PŘÍPRAVA A APLIKACE MONOLITICKÝCH KOLON JAKO MODERNÍCH SEPARAČNÍCH MÉDIÍ
Vědecké články | 2014 | Chemické listyInstrumentace
Monolitické kolony představují moderní separační média s unikátní strukturou bimodální distribuce pórů, které umožňují rychlé a účinné separace látek od malých molekul až po makromolekuly. Díky kontinuální porézní matrici nabízejí nižší odpor proti průtoku, vyšší účinnost přenosu hmoty a stabilitu v širokém pH rozsahu, což je klíčové v kapalinové chromatografii, kapilární elektrochromatografii i industriálních aplikacích.
Článek shrnuje přípravu a aplikace organických i anorganických monolitických kolon, jejich strukturu, vliv složení polymerizační směsi a podmínek syntézy na morfologii a chromatografické vlastnosti. Popisuje základní principy in situ polymerizace, sol-gel metody a chemické modifikace povrchu monolitů.
Pro organické monolity se nejčastěji využívá radikálová kopolymerizace v kapiláře: iniciace teplem (AIBN) nebo UV (DMPAP), porogenní směsi (např. toluen, dodekanol), modifikace silanizací kapiláry (γ-MAPS). Pro silikové monolity se aplikuje sol-gel proces hydrolytickou kondenzací tetraalkoxysilanů (TMOS, TEOS) v přítomnosti PEO a následující modifikací (oktadecylace). Morfologii hodnotíme pomocí SEM a porozimetrie.
• Zastoupení síťovacího činidla a volba porogenu přímo ovlivňují velikost pórů a specifický povrch monolitů.
• Teplota a doba polymerizace řídí kinetiku vzniku polymerizačních jader a výslednou distribuci makro- a mezopórů.
• Chemické modifikace (derivatizace glycidyl-skupin, photografting, hypercrosslinking) umožňují cílené zavedení funkčních skupin a zvýšení množství aktivních míst.
• Sol-gel příprava silikových monolitů vyžaduje optimalizaci pH, poměru vody/alkoxysilanu a volby katalyzátoru pro kontrolu smrštění a porozity.
• Monolitické kolony umožňují vyšší průtoky bez ztráty účinnosti, což zkracuje analýzy.
• Efektivní separace proteinů, peptidů, oligonukleotidů a maličkých organických molekul v RPC, HIC, HILIC, IEC, SEC a CEC.
• Využití v prekoncentračních krocích (SPE), afinitních selekcích, chiralitě a jako nosiče enzymů.
• Snadná integrace do mikrofluidních čipů a cap-illary systémů díky in situ syntéze v kapiláře.
• Vývoj hybridních organicko-anorganických monolitů s multifunkčními povrchy.
• Pokročilá miniaturizace pro lab-on-a-chip platformy a vysokopropustné screeningy.
• Nové iniciátory (mikrovlnné, γ-záření) a zelené syntézy bez toxických rozpouštědel.
• Rozšíření použití v biotechnologii, farmaceutické QA/QC a proteomice.
Monolitické kolony nabízejí významné výhody oproti tradičním náplňovým kolonám díky své porézní kontinuální struktuře a variabilitě chemického složení. Pečlivou kontrolou složení polymerizační směsi, podmínek syntézy a využitím cílené modifikace lze dosáhnout vysoké selektivity a účinnosti separací v široké škále analytických aplikací.
Spotřební materiál, LC kolony
ZaměřeníVýrobceSouhrn
Význam tématu
Monolitické kolony představují moderní separační média s unikátní strukturou bimodální distribuce pórů, které umožňují rychlé a účinné separace látek od malých molekul až po makromolekuly. Díky kontinuální porézní matrici nabízejí nižší odpor proti průtoku, vyšší účinnost přenosu hmoty a stabilitu v širokém pH rozsahu, což je klíčové v kapalinové chromatografii, kapilární elektrochromatografii i industriálních aplikacích.
Cíle a přehled studie / článku
Článek shrnuje přípravu a aplikace organických i anorganických monolitických kolon, jejich strukturu, vliv složení polymerizační směsi a podmínek syntézy na morfologii a chromatografické vlastnosti. Popisuje základní principy in situ polymerizace, sol-gel metody a chemické modifikace povrchu monolitů.
