粒子分離用の質量分析計磁気分離装置

について聞くと、粒子分離用の質量分析計磁気分離装置、最初に考えられるのは、ある種のストレッチや高度に専門化されたことです。実は、さらに深く掘り下げると、これは鉱業から分析機器に移行した精製と分離の基本原理に関係しています。磁気分離は鉄鉱石や金属スクラップのみを対象としていると依然として多くの人が考えています。しかし、物理的な動作原理は同じです磁気選別機これは、その後の質量分析分析のために複雑なマトリックスからターゲット画分 (まさに「粒子」) を分離する基礎となります。それはこのつながり、現実的な問題、そしてなぜある業界の単純なことが別の業界の状況を救うことがあるのかについてであり、私は推測したいと思っています。

鉱石からイオンまで: タスクの目に見えない共通点

私はさまざまな破砕、選別、処理装置を使って作業しましたが、磁気選別機は濃縮物の純度を向上させる上で重要な役割を果たしました。そのアイデアは、磁性鉱物を非磁性脈石から分離することです。質量分析計がそれと何の関係があるのでしょう？そして、サンプルをイオン源に送り込む前に、多くの場合「洗浄」する必要があるという事実にもかかわらず、分析を妨げるマトリックス成分を除去します。ここで、特に磁気タグでラベル付けされたナノ粒子や生物対象物について話している場合、磁気分離を含む前濃縮方法が役に立ちます。

研究室での実践では、微量の元素や化合物を測定する必要がある土壌サンプル、地質サンプル、さらには食品 (同じ穀物) に遭遇することがよくあります。マトリックスは地獄のようで、スペクトルは過負荷です。古典的な調製（酸分解、抽出）には長い時間がかかり、必ずしも選択的であるとは限りません。特定のリガンドが固定化された磁性担体を使用しようとするとどうなるでしょうか?磁気ドラムが砕石の流れからマグネタイトの破片を捕捉するのと同じように、溶液から必要なイオンだけを捕捉します。これらの担体は、同じ実験室を使用して簡単に分離できます。磁気選別機、標的分析物を洗浄し、質量分析計に供給するためのきれいな溶液に溶出します。サンプル前処理の効率が 1 桁向上します。

ここは、「大きな」経験を思い出す場所です。業界。濃縮プラントに、強力なネオジム磁石をベースにした分離器があるとします。株式会社ロンギ。長年にわたって数千トンを駆動してきた、信頼性と耐久性に優れた機械です。そして、研究室でマイクロサンプリングのために薄っぺらな磁気ロッドを持ち歩き始めると、次のように考えます。しかし、両方向に拡張することは可能です。原則は 1 つだけです。彼らのウェブサイトでhttps://www.ljmagnet.ru1993 年に設立された同社が、鉱山機械の大手メーカーに成長したことは明らかです。そして、撫順にある彼らの企業が年間最大 4,000 台の装置を生産していることを読めば、彼らが分離についてよく知っていることがわかります。安定した効率的な磁気システムを作成する際のエンジニアリングの専門知識は、分析研究所向けの特殊なソリューションを開発するためのすぐれた基盤を提供します。

薄いところは壊れる：技術移転の現実的な困難

しかし、すべてがそれほどスムーズに進むわけではありません。原理を製造現場から分析化学者の机に移すことは、すべての話です。主な問題は、プロセスの規模と純度です。産業用穀物分離器（鉱石粒子の意味で）主なものは生産性と耐摩耗性です。実験室では、汚染を生じないようにサンプルと接触する材料が絶対的に純度に保たれており、マイクログラム単位の物質を扱うための磁場の精密な制御が行われています。

私たちは小麦粒中のマイコトキシンを測定するために磁気免疫測定法の 1 つの方法を応用しようとしたことを覚えています。抗体複合体を磁気ラベルで分離する必要がありました。私たちは試験管用の標準的な実験室用磁気分離器を使用しました。そして、粘性のある懸濁液では分離効率が大幅に低下するという事実に直面しました。粉砕された穀物はまさにそのような媒体を提供します。暴露時間、磁石の強さ、分離中にサンプルをほとんど揺さぶるなどの実験を行う必要がありました。これはまさに理論的な単純さが現実的な「非理想性」に遭遇する瞬間です。サンプル。

もう 1 つのニュアンスは、磁性粒子そのものです。質量分析、特に ICP-MS (誘導結合プラズマ) では、キャリアが溶出溶液に完全に溶解するか、ソースに入らないことが重要です。そうでないと、高価なプラズマトーチまたはコーンが確実に故障します。したがって、磁気タグや吸着剤は、生体適合性があり、化学的に不活性でなければならない磁気コアを備えたポリマーをベースにして作られることがよくあります。このような「スマート」粒子の作成 - これはすでに化学、材料科学、分析の交差点にありますが、残念なことに、ここでは工業用磁石のメーカーの経験が常に直接適用できるわけではありません。

