Планарные микрофлюидные концентраторы на основе силагерма 8040 для пробоотбора и пробоподготовки при анализе газовых сред

Аннотация

Выдыхаемый воздух представляет собой матрицу, имеющую сложный молекулярный состав, включающий более 3500 компонентов различного происхождения, содержание которых может показывать нормальное или патологическое состояние здоровья человека.

Одним из селективных маркеров диабета, образующихся в выдыхаемом воздухе, является ацетон. Его повышенное содержание (более 2.54 мг/м³) в выдыхаемом воздухе сигнализирует об избыточном уровне глюкозы в крови. Для осуществления диагностически достоверного количественного анализа ацетона в выдыхаемом воздухе необходимо минимизировать случайные погрешности на всех стадиях пробоотбора, концентрирования и калибровки; предложенные МФК позволяют в идентичных условиях осуществлять пробоподготовку и калибровку, при этом совместить стадию отбора пробы и концентрирования.

Концентрирование пробы производится с помощью микрофлюидных систем на основе Силагерма 8040, заполненных сорбентом. В качестве сорбента выбран Порапак-Q, который перед заполнением в каналы предварительно обрабатывается парами этилового спирта. Сорбционное концентрирование в динамическом режиме с использованием МФК проводится путем пропускания полученной модельной газовой смеси «ацетон в воздухе» с концентрацией 2.54 мг/м³ при t=0^oC до появления проскока.

Проведение десорбции с использованием МФК на основе Порапака-Q осуществляется при температурах 50, 60 и 70°С в динамическом режиме путем пропускания очищенного воздуха со скоростью
0.5 см³ хроматографическим методом. Главным достоинством данной системы является возможность включения ее в состав газового микрохроматографа. Полученный аналитический комплекс является мобильным, что позволяет использовать его для проведения неизвазивной диагностики во внелабораторных условиях.

Установлены оптимальные условия концентрирования (t_сорб=0^оС; t_дес=70^оС, V_сорб = 45 мл, t_дес = 1 сек) с использованием МФК, заполненных сорбентом Порапак-Q, при которых достигнуто максимальное значение коэффициента концентрирования, равное 43.

При сравнительном анализе стандартного способа пробоотбора (с использованием тедларового пакета) и предложенного с использованием МФК установлено, что при использовании тедларовых пакетов для отбора проб выдыхаемого воздуха имеет место значительное снижение характеристики правильности (более 30-65%) в течение 12 часов, что не применимо для диагностических целей. Этот факт обусловлен сорбцией аналита на стенках пакета и для устранения нежелательных эффектов необходимо использовать дополнительный этап осушения отбираемой пробы. При использовании для отбора проб МФК такой тенденции не наблюдается, характеристика правильности не снижается более, чем на 6-10% в течение 8 часов и не требуется дополнительных стадий осушения отбираемой пробы выдыхаемого воздуха.