Použitá metodika a instrumentace
Pro organické monolity se nejčastěji využívá radikálová kopolymerizace v kapiláře: iniciace teplem (AIBN) nebo UV (DMPAP), porogenní směsi (např. toluen, dodekanol), modifikace silanizací kapiláry (γ-MAPS). Pro silikové monolity se aplikuje sol-gel proces hydrolytickou kondenzací tetraalkoxysilanů (TMOS, TEOS) v přítomnosti PEO a následující modifikací (oktadecylace). Morfologii hodnotíme pomocí SEM a porozimetrie.
Hlavní výsledky a diskuse
• Zastoupení síťovacího činidla a volba porogenu přímo ovlivňují velikost pórů a specifický povrch monolitů.
• Teplota a doba polymerizace řídí kinetiku vzniku polymerizačních jader a výslednou distribuci makro- a mezopórů.
• Chemické modifikace (derivatizace glycidyl-skupin, photografting, hypercrosslinking) umožňují cílené zavedení funkčních skupin a zvýšení množství aktivních míst.
• Sol-gel příprava silikových monolitů vyžaduje optimalizaci pH, poměru vody/alkoxysilanu a volby katalyzátoru pro kontrolu smrštění a porozity.
Přínosy a praktické využití metody
• Monolitické kolony umožňují vyšší průtoky bez ztráty účinnosti, což zkracuje analýzy.
• Efektivní separace proteinů, peptidů, oligonukleotidů a maličkých organických molekul v RPC, HIC, HILIC, IEC, SEC a CEC.
• Využití v prekoncentračních krocích (SPE), afinitních selekcích, chiralitě a jako nosiče enzymů.
• Snadná integrace do mikrofluidních čipů a cap-illary systémů díky in situ syntéze v kapiláře.
Budoucí trendy a možnosti využití
• Vývoj hybridních organicko-anorganických monolitů s multifunkčními povrchy.
• Pokročilá miniaturizace pro lab-on-a-chip platformy a vysokopropustné screeningy.
• Nové iniciátory (mikrovlnné, γ-záření) a zelené syntézy bez toxických rozpouštědel.
• Rozšíření použití v biotechnologii, farmaceutické QA/QC a proteomice.
Závěr
Monolitické kolony nabízejí významné výhody oproti tradičním náplňovým kolonám díky své porézní kontinuální struktuře a variabilitě chemického složení. Pečlivou kontrolou složení polymerizační směsi, podmínek syntézy a využitím cílené modifikace lze dosáhnout vysoké selektivity a účinnosti separací v široké škále analytických aplikací.
Reference
- Švec F.: Chem. Listy 98, 232 (2004).
- Oberacher H., Huber C. G.: Trends Anal. Chem. 21, 166 (2002).
- Wang Q. C., Svec F., Fréchet J. M. J.: Anal. Chem. 65, 2243 (1993).
- Lee D., Svec F., Fréchet J. M. J.: J. Chromatogr., A 1051, 53 (2004).
- Meyers J. J., Liapis A. I.: J. Chromatogr., A 852, 3 (1999).
- Svec F., Fréchet J. M. J.: Chem. Mater. 7, 707 (1995).
- Urban J., Jandera P.: J. Sep. Sci. 31, 2521 (2008).
- Courtois J. et al.: J. Sep. Sci 29, 14 (2006).
- Svec F. et al.: Monolithic Materials…, Elsevier (2003).
- Santora B. P., Gagné M. R.: Macromolecules 34, 658 (2001).
- Nischang I., Brüggemann O.: J. Chromatogr., A 1217, 5389 (2010).
- Viklund C. et al.: Chem. Mater. 8, 744 (1996).
- Svec F.: J. Chromatogr., A 1217, 902 (2010).
- Stachowiak T. B. et al.: Chem. Mater. 18, 5950 (2006).
- Nakanishi K., Soga N.: J. Am. Ceram. Soc. 74, 2518 (1991).
- Tanaka N. et al.: Anal. Chem. 68, 3498 (1996).
- Ishizuka N. et al.: J. Chromatogr., A 960, 85 (2002).
- Cabrera K.: J. Sep. Sci. 27, 843 (2004).
- Zou H. et al.: J. Chromatogr., A 954, 5 (2002).
- Svec F.: J. Chromatogr., A 1228, 250 (2012).
- Arrua R. D., Igarzabal C. I. A.: J. Sep. Sci. 34, 1974 (2011).
