RYCHLÉ CHROMATOGRAFICKÉ SEPARACE

Význam tématu

Rychlé chromatografické separace jsou klíčové pro laboratoře vyžadující vysoký počet analýz, rychlé diagnostické výsledky a efektivní sledování komplexních vzorků v toxikologii, klinické chemii, farmácii či environmentální analytice. Zkrácení doby separace výrazně zvyšuje propustnost zařízení, šetří náklady na spotřebu rozpouštědel a umožňuje rychlejší rozhodování v kritických aplikacích.

Cíle a přehled studie / článku

Tento referát poskytuje přehled moderních technik a stacionárních fází pro dosažení chromatografických separací v časech od jednotek minut až po sekundy. Hlavními tématy jsou ultra-vysokoúčinná kapalná chromatografie (UHPLC), ultra-vysokoúčinná superkritická fluidní chromatografie (UHPSFC), alternativní sorbenty (povrchově porézní částice, monolitické fáze) a detekční strategie optimalizované pro úzké piky.

Použitá metodika a instrumentace

• UHPLC systémy (např. Waters Acquity UPLC) pracující až do 1500 barů s kolónami 50–150 mm × 2,1 mm, plně porézní částice <2 µm (BEH C18), povrchově porézní částice (core-shell) 2,6 µm a monolitické kolony s makro- a mesopóry.
• UHPSFC s nadkritickým CO₂ modifikovaným organickými rozpouštědly (methanol, acetonitril) a aditivy pro eluci polárních sloučenin, provozní tlaky 100–300 bar.
• Kapilární elektroforéza (CE) pro subminutové separace vysoce nabitých látek.
• Detekce: tandemová MS (QqQ, Q-TOF) s rychlými cykly měření, vysokou transmísí iontů a prací při úzkých pikových šířkách; doplňkově UV/Vis a fluorescenční detektory pro specifické aplikace.

Hlavní výsledky a diskuse

• Zmenšení průměru plně porézních částic pod 2 µm posouvá optimální lineární rychlosti a účinnost, ale klade nároky na vysokotlakou instrumentaci.
• Povrchově porézní částice umožňují obdobné efektivity jako UHPLC se 2–3× nižšími tlaky.
• Monolitické kolony nabízejí vysokou permeabilitu a dobré rozlišení při ještě nižších tlacích, vhodné zejména pro biomolekuly.
• UHPSFC se ukazuje jako rychlá alternativa k UHPLC ve studiu léčiv, dopingových látek i syntetických drog, často srovnatelná či lepší v časech separace i limitách detekce.
• Detekční systémy MS se musí vyrovnat s úzkými pikovými šířkami a minimálním objemem eluátu, což vyžaduje optimalizovaný design iontové optiky a rychlou datovou akvizici, což dokumentuje exponentiální nárůst publikací UHPLC-MS.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá kvantifikace léčiv a metabolitů v biologických matricích (plazma, mozek) s LOQ pod 0,1 ng·ml⁻¹.
• Multireziduální screening pesticidů a perfluorovaných látek v potravinách s LOD v řádu ng·kg⁻¹.
• Rychlý monitoring vitaminů, azobarviv v potravinách a disperzních barviv v textiliích do 5 minut.
• Dopingová kontrola >100 zakázaných látek, syntetických katinonů a fenylethylaminů v moči za 2,5–7 minut.
• Studium stability, absorpce, distribuce a exkrece léčiv (ADME) s časovou úsporou až 75 % oproti konvenční HPLC.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další vývoj stacionárních fází pro ultra-vysoké tlaky a široké pH rozmezí.
• Subsekundové separace na mikro- a nano-kolonách, integrace mikrofluidních čipů pro onsite analýzy.
• Kombinace 2D-UHPLC/UHPSFC pro extrémní pikovou kapacitu ve screeningových aplikacích.
• Zelená chromatografie se zaměřením na snížení spotřeby organických rozpouštědel a využití CO₂.
• Integrace umělé inteligence a strojového učení pro automatizovanou optimalizaci metod a interpretaci dat.

Závěr

Rychlé chromatografické separace, vedené vývojem stacionárních fází a masivním rozvojem vysoce výkonné instrumentace, představují efektivní nástroje pro moderní analytickou chemii. Výběr mezi UHPLC, UHPSFC, SPP nebo monolitem závisí na konkrétní aplikaci, požadavcích na rozlišení, tlaku a detekci. Celková časová úspora včetně přípravy vzorku a vyhodnocení dat však potvrzuje hodnotu těchto technik, které v mnoha případech nahrazují tradiční HPLC.

Reference

• Perrenoud A. G.-G., Veuthey J.-L., Guillarme D.: J. Chromatogr. A 1266, 158 (2012).
• Gourmel Ch., Perrenoud A. G.-G., Waller L. et al.: J. Chromatogr. A 1282, 172 (2013).
• Plachká K., Chrenková L., Douša M., Nováková L.: J. Pharm. Biomed. Anal. 125, 376 (2016).
• Nováková L., Perrenoud A. G.-G., Nicoli R. et al.: Anal. Chim. Acta 853, 637 (2015).
• Nováková L., Rentsch M., Perrenoud A. G.-G. et al.: Anal. Chim. Acta 853, 647 (2015).
• Desfontaine V., Nováková L., Ponzetto F. et al.: J. Chromatogr. A 1451, 145 (2016).
• Borovcová L., Pauk V., Lemr K.: J. Sep. Sci. 41, 2288 (2018).