei die zusätzlichen gelösten Stoffe weniger polar als der polare, organische gelöste Stoff sind, mit einem mit Wasser benetzbaren Polymer in Kontakt bringt, das gebildet wird, indem man wenigstens ein hydrophobes Monomer und wenigstens ein hydrophiles Monomer copolymerisiert, wobei das Verhältnis von hydrophobem zu hydrophilem Monomer ausreichend ist, damit das Polymer mit Wasser benetzbar ist, während es wirksam organische gelöste Stoffe darauf zurückhält, wobei die zusätzlichen gelösten Stoffe auf dem Polymer adsorbiert werden und der polare, organische gelöste Stoff in Lösung bleibt.
Verfahren von Anspruch 1, 14 oder 20, wobei das hydrophobe Monomer Divinylbenzol ist.
Verfahren von Anspruch 1, 14 oder 20, wobei das hydrophile Monomer N-Vinylpyrrolidon ist.
Verfahren von Anspruch 1, 14 oder 20, wobei das Polymer ein Poly(divinylbenzol-co-N-vinylpyrrolidon)-Copolymer ist.
Verfahren von Anspruch 23, wobei das Polymer von 12 Mol.-% bis 30 Mol.-% N-Vinylpyrrolidon, vorzugsweise 15 Mol.-% bis 30 Mol.-%, umfasst.
Verfahren von Anspruch 1, wobei das Verfahren unter Verwendung einer Mikrotiterwellplatte durchgeführt wird, die in der Lage ist, einen oder mehrere gelöste Stoffe aus einer Lösung zu extrahieren.
Eine Patrone für die Festphasenextraktion, umfassend mit Wasser benetzbare Polymerteilchen mit einem Durchmesser zwischen 20 μm und etwa 500 μm, die in einen Behälter mit einem offenen Ende gepackt sind, wobei dieses Polymer gebildet wird, indem man wenigstens ein hydrophobes Monomer und wenigstens ein hydrophiles Monomer copolymerisiert, wobei das Verhältnis von hydrophobem zu hydrophilem Monomer ausreichend ist, damit das Polymer mit Wasser benetzbar ist, während es wirksam organische gelöste Stoffe darauf zurückhält, und wobei dieses Polymer einen weniger polaren gelösten Stoff stärker absorbiert als einen polareren gelösten Stoff, und wobei diese gelösten Stoffe in der Reihenfolge abnehmender Polarität durch Waschen dieses Polymers mit einer Reihe von Lösungsmitteln abnehmender Polarität von diesem Polymer desorbierbar sind.
Patrone für die Festphasenextraktion von Anspruch 26, wobei das Polymer ein Poly(divinylbenzol-co-N-vinylpyrrolidon)-Copolymer ist.
Patrone für die Festphasenextraktion von Anspruch 26, umfassend von 0,001 g bis 10 g des Copolymers.
Patrone für die Festphasenextraktion von Anspruch 28, umfassend von 0,025 g bis 1 g des Copolymers.
Patrone für die Festphasenextraktion von Anspruch 26, ferner umfassend eine oder mehrere poröse Rückhaltemittel, die dem Polymer benachbart sind.
Patrone für die Festphasenextraktion von Anspruch 30, wobei wenigstens ein poröses Rückhaltemittel ein Filterelement ist.
Mikrotiterwellplatte, die für die Extraktion geeignet ist, umfassend ein mit Wasser benetzbares Polymer, das in einen Behälter mit einem offenen Ende gepackt ist, wobei das Polymer gebildet wird, indem man wenigstens ein hydrophobes Mono mer und wenigstens ein hydrophiles Monomer copolymerisiert, wobei das Verhältnis von hydrophobem zu hydrophilem Monomer ausreichend ist, damit das Polymer mit Wasser benetzbar ist, während es wirksam organische gelöste Stoffe darauf zurückhält, wobei dieses Polymer einen weniger polaren gelösten Stoff stärker adsorbiert als einen polareren gelösten Stoff, und wobei diese gelösten Stoffe in der Reihenfolge abnehmender Polarität durch Waschen dieses Polymers mit einer Reihe von Lösungsmitteln abnehmender Polarität von diesem Polymer desorbierbar sind.