Analysis of Poly [(R)-3-hydroxybutyric acid] in chloroform using GPC and universal calibration

Význam tématu

Polyhydroxyalkanoáty jako poly[(R)-3-hydroxybutyrát] představují biologicky odbouratelný polyester s vlastnostmi podobnými polypropylenu, což je činí atraktivními pro balicí a zdravotnické aplikace.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo ověřit použitelnost gelové permeační chromatografie (GPC) s univerzální kalibrací v prostředí chloroformu pro stanovení molekulových hmotností dvou standardů PHB o nominálních hodnotách 10 a 500 kDa.

Použitá metodika a instrumentace

Pro kalibraci byla použita polystyrenová sada EasiCal PS-1/2-Kit (3 670–2 561 kDa) a polymethylmetakrylátová sada ReadyCal (2 380–2 200 kDa). Vzorky se rozpouštěly v chloroformu při pokojové teplotě nebo při 60 °C, přičemž jako vnitřní značka byla přidána BHT. Pro separaci byla použita lineární GPC kolona s konstrukcí ze styren-divinylbenzenu a univerzální kalibrace založená na Mark-Houwinkových parametrech pro PS, PMMA a PHB.
Seznam klíčové instrumentace:

• Pumpa AZURA P6.1L HPG
• Autosampler AZURA AS 6.1L
• Refrakční detektor AZURA RID 2.1L
• Termostat AZURA CT 2.1
• Lineární kolona AppliChrom ABOA StyDiViBe 300×8 mm pro CHCl3

Hlavní výsledky a diskuse

Stanovení 10 kDa standardu PHB vedlo k odchylkám Mn o 11 % při PS kalibraci a 17 % při PMMA kalibraci, což potvrzuje spolehlivost metody pro nízkomolekulární rozmezí. U 500 kDa standardu byla molekulová hmotnost silně podhodnocena (69–74 %), pravděpodobně v důsledku neúplného rozpuštění vyšších frakcí a možné krystalizace při ochlazení vzorku.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda poskytuje rychlou a jednoduchou charakterizaci nízkomolekulárních PHB materiálů vhodných pro monitorování polymerních vlastností v QA/QC laboratořích nebo pro vývoj přípravků s řízeným uvolňováním účinných látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možnosti zdokonalení zahrnují optimalizaci teplotních podmínek rozpouštění, integraci dalších detektorů (např. MALS) a rozšíření kalibrace na další typy biopolymerů. Dále lze prozkoumat kontinuální teplotní injekční režimy nebo modifikaci eluce pro těžce rozpustné vzorky.

Závěr

GPC s univerzální kalibrací v chloroformu se ukázala jako efektivní pro nízkomolekulární PHB, avšak u vysokomolekulárních standardů je nutná úprava vzorkové přípravy k zajištění úplného rozpuštění a přesného stanovení molekulové hmotnosti.

Reference

• Wang J, Bakken L. Screening of Soil Bacteria for Poly-β-Hydroxybutyric Acid Production and Its Role in the Survival of Starvation. Microbial Ecology 1998;35:94–101.
• Utsunomia C, Ren Q, Zinn M. Poly(4-Hydroxybutyrate): Current State and Perspectives. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 2020;8:257.
• Marktstudie Polypropylene – Ceresana 5. 2019.
• Chee KK. Polymer 1987;28:978.
• Bischoff J, Desreux V. Bull Soc Chim Belg 1952;61:10.
• Marchessault RH, Okamura K, Su CJ. Macromolecules 1970;3:735–740.
• Trathnigg B, Weidmann V, Lafferty RM, Korsatko B, Korsatko W. Angew Makromol Chem 1988;161:1.