ケーススタディ: 磁気分離器が分析を保存した場合

私たちは、工業地帯の近くで栽培された米に含まれる重金属 (鉛、カドミウム) の痕跡を測定するプロジェクトを実施しました。従来のサンプル前処理であるマイクロ波分解では許容できる結果が得られましたが、検出限界は要求される限界に近づいていました。マトリックス効果 (主にカリウム塩とケイ素塩による) により信号が抑制されました。マトリックスからの予備濃縮と精製が必要でした。

私たちは、軟金属を選択的にキレート化するチオール基でコーティングされた磁性ナノ粒子に基づく方法を試みることにしました。粒子の懸濁液を酸分解物に添加し、結合させた後、最も重要なこととして、自家製フローを使用して分離しました。磁気選別機。正直に言うと、この構造はほぼ膝の上で組み立てられていました。ネオジム磁石が薄いテフロンチューブの周りに固定されており、そこを通ってサンプルが送られます。原理は工業用セパレーターと同じですが、手のひらサイズです。

結果は予想を上回りました。検出限界を一桁下げるだけでなく、サンプル前処理時間を大幅に短縮することもできました。磁性粒子はフローセル内で直接洗浄され、再生できました。鍵となるのは、迅速かつ完全な磁気分離の段階でした。これは、重工業からのプロセスの物理学に関する洞察が、超高感度の分析機器にシンプルで洗練されたソリューションを提供した事例です。

設備と現実: 市場が提供するものと本当に必要とされるもの

現在、マイクロプレート用、個々のチューブ用、フロースルーシステム用など、研究室用の市販の磁気分離器が数多く市販されています。しかし、それらの多くは分子生物学 (DNA と細胞を扱う) に合わせて調整されています。分析化学タスク、特に原子分光分析用のサンプル前処理に関連するタスクでは、選択肢が少なくなります。多くの場合、その機器はあまりにも「生物学的」であるか、あまりにも原始的です。

ここには、次のようなエンジニアリングの背景を持つ企業にとって空いているニッチ市場があるように思えます。株式会社ロンギ。その強みは、過酷な環境での連続動作に耐えるように設計された信頼性の高い磁気システムの設計にあります。大量の鉱石を分離するための効果的な磁場を構築する方法を理解している専門家が分析者と話し合えば、革命的なもの、つまり耐薬品性の材料で作られた普遍的で強力でありながら正確な実験室を作成できる可能性があります。磁気選別機。まれな操作のためのおもちゃではなく、日常的なサンプル前処理の主力製品です。同社の規模（面積 140,000 平方メートル、従業員 1,200 人以上、そのほとんどが高等教育を受けている）を考慮すると、そのような研究開発のためのリソースがあることは間違いありません。

理想的には、このようなデバイスはモジュール式である必要があります。さまざまな強度と構成の磁石の交換可能なブロック、さまざまな体積のフローセル、攻撃的な環境で動作する機能などです。アナリストが「設定」できるようにするためです。特定のタスクの区切り文字:粒子の分離(粒子の意味で) 懸濁液からの磁気タグまたは溶液からのイオンの濃縮。産業の祖先から受け継がれた信頼性と設計のシンプルさは、重要な利点となります。

結論ではなく、テクノロジーの融合について大声で考える

そこで、元の単語の組み合わせに戻ります。粒子分離用の質量分析計磁気分離装置。これは好奇心ではありません。これは、鉱業と分析化学など、一見遠い業界のテクノロジーがどのように融合し始めているかを示す顕著な例です。どちらも貴重なものと空のものを区別する必要があります。どちらも分離の効率と純度が必要です。

LONGI のような大手企業が蓄積した経験は、実験室の応用問題を解決する上で非常に貴重です。逆に、より効率的な新しいサンプル前処理方法を求める分析者からの要望は、新しい種類の装置の開発を刺激する可能性があります。おそらく、次世代の実験用磁気分離機は、バイオテクノロジーの新興企業のクリーンルームではなく、加工工場で強力なドラム分離機を見慣れているエンジニアの製図板で生まれることになるでしょう。そしてそれは絶対に論理的です。結局のところ、鉄鉱石精鉱が 1 トンであろうと、ICP-MS 用の溶液が 1 マイクロリットルであろうと、タスクは本質的に変わりません。必要なものを確実に、素早く、きれいに磁石に引き寄せ、不要なものはすべて取り除く必要があります。それ以外はすべて実装の詳細です。