- Vázquez M., Paull B.: Anal. Chim. Acta 668, 100 (2010).
- Svec F., Tennikova T. B., Deyl. Z. (ed.): Monolithic Materials…, Elsevier (2003).
- Wang P.G. (ed.): Monolithic Chromatography…, ILM Publications (2010).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
MOJE SRDEČNÍ ZÁLEŽITOST: MONOLITY
2020||Vědecké články
Chem. Listy 114, 718−728 (2020) Referát MOJE SRDEČNÍ ZÁLEŽITOST: MONOLITY Článek je věnován 100. výročí založení Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy. František Švec kou reakcí, jako je polykondenzace, polymerizace, či „click“ reakce uvnitř vhodného kontejneru nebo na povrchu nosiče“. Monolity, tak…
Klíčová slova
referát, referátmonolitické, monolitickébílkovin, bílkovinbyl, bylvrstvy, vrstvyfotoiniciované, fotoiniciovanépoly, polysuperhydrofobní, superhydrofobnípro, promethakrylát, methakrylátbylo, bylopoužití, použitímonolitu, monolitumonolity, monolitymonolitických
MONOLITICKÉ STACIONÁRNÍ FÁZE PRO HPLC. MÍSTO NAROZENÍ: PRAHA
2004||Vědecké články
Chem. Listy 98, 232 −238 (2004) Referáty MONOLITICKÉ STACIONÁRNÍ FÁZE PRO HPLC. MÍSTO NAROZENÍ: PRAHA dosáhnout účinnějších separací jak v plynové, tak i v kapalinové chromatografii, leč stále nedosahovaly kvalit v té době špičkových chromatografických médií, a tudíž se neprosadily.…
Klíčová slova
referáty, referátykopolymery, kopolymerykolon, kolonkrylátové, krylátovéfáze, fázeobrácené, obrácenémodifikovaná, modifikovanápolystyrenové, polystyrenovékolona, kolonamonolitu, monolitumonolitických, monolitickýchmonolity, monolitykolony, kolonyseparace, separacemonoliths
ZANEDBÁVANÉ APLIKACE MONOLITICKÝCH STRUKTUR: POKROČILÉ STUDIE TENKOVRSTVÉ CHROMATOGRAFIE-HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE
2023||Vědecké články
Referát www.chemicke-listy.cz ZANEDBÁVANÉ APLIKACE MONOLITICKÝCH STRUKTUR: POKROČILÉ STUDIE TENKOVRSTVÉ CHROMATOGRAFIE-HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE František Švec Katedra analytické chemie, Farmaceutická fakulta, Univerzita Karlova, Akademika Heyrovského 1203, 500 05 Hradec Králové, Česká republika [email protected] Došlo 10.5.23, přijato 29.5.23. Tenkovrstvá nebo též planární chromatografie (TLC)…
Klíčová slova
vrstvy, vrstvymonolitu, monolituseparace, separacetenké, tenképolymerní, polymernídimenzi, dimenzipoly, polypři, přibyl, byltlc, tlcmonolitické, monoliticképrvní, prvníroztokem, roztokemdiagonálně, diagonálněmethakrylátu
HISTORIE, SOUČASNOST A PERSPEKTIVY ANALYTICKÝCH SEPARAČNÍCH METOD NA KATEDŘE ANALYTICKÉ CHEMIE PŘÍRODOVĚDECKÉ FAKULTY UNIVERZITY KARLOVY V PRAZE
2010||Vědecké články
Chem. Listy 104, 12261231 (2010) Rozvoj instrumentace a kateder PřF UK Praha HISTORIE, SOUČASNOST A PERSPEKTIVY ANALYTICKÝCH SEPARAČNÍCH METOD NA KATEDŘE ANALYTICKÉ CHEMIE PŘÍRODOVĚDECKÉ FAKULTY UNIVERZITY KARLOVY V PRAZE čitanu vápenatého a jako mobilní fázi použil směs organických rozpouštědel1,2. V…
Klíčová slova
přf, přfchemie, chemiekateder, katederanalytické, analytickémetod, metodseparační, separačnírozvoj, rozvojchromatografie, chromatografieseparačních, separačníchpraha, prahainstrumentace, instrumentacekapalinové, kapalinovéstacionární, stacionárníkarlovy, karlovykatedře