Мицеллярная электрокинетическая хроматография

Распределение аналитов (А) в мицеллярной электрокинетической хроматографии на основе их гидрофобности.

Мицеллярная электрокинетическая хроматография ( МЭКХ ) — метод хроматографии, используемый в аналитической химии . Это модификация капиллярного электрофореза (КЭ), распространяющая его функциональность на нейтральные аналиты. ^[1] где образцы разделяются путем дифференциального разделения между мицеллами (псевдостационарная фаза) и окружающим водным буферным раствором (подвижная фаза). ^[2]

Основные методы настройки и обнаружения, используемые для MEKC, такие же, как и для CE. Отличие состоит в том, что раствор содержит ПАВ в концентрации , превышающей критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ). Выше этой концентрации мономеры ПАВ находятся в равновесии с мицеллами.

В большинстве случаев MEKC проводится в открытых капиллярах в щелочных условиях для создания сильного электроосмотического потока . Додецилсульфат натрия (SDS) является наиболее часто используемым поверхностно-активным веществом в приложениях MEKC. Анионный характер сульфатных групп ДСН приводит к тому, что поверхностно-активное вещество и мицеллы обладают электрофоретической подвижностью , противоположной направлению сильного электроосмотического потока . В результате мономеры и мицеллы ПАВ мигрируют довольно медленно, хотя их суммарное движение по-прежнему направлено к катоду . ^[3] Во время разделения MEKC аналиты распределяются между гидрофобной внутренней частью мицеллы и гидрофильным буферным раствором, как показано на рисунке 1 .

Аналиты, нерастворимые внутри мицелл, должны мигрировать со скоростью электроосмотического потока. $u_{o}$ и быть обнаружен во время хранения в буфере, $t_{M}$ . Аналиты, которые полностью растворяются внутри мицелл (аналиты с высокой гидрофобностью), должны мигрировать со скоростью мицелл. $u_{c}$ и элюировать в последний момент элюирования, $t_{c}$ . ^[4]

Теория

Скорость мицелл определяется:

u_{c}=u_{p}+u_{o}

где $u_{p}$ – электрофоретическая скорость мицеллы. ^[4]

Время удерживания данного образца должно зависеть от коэффициента емкости, $k^{1}$ :

k^{1}={\frac {n_{c}}{n_{w}}}

где $n_{c}$ - общее количество молей растворенного вещества в мицелле и $n_{w}$ – общее количество молей в водной фазе. ^[4] Тогда время удерживания растворенного вещества должно находиться в пределах:

t_{M}\leq t_{r}\leq t_{c}

Заряженные аналиты взаимодействуют в капилляре более сложно, поскольку они обладают электрофоретической подвижностью, участвуют в электростатических взаимодействиях с мицеллой и участвуют в гидрофобном распределении. ^[5]

Доля образца в водной фазе, $R$ , определяется:

R={\frac {u_{s}-u_{c}}{u_{o}-u_{c}}}

где $u_{s}$ - скорость миграции растворенного вещества. ^[4] Значение $R$ также может быть выражено через коэффициент мощности:

R={\frac {1}{1+k^{1}}}

Используя соотношение между скоростью и длиной трубки от инжекционного конца до детекторной ячейки ( $L$ ) и время хранения, $u_{o}=L/t_{M}$ , $u_{c}=L/t_{c}$ и $u_{s}=L/t_{r}$ можно сформулировать зависимость между коэффициентом емкости и временем удерживания: ^[5]

k^{1}={\frac {t_{r}-t_{M}}{t_{M}(1-(t_{r}/t_{c}))}}

Дополнительный член, заключенный в круглые скобки, учитывает частичную подвижность гидрофобной фазы в МЭКЦ. ^[5] Это уравнение напоминает выражение, полученное для $k^{1}$ в традиционной насадочной хроматографии:

k={\frac {t_{r}-t_{M}}{t_{M}}}

Перестановку предыдущего уравнения можно использовать для записи выражения для коэффициента удержания: ^[6]

t_{r}=\left({\frac {1+k^{1}}{1+(t_{M}/t_{c})k^{1}}}\right)t_{M}

Из этого уравнения видно, что все аналиты, которые сильно переходят в мицеллярную фазу (где $k^{1}$ по существу ∞) мигрируют одновременно, $t_{c}$ . В традиционной хроматографии разделение подобных соединений можно улучшить градиентным элюированием. Однако в MEKC необходимо использовать методы, расширяющие диапазон элюирования для разделения сильно удерживаемых аналитов. ^[5]

