дәнді бөлуге арналған масс-спектрометр магнитті сепаратор

Сіз туралы естігендедәнді бөлуге арналған масс-спектрометр магнитті сепаратор, бірінші ой - бұл қандай да бір созылу немесе жоғары мамандандырылған нәрсе. Шын мәнінде, егер сіз тереңірек зерттесеңіз, бұл тау-кен өнеркәсібінен аналитикалық жабдыққа көшкен тазарту мен бөлудің негізгі принципі туралы. Көптеген адамдар әлі күнге дейін магниттік бөлу тек темір рудасына немесе металл сынықтарына қатысты деп ойлайды. Бірақ бірдей физикалық жұмыс принципімагниттік сепараторМақсатты фракцияларды – дәл осы «дәндерді» – кейіннен масс-спектрометриялық талдау үшін күрделі матрицадан оқшаулау негізінде жатыр. Бұл байланыс туралы, практикалық мәселелер туралы және кейде бір саланың қарапайым нәрселері басқа саладағы жағдайды сақтайды және мен болжағым келеді.

Кенден ионға дейін: тапсырмалардың айқын емес ортақтығы

Мен әртүрлі ұсақтау, сүзгілеу және өңдеу жабдықтарымен жұмыс істедім және әрқашанмагниттік сепараторконцентраттың тазалығын арттырудың негізгі буыны болды. Магниттік минералдарды магниттік емес гангадан бөлу идеясы. Оған масс-спектрометрдің қандай қатысы бар сияқты көрінеді? Үлгіні ион көзіне жібермес бұрын оны жиі «тазалау керек пе?» талдауға кедергі болатын матрицалық компоненттерден. Бұл жерде алдын ала концентрациялау әдістері, соның ішінде магниттік бөлу, әсіресе нанобөлшектер немесе магниттік тегтермен белгіленген биологиялық нысандар туралы айтатын болсақ, құтқаруға келеді.

Зертханалық тәжірибеде сіз жиі топырақ үлгілерін, геологиялық үлгілерді немесе тіпті азық-түлік өнімдерін (бірдей дәнді) кездестіресіз, мұнда элементтердің немесе қосылыстардың іздік мөлшерін анықтау қажет. Матрица тозақ, спектрлер шамадан тыс жүктелген. Классикалық дайындық – қышқылды ыдырату, экстракциялау – көп уақытты қажет етеді және әрқашан таңдамалы емес. Иммобилизацияланған спецификалық лигандтары бар магниттік тасымалдаушыларды қолдануға тырыссақ ше? Магниттік барабан қиыршық тас ағынынан магнетит кесектерін ұстайтыны сияқты, олар ерітіндіден тек қажетті иондарды ұстайды. Содан кейін бұл тасымалдаушыларды бір зертхана арқылы оңай бөлуге боладымагниттік сепаратор, мақсатты талданатын затты масс-спектрометрге беру үшін таза ерітіндіге жуыңыз және элюталаңыз. Үлгіні дайындаудың тиімділігі шама ретімен артады.

Бұл жерде сіз «үлкен» тәжірибені еске түсіресіз. өнеркәсіп. Айталық, байыту зауытында қуатты неодим магниттеріне негізделген сепаратор барLONGI корпорациясы. Жылдар бойы мыңдаған тоннаны басқарған сенімді, берік машина. Лабораторияда сіз микросынама алу үшін жұқа магниттік шыбықтармен үймелей бастағанда, сіз өзіңізді ойланасыз: бірақ екі бағытта да масштабтауға болады. Бір ғана қағида бар. Олардың веб-сайтындаhttps://www.ljmagnet.ruСонау 1993 жылы құрылған кәсіпорын тау-кен жабдықтарын шығаратын ірі кәсіпорынға айналғаны анық. Ал олардың Фушун қаласындағы кәсіпорнының жылына 4000 бірлікке дейін құрал-жабдық шығаратынын оқығанда, олардың бөлу туралы көп білетінін түсінесің. Олардың тұрақты және тиімді магниттік жүйелерді құрудағы инженерлік тәжірибесі аналитикалық зертханалар үшін мамандандырылған шешімдерді әзірлеуге дайын негіз береді.

