d) L’automatisation de la SPME
L’extraction des composés organiques d’une matrice d’échantillon emploie en général des méthodes pour concentrer les analytes et des méthodes d’extraction. Mais elles présentent des inconvénients tels que des coûts élevés et de longues durées de préparation.
La microextraction en phase solide (SPME) est une nouvelle technique d’extraction de composés volatils et semi-volatils, inventée en 1990 par C. Arthur et J. Pawliszyn. Elle ne nécessite pas l’emploi de solvants ni d’appareil compliqué, et peut s’appliquer aussi bien à des échantillons liquides, solides ou gazeux. Cette technique est prévue pour des analyses par chromatographie en phase gazeuse (GC) ou en phase liquide (HPLC). Contrairement aux techniques classiques, cette méthode n’extrait pas la totalité des analytes étudiés mais la quantité extraite est proportionnelle à la quantité présente dans l’échantillon. De plus, elle présente plusieurs avantages par rapport aux autres méthodes d’extraction :
La SPME extrait les analytes par adsorption sur une fibre de silice fondu enrobée d’un matériau polymère mélangé parfois avec un adsorbant solide (par exemple un polymère de divinylbenzène ou du carbone poreux). Il s’établie un équilibre thermodynamique entre la quantité d’analytes adsorbée sur la fibre et la quantité présente dans l’échantillon.
La fibre est contenue dans un support qui a la forme d’une seringue (cf. figure1). Il en existe différentes sortes : un support pour échantillonnage manuel (271 euros l’unité), un support pour échantillonnage automatique (271 euros l’unité) et un échantillonneur portable pour des analyses en extérieur (215 euros l’unité). Les composés se désorbent par la suite thermiquement (autour de 200°C) pour être analyser. La SPME est couplée généralement avec une méthode séparative. C’est plus souvent l’analyse par chromatographie qui est utilisée. Pour une analyse par GC, les analytes sont désorbés dans l’injecteur chauffé de l’appareil. En revanche, pour une analyse par HPLC, un adaptateur est nécessaire pour extraire de la fibre les composés. La limite de détection peut atteindre quelques ng/L pour la détection de nombreux composés volatils et semi-volatils, avec une gamme de linéarité de 0,1 à 100 ppb.
L’extraction par SPME peut être sélective, en fonction de la nature de la fibre et de son diamètre. Une liste de quelques fibres déjà sur le marché est consultable, il en existe plus de 27 différentes. D’une façon générale, la nature de la fibre va sélectionner la nature des analytes et son diamètre va sélectionner sa masse molaire (plus le diamètre est faible, plus les composés extraits auront majoritairement une grande masse molaire).
Il existe deux modes d’utilisation de la SPME :
La figure 2 illustre ces deux modes d’extraction.
Entre deux extractions, la fibre est nettoyé (on dit qu’on la conditionne) : elle est chauffée pendant une heure à une température comprise entre 180 et 250°C selon la nature de la fibre.
Les principaux paramètres à optimiser pour toutes analyses SPME sont les suivants :
L’extraction par SPME permet de réaliser des analyses qualitatives et quantitatives. On utilise alors un étalonnage interne ou la méthode des ajouts dosés.
La SPME, en plus d’être économique et sélective, est automatisable. Il existe actuellement sur le marché des échantillonneurs permettant de réaliser des analyses sur chromatographie en phase gazeuse en utilisant l’extraction par SPME. La société Alpha MOS distribue depuis plusieurs années les passeurs d’échantillons de CTC ANAYTICS en France. Les photos des passeurs sont sur la figure 3. Il est possible d’utiliser les deux modes d’extraction, en effet, le passeur peut être munie d’un incubateur qui peut au préalable chauffer l’échantillon avant de réaliser l’extraction.
Cette technique a donné lieu à diverses applications. Sa sélectivité et sa rapidité de mise en œuvre permettent d’analyser des échantillons dont la matrice est complexe. Son caractère économique lui a également permis de remplacer d’autres méthodes d’extraction.