Диапазоны элюирования можно расширить с помощью нескольких методов, включая использование органических модификаторов, циклодекстринов и смешанных мицеллярных систем. Короткоцепочечные спирты или ацетонитрил можно использовать в качестве органических модификаторов, снижающих $t_{M}$ и $k^{1}$ для улучшения разрешения аналитов, которые элюируются совместно с мицеллярной фазой. Однако эти агенты могут изменить уровень EOF. Циклодекстрины представляют собой циклические полисахариды , образующие комплексы включения, которые могут вызывать конкурентное гидрофобное разделение аналита. Поскольку комплексы аналит-циклодекстрин нейтральны, они будут мигрировать к катоду с более высокой скоростью, чем отрицательно заряженные мицеллы. Смешанные мицеллярные системы, например, образованные путем объединения ДСН с неионогенным поверхностно-активным веществом Brij-35, также можно использовать для изменения селективности МЭКК. ^[5]

Приложения

Простота и эффективность MEKC сделали его привлекательным методом для различных применений. Дальнейшее улучшение селективности МЭКК может быть достигнуто путем добавления хиральных в систему селекторов или хиральных поверхностно-активных веществ. К сожалению, этот метод не подходит для анализа белков, поскольку белки обычно слишком велики, чтобы их можно было разделить на мицеллы поверхностно-активного вещества, и они имеют тенденцию связываться с мономерами поверхностно-активного вещества с образованием комплексов SDS-белок. ^[7]

Недавние применения MEKC включают анализ незаряженных пестицидов , ^[8] с разветвленной цепью незаменимые аминокислоты и аминокислоты в нутрицевтических продуктах, ^[9] содержание углеводородов и спирта в траве майорана . ^[10]

MEKC также стал объектом внимания из-за его потенциала для использования в комбинаторном химическом анализе. Появление комбинаторной химии позволило химикам-медикам синтезировать и идентифицировать большое количество потенциальных лекарств за относительно короткие периоды времени. Небольшие требования к образцу и растворителю , а также высокая разрешающая способность MEKC позволили использовать этот метод для быстрого анализа большого количества соединений с хорошим разрешением.

Традиционные методы анализа, такие как высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), могут использоваться для определения чистоты комбинаторной библиотеки, но анализы должны быть быстрыми и с хорошим разрешением для всех компонентов, чтобы предоставить химику полезную информацию. ^[11] Внедрение поверхностно-активных веществ в традиционные приборы для капиллярного электрофореза значительно расширило спектр аналитов, которые можно разделить с помощью капиллярного электрофореза.

MEKC также можно использовать для повседневного контроля качества антибиотиков в фармацевтических препаратах или кормах. ^[12]