Ол жұқа жерде бұзылады: технологияны берудің практикалық қиындықтары

Бірақ бәрі соншалықты тегіс емес. Принципті цехтан аналитикалық химик үстеліне көшіру – тұтас бір оқиға. Негізгі мәселе - процестің ауқымы мен тазалығы. Өнеркәсіптедәнді сепаратор(кенді дәндер мағынасында) ең бастысы өнімділік және абразивтілікке төзімділік. Зертханада ластануды енгізбеу үшін үлгімен жанасатын материалдардың абсолютті тазалығы және заттың микрограммдарымен жұмыс істеу үшін магнит өрісін дәл бақылау бар.

Мен бидай дәніндегі микотоксиндерді анықтау үшін магниттік иммундық талдаудың бір әдісін бейімдеуге тырысқанымыз есімде. Магниттік белгілермен антидене кешендерін бөлу қажет болды. Біз пробиркалар үшін стандартты зертханалық магниттік сепараторды алдық. Біз тұтқыр суспензиялармен бөлу тиімділігі айтарлықтай төмендегенімен бетпе-бет келдік - ұсақталған астық дәл осындай ортаны қамтамасыз етті. Маған экспозиция уақытымен, магниттердің күшімен және бөлу кезінде үлгілерді шайқаумен тәжірибе жасауға тура келді. Бұл теориялық қарапайымдылықтың практикалық «идеал еместігіне» ауысатын сәті. үлгі.

Тағы бір нюанс - магниттік бөлшектердің өзі. Масс-спектрометрия үшін, әсіресе ICP-MS (индуктивті байланысқан плазма) үшін тасымалдаушының элюция ерітіндісінде толығымен ерігені немесе көзге түспеуі өте маңызды, әйтпесе бұл қымбат плазмалық факелдің немесе конустың кепілдендірілген істен шығуы болып табылады. Сондықтан магниттік тегтер немесе сорбенттер көбінесе биоүйлесімді және химиялық инертті болуы керек магниттік өзегі бар полимерлер негізінде жасалады. Мұндай «ақылды» бөлшектерді жасау - бұл химия, материалтану және аналитиканың қиылысында және мұнда өнеркәсіптік магниттер өндірушілерінің тәжірибесі, өкінішке орай, әрқашан тікелей қолданыла бермейді.

Кейс-стади: магниттік сепаратор талдауды сақтаған кезде

Бізде индустриялық аймақ маңында өсірілген күріште ауыр металдардың (қорғасын, кадмий) іздерін анықтау жобасы бар еді. Классикалық үлгіні дайындау — микротолқынды ыдырау — қолайлы нәтижелер берді, бірақ анықтау шегі талап етілетін деңгейдің шегінде болды. Матрицалық әсерлер (негізінен калий және кремний тұздарынан) сигналды басады. Матрицадан алдын ала концентрациялау және тазарту қажет болды.

Біз жұмсақ металдарды селективті хелаттайтын тиол топтарымен қапталған магниттік нанобөлшектерге негізделген әдісті қолданып көруді шештік. Бөлшектердің суспензиясы қышқылды қорытуға қосылды, байланыстыруға рұқсат етілді, содан кейін - ең бастысы - үй ағыны арқылы бөлінді.магниттік сепаратор. Құрылым, шынымды айтсам, тізеге дерлік жиналды: неодим магниттері жұқа тефлон түтігінің айналасында бекітілген, ол арқылы үлгі сорылады. Принципі өнеркәсіптік сепаратормен бірдей, тек алақанның өлшемі.

Нәтиже күткеннен де асып түсті. Анықтау шегін шама ретімен азайтып қана қоймай, үлгіні дайындау уақытын күрт қысқарту мүмкін болды. Магниттік бөлшектер тікелей ағын ұяшығында жуылды және оларды қалпына келтіруге болады. Магнитті тез және толық бөлу кезеңі негізгі болды. Бұл ауыр өнеркәсіптегі процестің физикасын түсіну өте сезімтал аналитикалық құрал үшін қарапайым және талғампаз шешімді қамтамасыз ететін жағдай.

