Waters VIZE 2025: Dá se ještě něco nového vymyslet v HPLC, nebo už jen vylepšujeme technologii?

🎤 Přednášející: Martin Gilar

VIZE 2025: Dá se ještě něco nového vymyslet v HPLC, nebo už jen vylepšujeme technologii?

Kapalinová chromatografie (LC) patří mezi klíčové analytické techniky moderní chemie, biochemie i farmaceutického průmyslu. Přestože se může zdát, že dnešní systémy HPLC a UPLC již dosáhly technologického maxima, vývoj rozhodně nekončí. Otázkou není, zda LC stagnuje, ale kde dnes skutečně vznikají inovace – a zda jde o revoluci, nebo o důslednou evoluci zavedené technologie.

Prezentace Martina Gilara ukazuje, že budoucnost LC neleží v jediné převratné změně, ale ve spojení pokročilých sorbentů, kolonového hardwaru, detekce a softwaru.

Krátký pohled do historie chromatografie

Vývoj chromatografických technik byl vždy tažen průmyslovými potřebami. Plynová chromatografie zaznamenala zásadní rozmach v 50.–70. letech, zatímco kapalinová chromatografie se komerčně prosadila o něco později. Klíčovými milníky byly:

• zavedení sférických silikových sorbentů
• vývoj reverzně-fázové chromatografie (C18)
• nástup HPLC a později UPLC
• zvyšování píkové kapacity (až ~500 u UPLC)

Každý z těchto kroků byl reakcí na rostoucí nároky aplikací – zejména ve farmacii, petrochemii a přírodních vědách.

Sorbenty: základ každé inovace v LC

Největší technologický pokrok v LC se dlouhodobě odehrává na úrovni chromatografických nosičů. Vývoj postupoval od nepravidelných částic ke sférickým, od polydisperzních k monodisperzním a od plně porézních k semi-porézním (core-shell) sorbentům.

Právě core-shell částice dnes představují jeden z největších přínosů:

• dosahují až 140 % účinnosti porézních částic stejné velikosti
• generují nižší protitlak
• umožňují homogennější plnění kolon

Dalším důležitým směrem je hybridní silika (např. BEH), která nabízí vyšší pH stabilitu a lepší chemickou odolnost oproti klasické silice typu A nebo B.

Jak daleko lze jít s miniaturizací?

Zmenšování velikosti částic (5 µm → 2,5 µm → 1,7 µm) bylo klíčovým faktorem vzniku UPLC. Otázkou zůstává, zda je reálné pokračovat k částicím o velikosti 1–1,2 µm a tlakům řádu stovek MPa.

Prezentace ukazuje, že limitem není jen mechanická odolnost systému, ale také:

• teplotní gradienty v koloně
• nehomogenity toku
• omezení přenosu hmoty

Jedním z praktických řešení je vakuová termální izolace kolon, která stabilizuje teplotní profil a zlepšuje reprodukovatelnost separací při vysokých průtocích.

Alternativní koncepty kolon: monolity, čipy a 3D tisk

Vedle klasických plněných kolon se zkoumají i alternativní přístupy:

• Monolitické kolony (polymerní i silikové): nízký tlak, ale nižší účinnost a problémy s reprodukovatelností
• Leptané LC čipy a pilířové struktury: vysoká účinnost, omezené aplikace
• 3D tisk LC kolon: zatím technologicky limitovaný, ale perspektivní pro budoucnost

Tyto koncepty ukazují, že inovace jsou možné, avšak zatím nenabízejí univerzální náhradu klasických kolon.

Selektivita a nové separační módy

Další zásadní otázkou je selektivita: je C18 skutečně optimální pro všechny aplikace? Rostoucí pozornost se věnuje alternativním separačním módům:

• HILIC
• SFC
• fluoro-fáze
• afinitní LC

Přesto zůstává výzkum nové chemie stacionárních fází relativně omezený – což představuje významný prostor pro budoucí inovace.

Detekce a bio-inertní LC systémy

Velký posun nastává také v oblasti detekce. Hmotnostní spektrometrie se stále více stává rutinním detektorem, doplněným o nové techniky, jako jsou MALS a CDMS, umožňující charakterizaci velkých biomolekul (mRNA, AAV, proteiny).

Současně roste význam bio-inertního LC hardwaru, který minimalizuje:

• nespecifickou adsorpci
• ztráty analytů
• chvostování píků a carryover

To je klíčové zejména pro analýzu oligonukleotidů, proteinů a dalších citlivých biomolekul.

Software, AI a budoucnost LC

Závěrem prezentace zaznívá jasné poselství: budoucnost LC nebude stát jen na hardwaru. Software, automatizace a umělá inteligence budou hrát stále větší roli při:

• vývoji metod
• zpracování dat
• optimalizaci separací

LC se tak posouvá od čistě instrumentální techniky k integrovanému analytickému ekosystému.

Závěr

Kapalinová chromatografie se neustále vyvíjí – ne skokově, ale systematicky. Skutečné inovace dnes vznikají na rozhraní materiálové chemie, instrumentace, detekce a datové analytiky. Nejde o to, vymyslet LC znovu, ale dělat ji chytřeji, robustněji a efektivněji.

A právě v tom spočívá její budoucnost.