Ссылки

^ Ханку, Габриэль; Русу, Аура; Саймон, Бригитта; Мирсия, Элеонора; Гереси, Арпад (2013). «Принципы мицеллярной электрокинетической капиллярной хроматографии, применяемые в фармацевтическом анализе» . Расширенный фармацевтический бюллетень . 3 (1): 1–8. дои : 10.5681/apb.2013.001 . ПМЦ 3846027 . ПМИД 24312804 .
^ Терабе, С.; Оцука, К.; Итикава, К.; Цучия, А.; Андо, Т. (1984). «Электрокинетическое разделение мицеллярными растворами и открытыми трубчатыми капиллярами». Анальный. Хим . 56 : 111–113. дои : 10.1021/ac00265a031 .
^ Бейкер, доктор «Капиллярный электрофорез» John Wiley & Sons, Inc.: Нью-Йорк, 1995.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Терабе, С.; Оцука, К.; Итикава, К.; Цучия, А.; Андо, Т. (1984). «Электрокинетическое разделение мицеллярными растворами и открытыми трубчатыми капиллярами». Анальный. Хим . 56 : 113. дои : 10.1021/ac00265a031 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Кунико, РЛ; Гудин, К.М.; Вер, Т. «Базовая ВЭЖХ и КЭ биомолекул» Биоаналитическая лаборатория Бэй: Ричмонд, Калифорния, 1998 .
^ Фоли, JP (1990). «Оптимизация мицеллярной электрокинетической хроматографии». Анальный. Хим . 62 (13): 1302–1308. дои : 10.1021/ac00212a019 .
^ Скуг, Д.А.; Холлер, Ф.Дж.; Ниман Т.А. «Принципы инструментального анализа, 5-е изд.». Издательство Saunders College: Филадельфия, 1998.
^ Карретеро, AS; Крусес-Бланко, К.; Рамирес, Южная Каролина; Панкорбо, AC; Гутьеррес, А.Ф. (2004). «Применение мицеллярной электрокинетической капиллярной хроматографии для анализа воздействия незаряженных пестицидов на окружающую среду». Дж. Агрик. Пищевая хим . 52 (19): 5791–5795. дои : 10.1021/jf040074k . PMID 15366822 .
^ Кавацца, А.; Коррадини, К.; Лаурия, А.; Николетти, И. (2000). «Быстрый анализ незаменимых аминокислот и аминокислот с разветвленной цепью в нутрицевтических продуктах методом мицеллярной электрокинетической капиллярной хроматографии». Дж. Агрик. Пищевая хим . 48 (8): 3324–3329. дои : 10.1021/jf991368m . hdl : 11381/2441649 . ПМИД 10956110 .
^ Родригес, MRA; Карамао, Э.Б.; Арсе, Л.; Риос, А.; Валькарсель, М. (2002). «Определение монотерпеновых углеводородов и спиртов в Majorana hortensis Moench с помощью мицеллярной электрокинетической капиллярной хроматографии». Дж. Агрик. Пищевая хим . 50 (15): 4215–4220. дои : 10.1021/jf011667n . ПМИД 12105948 .
^ Симмс, П.Дж.; Джеффрис, Коннектикут; Хуанг, Ю.; Чжан, Л.; Аррениус, Т.; Надзан, AM (2001). «Анализ образцов комбинаторной химии методом мицеллярной электрокинетической хроматографии». Дж. Комб. Хим . 3 (5): 427–433. дои : 10.1021/cc000093g . ПМИД 11549360 .
^ Инжак, Р.; Кочевар, Н.; Крефт, С. (2007). «Прецизионность мицеллярной электрокинетической капиллярной хроматографии при определении семи антибиотиков в фармацевтических препаратах и кормах». Аналитика Химика Акта . 594 (1): 119–127. дои : 10.1016/j.aca.2007.05.003 . ПМИД 17560393 .

Источники

Кили, Д.; Хейнс П.Дж.; мгновенные заметки, Аналитическая химия, стр. 182-188.

[1] Ханку, Габриэль; Русу, Аура; Саймон, Бригитта; Мирсия, Элеонора; Гереси, Арпад (2013). «Принципы мицеллярной электрокинетической капиллярной хроматографии, применяемые в фармацевтическом анализе» . Расширенный фармацевтический бюллетень . 3 (1): 1–8. дои : 10.5681/apb.2013.001 . ПМЦ 3846027 . ПМИД 24312804 .

[2] Терабе, С.; Оцука, К.; Итикава, К.; Цучия, А.; Андо, Т. (1984). «Электрокинетическое разделение мицеллярными растворами и открытыми трубчатыми капиллярами». Анальный. Хим . 56 : 111–113. дои : 10.1021/ac00265a031 .

[3] Бейкер, доктор «Капиллярный электрофорез» John Wiley & Sons, Inc.: Нью-Йорк, 1995.