Жабдық және шындық: нарық не ұсынады және шын мәнінде не қажет

Қазір нарықта зертханалар үшін көптеген коммерциялық магниттік сепараторлар бар: микропластиналар үшін, жеке түтіктер үшін және ағынды жүйелер үшін. Бірақ олардың көпшілігі молекулалық биологияға бейімделген (ДНҚ және жасушалармен жұмыс істеу). Аналитикалық химия тапсырмалары үшін, әсіресе атомдық спектрометрия үшін үлгіні дайындаумен байланысты тапсырмалар үшін таңдау аз болады. Көбінесе жабдық тым «биологиялық» немесе тым қарабайыр.

Бұл жерде, меніңше, инженерлік білімі бар компаниялар үшін бос орын бар сияқтыLONGI корпорациясы. Олардың күші қатал ортада үздіксіз жұмыс істеуге төтеп беруге арналған сенімді магниттік жүйелерді жобалауда жатыр. Егер тонна кенді бөлу үшін тиімді магнит өрісін қалай құру керектігін түсінетін олардың мамандары талдаушылармен бірге отырса, олар революциялық нәрсе жасай алар еді: химиялық төзімді материалдардан жасалған әмбебап, қуатты, бірақ дәл зертханалық зертхана.магниттік сепаратор. Сирек операцияларға арналған ойыншық емес, әдеттегі үлгіні дайындауға арналған жұмыс ат. Олардың ауқымын (140 000 м2 аудан, 1200-ден астам қызметкер, олардың көпшілігі жоғары білімді) ескере отырып, олардың мұндай ҒЗТКЖ-ға ресурстары бар екені сөзсіз.

Ең дұрысы, мұндай құрылғы модульдік болуы керек: әртүрлі күшті және конфигурациядағы магниттердің ауыстырылатын блоктары, әртүрлі көлемдегі ағындық жасушалар, агрессивті ортамен жұмыс істеу мүмкіндігі. Сонымен, талдаушы ?орната алады? нақты тапсырма үшін бөлгіш: мадәнді бөлу(бөлшектердің мағынасында) суспензиядан алынған магниттік тегтері немесе ерітіндідегі иондардың концентрациясы. Өнеркәсіптік ата-бабалардан мұраға қалған дизайнның сенімділігі мен қарапайымдылығы басты артықшылық болар еді.

Қорытындының орнына: технология конвергенциясы туралы дауыстап ойлау

Сонымен, сөздердің бастапқы тіркесіміне оралудәнді бөлуге арналған масс-спектрометр магнитті сепаратор. Бұл қызық емес. Бұл алыс көрінетін салалардың – тау-кен өнеркәсібі мен аналитикалық химияның технологиялары жақындай бастағанының жарқын мысалы. Екеуі де құндыдан босты ажырату керек. Екеуі де бөлудің тиімділігі мен тазалығын талап етеді.

LONGI сияқты алыптардың жинақтаған тәжірибесі қолданбалы зертханалық есептерді шешу үшін баға жетпес құнды болып табылады. Керісінше, талдаушылардың жаңа, тиімдірек үлгіні дайындау әдістеріне сұраныстары жабдықтың жаңа класының дамуын ынталандыруы мүмкін. Бәлкім, зертханалық магниттік сепараторлардың келесі ұрпағы биотехнологиялық стартаптардың таза бөлмелерінде емес, өңдеу зауыттарындағы қуатты барабанды сепараторларды көруге үйренген инженерлердің сызба тақталарында дүниеге келетін шығар. Және бұл мүлдем логикалық болады. Өйткені, міндет түбегейлі өзгермейді - бұл тонна темір рудасы концентраты немесе ICP-MS үшін микролитр ерітіндісі болсын. Магнитке қажетті нәрсені сенімді, тез және таза түрде тартып, қажет емес нәрсені алып тастау керек. Қалғанының бәрі - іске асыру мәліметтері.