Wikipedia

Wstrzykowa analiza przepływowa

Wstrzykowa analiza przepływowa (ang. flow injection analysis, FIA) – jest techniką zautomatyzowanej analizy nielimitowanej liczby próbek[1].

Historia edytuj

Wstrzykowe analizy przepływowe osiągnęły bardzo dużą popularność. Chronione są wieloma patentami[2][3], a urządzenia pomiarowe wytwarzane są przez wielu producentów. Niesie to za sobą konflikty o autorstwo tej koncepcji pomiaru. W połowie lat 70. niemal równocześnie z pierwszymi pracami Ružički i Hansena[4] (Dania), Stewart ze swoim zespołem badawczym (USA) opisali bardzo podobny układ pomiarowy[5].

Ze względu na możliwość przetwarzania przepływowego próbki przed etapem detekcji, wstrzykowe pomiary przepływowe zostały uznaną techniką prowadzenia pomiaru analitycznego już na początku lat 90.

Podstawy teoretyczne wstrzykowej analizy przepływowej[6] edytuj

Najprostszy zestaw instrumentalny przeznaczony do prowadzenia przepływowych pomiarów wstrzykowych składa się z pompy perystaltycznej, zaworu wstrzykowego, przewodu transportującego, detektora oraz urządzenia do rejestracji zmian sygnału analitycznego. Próbka wstrzykiwana jest do strumienia nośnego roztworu z użyciem zaworu wstrzykowego umieszczonego między pompą a detektorem. Objętość próbki wstrzykiwanej mieści się w granicy od 20 do 500 μl, a długość segmentu wprowadzanej próbki wynosi od kilku do kilkudziesięciu centymetrów.

Gdy droga od zaworu do detektora jest odpowiednio krótka oraz objętość wstrzykiwanej próbki odpowiednio duża, nie występuje pełne wymieszanie próbki z roztworem nośnym, a tym samym dyspersja próbki jest bardzo mała. W tym przypadku układ wstrzykowy pełni rolę urządzenia do odtwarzalnego odmierzania cieczy przeniesienia do detektora i odtwarzalnego dokonania pomiaru w ściśle określonym czasie.

Znacznie częściej występuje sytuacja, gdy oznaczany składnik w dodawanej próbce musi przereagować z odczynnikiem lub gdy należy wymienić środowisko na odpowiednie do danej reakcji. W najprostszym przypadku próbka wstrzykiwana jest do roztworu nośnego, który połączony jest z zaworem wstrzykowym ze strumieniem roztworu odczynnika. Stopień wymieszania roztworów kontrolowany jest przez zmianę długości przewodów między punktem zmieszania obu strumieni a detektorem.

W przypadku potrzeby bardzo dużego rozcieńczenia próbki, w układzie przepływowym stosuje się miniaturowy mieszalnik wyposażony w mieszadło magnetyczne albo kilkucentymetrowy odcinek przewodu o średnicy większej niż pozostałe przewody transportujące układu. Następuje zwykle ponaddziesięciokrotne rozcieńczenie wstrzykiwanej próbki, zanim dotrze do detektora.

Podstawowymi zasadami funkcjonowania przepływowego układu wstrzykowego są:

  • kontrolowana dyspersja strefy próbki,
  • wstrzykiwanie próbki do ciągłego, nie segmentowanego powietrzem strumienia roztworu nośnego za urządzeniem wymuszającym przepływ (zwykle pompa perystaltyczna), aby uniknąć zniekształceń sygnału,
  • zachowanie stałego czasu przebywania próbki w układzie.

Zalety wstrzykowej analizy przepływowej[7] edytuj

  • prosta budowa układu,
  • utrzymane stałe warunki pomiarowe,
  • zmniejszenie zużycia próbek i reagentów,
  • możliwość połączenia układu z innym instrumentem pomiarowym,
  • skomputeryzowanie układu,
  • wysoka powtarzalność zarejestrowanych sygnałów,
  • otrzymanie wielu sygnałów podczas jednej analizy.