[AC1984_113-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Терабе, С.; Оцука, К.; Итикава, К.; Цучия, А.; Андо, Т. (1984). «Электрокинетическое разделение мицеллярными растворами и открытыми трубчатыми капиллярами». Анальный. Хим . 56 : 113. дои : 10.1021/ac00265a031 .

[Cunico1998-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Кунико, РЛ; Гудин, К.М.; Вер, Т. «Базовая ВЭЖХ и КЭ биомолекул» Биоаналитическая лаборатория Бэй: Ричмонд, Калифорния, 1998 .

[6] Фоли, JP (1990). «Оптимизация мицеллярной электрокинетической хроматографии». Анальный. Хим . 62 (13): 1302–1308. дои : 10.1021/ac00212a019 .

[7] Скуг, Д.А.; Холлер, Ф.Дж.; Ниман Т.А. «Принципы инструментального анализа, 5-е изд.». Издательство Saunders College: Филадельфия, 1998.

[8] Карретеро, AS; Крусес-Бланко, К.; Рамирес, Южная Каролина; Панкорбо, AC; Гутьеррес, А.Ф. (2004). «Применение мицеллярной электрокинетической капиллярной хроматографии для анализа воздействия незаряженных пестицидов на окружающую среду». Дж. Агрик. Пищевая хим . 52 (19): 5791–5795. дои : 10.1021/jf040074k . PMID 15366822 .

[9] Кавацца, А.; Коррадини, К.; Лаурия, А.; Николетти, И. (2000). «Быстрый анализ незаменимых аминокислот и аминокислот с разветвленной цепью в нутрицевтических продуктах методом мицеллярной электрокинетической капиллярной хроматографии». Дж. Агрик. Пищевая хим . 48 (8): 3324–3329. дои : 10.1021/jf991368m . hdl : 11381/2441649 . ПМИД 10956110 .

[10] Родригес, MRA; Карамао, Э.Б.; Арсе, Л.; Риос, А.; Валькарсель, М. (2002). «Определение монотерпеновых углеводородов и спиртов в Majorana hortensis Moench с помощью мицеллярной электрокинетической капиллярной хроматографии». Дж. Агрик. Пищевая хим . 50 (15): 4215–4220. дои : 10.1021/jf011667n . ПМИД 12105948 .

[11] Симмс, П.Дж.; Джеффрис, Коннектикут; Хуанг, Ю.; Чжан, Л.; Аррениус, Т.; Надзан, AM (2001). «Анализ образцов комбинаторной химии методом мицеллярной электрокинетической хроматографии». Дж. Комб. Хим . 3 (5): 427–433. дои : 10.1021/cc000093g . ПМИД 11549360 .

[12] Инжак, Р.; Кочевар, Н.; Крефт, С. (2007). «Прецизионность мицеллярной электрокинетической капиллярной хроматографии при определении семи антибиотиков в фармацевтических препаратах и кормах». Аналитика Химика Акта . 594 (1): 119–127. дои : 10.1016/j.aca.2007.05.003 . ПМИД 17560393 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

v т и Хроматография
программное обеспечение история
Техники	Аффинная хроматография Аргентационная хроматография Колоночная хроматография Вытеснительная хроматография Электрохроматография Газовая хроматография Высокоэффективная жидкостная хроматография Капиллярная электрохроматография Ионная хроматография Мицеллярная электрокинетическая хроматография Нормально-фазовая хроматография Бумажная хроматография Обращенно-фазовая хроматография Эксклюзионная хроматография Тонкослойная хроматография Двумерная хроматография
Методы через дефис	Газовая хроматография-масс-спектрометрия Жидкостная хроматография-масс-спектрометрия Пиролиз–газовая хроматография–масс-спектрометрия
Теория	Константа распределения Дружественное уравнение Индекс удержания Коваца Фактор удержания Уравнение Ван Деемтера
Выдающиеся публикации	Биомедицинская хроматография Журнал хроматографии А Журнал хроматографии B
Категория