STANOVENÍ VYBRANÝCH KATIONTŮ V MINERÁLNÍCH VODÁCH A INFÚZNÍM ROZTOKU PROKAINU KAPILÁRNÍ ELEKTROFORÉZOU S BEZKONTAKTNÍ VODIVOSTNÍ DETEKCÍ

Význam tématu

Kapilární zónová elektroforéza (CZE) s bezkontaktní vodivostní detekcí představuje moderní nástroj pro rychlou a citlivou analýzu malých iontů v náročných matricích. Odstraňuje omezení běžných kontaktních detektorů, minimalizuje elektrochemické artefakty a umožňuje spolehlivé stanovení anorganických kationtů i organických látek bez chromoforů nebo fluoroforů.

Cíle a přehled studie / článku

Studie se zabývá konstrukcí a optimalizací dvou typů bezkontaktních vodivostních detektorů (semitubulární a tubulární elektrody) a jejich aplikací pro stanovení vybraných kationtů v minerálních vodách (Mattoni, Magnesia) a v infúzním roztoku prokain-hydrochloridu. Hlavním cílem bylo ověřit vliv složení nosného elektrolytu na šum detektoru, citlivost a reprodukovatelnost signálu.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda CZE byla provozována na přístroji Crystal 310 CE System s hydrodynamickým dávkováním vzorku (20 mbar, 6 s) a křemennou kapilárou (i.d. 75 µm, délka 60 cm, efektivní 45–50 cm). Detektory byly sestaveny s vysokofrekvenčním sinusovým buzením (200–230 kHz, ±10 V). Konstrukce detekční cely:

• Semitubulární elektrody – hliníková folie, odstup 1 mm, šířka 2 mm
• Tubulární elektrody – měděný drátek průměru 15 µm, délka 3 mm, odstup 2 mm

Nosné elektrolyty NE-1 až NE-11 (pH 2,9–9,2) obsahovaly různé pufry (citrát, Tris, boritan, histidin), aditiva (HPMC, hexamethonium-Br, TTAB, SDS). Měření vodivosti i pH BGE byla prováděna konduktometrem a pH-metrem.

Hlavní výsledky a diskuse

Byla potvrzena nepřímá úměrnost mezi vodivostí nosného elektrolytu a výškou analytického píku. Zvýšení vodivosti vedlo ke snížení šumu, přičemž poměr signál/šum zůstal nezávislý na pH či elektroosmotickém toku. Přidání ionogenních tenzidů (zejména hexamethonium-bromidu a TTAB) dále redukovalo šum a zlepšilo reprodukovatelnost.

Optimalizované podmínky separace (BGE NE-7 + 0,1 mM TTAB, 20 kV, 30 °C) umožnily stanovení Ca2+ a Mg2+ v minerálních vodách. Deklarované a naměřené koncentrace se lišily o 11–16 %. Infúzní roztok prokainu byl analyzován v BGE NE-1 (20 mM citrát / 10 mM LiOH, pH 2,9), rozdíl mezi deklarovanou a zjištěnou hodnotou kationtů a prokainu činil 3–7 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a citlivá analýza anorganických kationtů v nápojích a infuzních roztocích
• Minimalizace elektrochemických artefaktů bezkontaktní detekcí
• Možnost stanovení i organických iontů bez chromoforických skupin
• Vysoká reprodukovatelnost a flexibilita volby BGE a aditiv

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace detektoru s mikročipovou elektroforézou pro miniaturizaci a vyšší throughput
• Duální detekční systémy kombinující vodivost a fotometrii pro rozšíření analytické selektivity
• Automatizované platformy pro online monitoring kvality vody či bioprocesů
• Vývoj nových materiálů elektrodních cel pro další snížení šumu a zvýšení citlivosti

Závěr

Studie prokázala, že optimalizace složení nosného elektrolytu a konstrukčního uspořádání bezkontaktních vodivostních detektorů umožňuje spolehlivou a přenosnou analýzu kationtů v reálných vzorcích. Metoda nabízí dobré detekční limity, jednoduchou údržbu a potenciál pro rozšířené aplikace v laboratorní a průmyslové praxi.

Reference

1. El Rassi Z.: Electrophoresis 22 (19) (2001).
2. Huang X., Pang T. K. J., Gordon M. J., Zare R. N.: Anal. Chem. 59, 2747 (1987).
3. Müller D., Jelínek I., Opekar F., Štulík K.: Electroanalysis 8, 722 (1996).
4. Tůma P., Opekar F., Jelínek I.: Chem. Listy 93, 533 (1999).
5. Tůma P., Opekar F., Jelínek I., Štulík K.: Electroanalysis 11, 1022 (1999).