Współczynnik dyspersji edytuj

Wykorzystywana jest zależność wysokości otrzymanego piku jako sygnału detektora w wyniku przejścia segmentu próbki od stężenia składnika oznaczanego w dodawanej próbce. Wysokość otrzymanego piku odpowiada maksymalnemu stężeniu składnika oznaczanego w rozproszonym segmencie próbki docierającym do detektora. W praktycznej optymalizacji pomiarowych układów przepływowych stosowany jest parametr opisany przez Ružičkę i Hansena, określany jako współczynnik dyspersji  [8]. Jeśli próbka wstrzykiwana o początkowym stężeniu   oznaczanego składnika ulegnie w układzie takiej dyspersji, gdzie najwyższym stężeniem w segmencie docierającym do detektora będzie   to następuje zależność:

 

gdzie:

  – współczynnik dyspersji,
  – stężenie składnika oznaczanego w próbce wstrzykiwanej,
  – najwyższe stężenie składnika oznaczanego w segmencie docierającym do detektora.

Detekcja edytuj

Zaletą wstrzykowej analizy przepływowej jest fakt, że możliwe jest wykorzystanie wielu różnych detektorów, w zależności od prowadzonych badań. Wyróżnia się m.in. detekcję:

  • spektrofotometryczną w zakresie widzialnym[9],
  • spektrofotometryczną w zakresie nadfioletu i podczerwieni[10],
  • fluorymetryczną[11],
  • potencjometryczną[12],
  • polarograficzną[13] i woltamperometryczną[14],
  • metodami spektroskopii atomowej[15].

Przypisy edytuj

  1. ↑ W. Xu i inni, Flow Injection Techniques in Aquatic Environmental Analysis: Recent Applications and Technological Advances, „Critical Reviews in Analytical Chemistry”, 35, 237 (3), 2005.
  2. ↑ J. Ruzicka, E.H. Hansen, Dan. Pat. Appl. No. 4846/74, 1975.
  3. ↑ J. Ruzicka, E.H. Hansen, Patent USA nr 4.022.575., 1974.
  4. ↑ J. Ruzicka, E.H. Hansen, Flow Injection Analysis. Part I. A New Concept of Fast Continuous Flow Analysis., „Anal. Chim. Acta”, 145 (78), 1975.
  5. ↑ K.K. Stewart, G.R. Beecher, P.E. Hare, Rapid analysis of discrete samples: the use of nonsegmented, continuous flow., „Anal.Biochem.”, 176 (70), 1976.
  6. ↑ M. Trojanowicz, Automatyzacja w analizie chemicznej, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne Warszawa, 1992, ISBN 83-204-1442-3.
  7. ↑ Przepływowa Analiza Wstrzykowa (FIA) [online], chemia.waw.pl [dostęp 2020-07-09] (pol.).
  8. ↑ J. Ruzicka, E.H. Hansen, Flow Injection Analysis. Second Edition., John Wiley & Sons, Inc, New York, USA, 1988, ISBN 0-471-81355-9.
  9. ↑ J. Ruzicka, E.H. Hansen, Flow Injection Analysis. Part X. Theory, Techniques and Trends., „Anal. Chim. Acta” ((99) 37), 1978.
  10. ↑ B.F. Rocks, R.A. Sherwood, C. Riley, Controlled-dispersion flow analysis in clinical chemistry: determination of albumin, triglycerides and theophylline, „Analyst”, 874 (109), 1984.
  11. ↑ T.A. Kelly, G.D. Christian, Homogeneous enzymatic fluorescence immunoassay of serum IgG by continuous flow-injection analysis, „Talanta”, 29 (11), 1982, s. 1109, DOI: 10.1016/0039-9140(82)80226-9, PMID: 18963264.
  12. ↑ D. Ogonczyk, S. Głąb, R. Koncki, An automated potentiometric assay for acid phosphatase, „Analytical Biochemistry”, 169, 381 (1), 2008.
  13. ↑ P. Hidalgo, I.G.R. Gutz, Determination of low concentrations of the flotation reagent ethyl xanthate by sampled DC polarography and flow injection with amperometric detection, „Talanta”, 54, 403 (2), 2001.
  14. ↑ L. Agui i inni, Voltametric and flow injection determination of oxytetracycline residues in food samples using carbon fiber microelectrodes, „Electroanalysis”, 15, 601 (7), 2003.
  15. ↑ J.F. Tyson, J.M.H. Appleton, A.B. Idris, Flow injection sample introduction methods for atomic absorption spectrometry, „Analyst”, 153 (108), 1983.
Źródło: „https://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Wstrzykowa_analiza_przepływowa&oldid=67373933”