MONOLITICKÉ STACIONÁRNÍ FÁZE PRO HPLC. MÍSTO NAROZENÍ: PRAHA

Význam tématu

Stacionární monolitické fáze představují inovativní přístup v HPLC, který díky konvektivnímu toku mobilní fáze pórami výrazně zrychluje separace, zejména makromolekulárních systémů (bílkoviny, nukleové kyseliny). Jejich vlastnosti otevírají nové možnosti v analytické i preparativní chromatografii.

Cíle a přehled studie / článku

Článek mapuje historický vývoj monolitických stacionárních fází od počátků 60. let v Praze až po moderní formáty a materiály dostupné na trhu. Zahrnuje charakteristiku polymerních i anorganických monolitů, jejich přípravu, vlastnosti a aplikace.

Použitá metodika a instrumentace

Příprava monolitů probíhá radikálovou polymerací směsí monomerů (např. glycidyl-methakrylát, styren), síťovadel (divinylbenzen) a porogenních rozpouštědel v požadovaných formách (disky, tuby, kapiláry). Alternativně se používá ROMP (ring-opening metathesis polymerization) nebo UV iniciovaná polymerace v průhledných formách.

Hlavní výsledky a diskuse

Monolitické disky vyvinuté v 90. letech umožnily velmi rychlé a účinné separace bílkovin. Tubulární kolony s radiálním tokem přinesly objemné fáze vhodné pro preparativní účely. Silikové monolity se vyznačují vysokou měrnou plochou a výbornými van Deemterovými charakteristikami při vysokých průtocích. Díky nízkému odporu k průtoku lze dosahovat rapidních separací i malých molekul při tlacích běžných pro částicové náplně.

Přínosy a praktické využití metody

• Extrémně rychlé separace bílkovin, peptidů a nukleových kyselin.
• Preparativní frakcionace ve velkých objemech (průtoky až l·min⁻¹).
• Vysoká účinnost a kapacita při nižším provozním tlaku než u částicových kolon.
• Možnost kombinace různých funkčních skupin v jednom systému (multidimenzionální chromatografie).

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další vývoj monolitů s precizní kontrolou porozity i chemie povrchu. Monolitické struktury pronikají do mikrofluidních zařízení, elektrochromatografie, plynové chromatografie, kombinatorické chemie a heterogenní katalýzy. Rozšiřuje se škála materiálů i forem pro speciální aplikace.

Závěr

Monolitické stacionární fáze představují významný technologický průlom v HPLC. Jejich unikátní vlastnosti vedou k rychlejším, efektivním a snadno škálovatelným separacím, což podporuje jejich rostoucí uplatnění v analytice i preparativních aplikacích.

Reference

• Kubín M., Špaček P., Chromeček R.: Collect. Czech. Chem. Commun. 32, 3881 (1967).
• Ross W. D., Jefferson R. T.: J. Chrom. Sci. 8, 386 (1970).
• Hansen L. C., Sievers R. E.: J. Chromatogr. 99, 123 (1974).
• Hileman F. D., Sievers R. E., Hess G. G., Ross W. D.: Anal. Chem. 45, 1126 (1973).
• Roper D. K., Lightfoot E. N.: J. Chromatogr., A 702, 3 (1995).
• Meyers J. J., Liapis A. I.: J. Chromatogr., A 852, 3 (1999).
• Tennikova T. B., Švec F., Belenkii B. G.: J. Liq. Chromatogr. 13, 63 (1990).
• Belenkii B. G. et al.: J. Chromatogr. 645, 1 (1993).
• Tennikova T. B. et al.: J. Chromatogr. 555, 97 (1991).
• Švec F., Jelinková M., Votavová E.: Angew. Makromol. Chem. 188, 167 (1991).
• Hradil J. et al.: Angew. Makromol. Chem. 185/186, 175 (1991).
• Tennikova T. B., Freitag R.: J. High Resolut. Chromatogr. 23, 27 (2000).
• Strancar A. et al.: Anal. Chem. 68, 3483 (1996).
• Strancar A. et al.: Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 76, 49 (2002).
• Tennikov M. B. et al.: J. Chromatogr., A 798, 55 (1998).
• Tennikova T. B., Freitag R. in Analytical and Preparative Separation Methods of Biomacromolecules, M. Dekker (1999).
• Švec F., Fréchet J. M. J.: Anal. Chem. 54, 820 (1992).
• Viklund C. et al.: Chem. Mater. 8, 744 (1996).
• Buchmeiser M. R.: Macromol. Rapid Commun. 22, 1082 (2001).
• Rohr T. et al.: Macromolecules 36, 1677 (2003).
• Xie S. et al.: J. Chromatogr., A 865, 169 (1999).
• Premstaller A. et al.: Anal. Chem. 72, 4386 (2000).
• Peters E. C. et al.: Macromolecules 32, 6377 (1999).
• Viklund C. et al.: Macromolecules 34, 4361 (2001).
• Peters E. C. et al.: Adv. Mater. 9, 630 (1997).
• Peterson D. S. et al.: J. Proteome Res. 1, 563 (2002).
• Peters E. C. et al.: Chem. Mater. 9, 1898 (1997).
• Podgornik A. et al.: Anal. Chem. 72, 5693 (2000).
• Hjertén S. et al.: J. Chromatogr. 473, 273 (1989).
• Hjertén S.: Ind. Eng. Chem. Res. 38, 1205 (1999).
• Liao J. L.: Adv. Chromatogr. 40, 467 (2000).
• Nakanishi K., Soga N.: J. Am. Ceram. Soc. 74, 2518 (1991).
• Tanaka N. et al.: Kuromatogurafi 14, 50 (1993).
• Cabrera K. et al.: J. High Resolut. Chromatogr. 23, 93 (2000).
• Motokawa M. et al.: J. Chromatogr., A 961, 53 (2002).
• Kele M., Guiochon G.: J. Chromatogr., A 960, 19 (2002).
• Iberer G. et al.: LC-GC (North America) 17, 998 (1999).
• Al Bokari M. et al.: J. Chromatogr., A 975, 275 (2002).
• Coufal P. et al.: Chem. Listy 95, 509 (2001).
• Coufal P. et al.: J. Chromatogr., A 946, 99 (2002).
• Kvasničková L. et al.: J. Chromatogr. 916, 265 (2001).
• Kvasničková L. et al.: Chem. Listy 97, 86 (2003).
• Švec F., Tennikova T. B., Deyl Z. (ed.): Monolithic Materials: Preparation, Properties, and Applications. Elsevier, Amsterdam 2003.