KAPILÁRNÍ ELEKTROCHROMATOGRAFIE

Význam tématu

Capilární elektrochromatografie (CEC) představuje moderní separační metodu kombinující principy vysokotlaké kapalinové chromatografie (HPLC) a kapilární zónové elektroforézy (CZE). Díky pohonu mobilní fáze elektrickým polem je dosaženo vysoké separační účinnosti, nízkého rozptylu zón i možnosti separace neutrálních i ionizovatelných látek. CEC nachází široké uplatnění v biochemii, farmakologii, ochraně životního prostředí i průmyslové analytice.

Cíle a přehled studie / článku

Článek stručně shrnuje principy CEC, historický vývoj od prvních experimentů Straina (1939) přes zavedení termínu elektrochromatografie až po moderní aplikace. Cílem je představit teoretické základy elektroosmotického toku, typy kapilárních kolon, instrumentaci a ukázkové aplikace metody.

Použitá metodika a instrumentace

Elektroosmotický tok (EOF) vzniká u nabitých stěn křemenných kapilár působením stejnosměrného napětí. Rychlost EOF závisí na permitivitě, pH, koncentraci elektrolytu i intenzitě pole podle Hunterovy rovnice. Pro CEC se používají tři základní typy kolon:

• Kapiláry plněné silikagelovými mikročásticemi (1,5–5 µm), obdobně jako HPLC, s typickými průměry 50–135 µm.
• Monolitické kolonky polymerní (polyakrylamid, polymetakrylát) nebo sol-gel, které nevyžadují fritu a minimalizují riziko vzniku bublinek.
• Povrchově modifikované (open tubular) kapiláry s tenkou vrstvou stacionární fáze na vnitřní stěně (průměr < 25 µm).

Instrumentace se blíží standardnímu kapilárnímu elektroforézu: vysokonapěťový zdroj, platinové elektrody, elektrolytické nádobky, detekce UV-VIS nebo laserem indukovanou fluorescencí. Pro zrychlení a reprodukovatelnost analýzy se vyvíjejí metody kontinuálního gradientu mobilní fáze a automatizované mikrofluidní systémy.

Hlavní výsledky a diskuse

CEC prokázala vynikající separační účinnost, zejména u neutrálních i ionizovaných organických sloučenin. Příklad srovnávací analýzy lignanů ze Schisandra chinensis ukázal ostřejší a úzké píky oproti HPLC s obrácenými fázemi. V literatuře jsou dokumentovány separace širokého spektra analytů (PAU, pesticidů, vitaminů, proteinů, chirálních molekul) s různými typy stacionárních fází a detekcí.

Přínosy a praktické využití metody

Cush advantages zahrnují:

• Vysokou separační účinnost a selektivitu i pro neutrální látky.
• Nízkou spotřebu vzorku a mobilní fáze.
• Možnosti chirálních separací díky molekulárně otiskovým a aptamerním fázím.
• Zrychlení analýzy vhodné pro proteomiku a metabolomiku.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj:

• Komerčně dostupných kolonek s vysokou reprodukovatelností.
• Integrované CEC moduly v mikrofluidních čipech.
• Pokročilé metody gradientní eluce mobilní fáze pro komplexní směsi.
• Propojování CEC s hmotnostní spektrometrií pro identifikaci a kvantifikaci.

Závěr

Capilární elektrochromatografie je perspektivní technika nabízející kombinaci vysoké účinnosti HPLC a jednoduché instrumentace CZE. Pro uplatnění v rutinní analytice je však nutné zajistit spolehlivou přípravu kapilárních kolon a dostupnost specializované instrumentace. Řešení těchto výzev otevře cestu k širšímu zavedení CEC v průmyslových i výzkumných laboratořích.

Reference

• 1. Strain H.: J. Am. Chem. Soc. 61, 1292 (1939).
• 2. Strain H., Sullivan J.: Anal. Chem. 23, 816 (1951).
• 3. Berraz G.: An. Asoc. Quim. Argent. 31, 96 (1943).
• 4. Tisselius A.: Discuss. Faraday Soc. 7, 7 (1949).
• 5. Mould D. L., Synge R. L. M.: Analyst 77, 964 (1952).
• 6. Mould D. L., Synge R. L. M.: Biochem. J. 58, 571 (1954).
• 7. Pretorius V., Hopkins B. J., Schieke J. D.: J. Chromatogr. 99, 23 (1974).
• 8. Jorgenson J. W., Lukacs K. D.: J. Chromatogr. 218, 209 (1981).
• 9. Knox J. H., Grant I. H.: Chromatographia 24, 135 (1987).
• 10. Knox J. H., Grant I. H.: Chromatographia 32, 317 (1991).