Мицеллярная электрокинетическая хроматография - Micellar electrokinetic chromatography

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

Мицеллярная электрокинетическая хроматография ( MEKC ) - это метод хроматографии , используемый в аналитической химии . Это модификация капиллярного электрофореза (КЭ), расширяющая его функциональность до нейтральных аналитов, где образцы разделяются путем дифференциального разделения между мицеллами (псевдостационарная фаза) и окружающим водным буферным раствором (подвижная фаза).

Основные методы настройки и обнаружения, используемые для MEKC, такие же, как и в CE. Разница в том, что раствор содержит поверхностно-активное вещество в концентрации , превышающей критическую концентрацию мицелл (ККМ). Выше этой концентрации мономеры ПАВ находятся в равновесии с мицеллами.

В большинстве случаев MEKC выполняется 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 SDS приводит к тому, что поверхностно-активное вещество и мицеллы обладают электрофоретической подвижностью , противоположной направлению сильного электроосмотического потока . В результате мономеры и мицеллы поверхностно-активного вещества мигрируют довольно медленно, хотя их суммарное движение все еще направлено к катоду . Во время разделения MEKC, аналитов распределяются между гидрофобной внутренней части мицеллы , и гидрофильное буферного раствора , как показано на рисунке 1 .

Аналиты, которые нерастворимы внутри мицелл, должны мигрировать со скоростью электроосмотического потока и обнаруживаться во время удерживания буфера . Аналиты , что солюбилизации полностью внутри мицелл (аналиты, которые сильно гидрофобные) должны мигрировать со скоростью мицелл, и элюирование в конечный момент времени элюирования, . ${\ displaystyle u_ {o}}$${\ displaystyle t_ {M}}$${\ displaystyle u_ {c}}$${\ displaystyle t_ {c}}$

Теория

Скорость мицелл определяется:

${\ displaystyle u_ {c} = u_ {p} + u_ {o}}$

где - электрофоретическая скорость мицеллы. ${\ displaystyle u_ {p}}$

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

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

где - общее количество молей растворенного вещества в мицелле, а - общее количество молей в водной фазе. В таком случае время удерживания растворенного вещества должно быть в пределах: ${\ displaystyle n_ {c}}$${\ displaystyle n_ {w}}$

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

Заряженные аналиты имеют более сложное взаимодействие в капилляре, поскольку они проявляют электрофоретическую подвижность, участвуют в электростатических взаимодействиях с мицеллой и участвуют в гидрофобном разделении.

Доля образца в водной фазе, определяется как: ${\ displaystyle R}$

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

где - скорость миграции растворенного вещества. Значение также можно выразить через коэффициент мощности: ${\ displaystyle u_ {s}}$${\ displaystyle R}$

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

Используя соотношение между скоростью, длиной трубки от конца впрыска до ячейки детектора ( ) и временем удерживания , и , можно сформулировать соотношение между коэффициентом емкости и временем удерживания: ${\ displaystyle L}$${\ displaystyle u_ {o} = L / t_ {M}}$${\ displaystyle u_ {c} = L / t_ {c}}$${\ displaystyle u_ {s} = L / t_ {r}}$

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

Дополнительный член в скобках учитывает частичную подвижность гидрофобной фазы в MEKC. Это уравнение похоже на выражение, полученное в традиционной хроматографии с уплотненным слоем : ${\ displaystyle k ^ {1}}$

${\ Displaystyle к = {\ гидроразрыва {t_ {r} -t_ {M}} {t_ {M}}}}$

Перегруппировав предыдущее уравнение, можно записать выражение для коэффициента удерживания:

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

Из этого уравнения можно заметить , что все аналиты , что разбиение сильно в мицеллярной фазе (где , по существу , ∞) мигрирует в то же самое время, . В обычной хроматографии разделение подобных соединений может быть улучшено градиентным элюированием. Однако в MEKC необходимо использовать методы для расширения диапазона элюирования для отделения прочно удерживаемых аналитов. ${\ displaystyle k ^ {1}}$${\ displaystyle t_ {c}}$

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, которые уменьшают и улучшают разрешение аналитов, которые элюируются вместе с мицеллярной фазой. Однако эти агенты могут изменять уровень EOF. Циклодекстрины - это циклические полисахариды, которые образуют комплексы включения, которые могут вызывать конкурентное гидрофобное разделение аналита. Поскольку комплексы аналит-циклодекстрин нейтральны, они будут перемещаться к катоду с более высокой скоростью, чем у отрицательно заряженных мицелл. Смешанные мицеллярные системы, такие как система, образованная объединением SDS с неионным поверхностно-активным веществом Brij-35, также могут быть использованы для изменения селективности MEKC. ${\ displaystyle t_ {M}}$${\ displaystyle k ^ {1}}$

Приложения

Простота и эффективность MEKC сделали его привлекательным методом для множества приложений. Дальнейшие улучшения селективности MEKC могут быть сделаны путем добавления в систему хиральных селекторов или хиральных поверхностно-активных веществ. К сожалению, этот метод не подходит для анализа белков, поскольку белки обычно слишком велики для разделения на мицеллы поверхностно-активного вещества и имеют тенденцию связываться с мономерами поверхностно-активного вещества с образованием комплексов SDS-белок.

Недавние применения MEKC включают анализ незаряженных пестицидов , незаменимых аминокислот и аминокислот с разветвленной цепью в нутрицевтических продуктах, содержания углеводородов и спирта в траве майорана .

MEKC также был нацелен на возможность 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 образцам и растворителям, 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 с хорошим разрешением для всех компонентов, чтобы предоставить химикам полезную информацию. Введение поверхностно-активного вещества в традиционные приборы для капиллярного электрофореза резко расширило диапазон аналитов, которые можно разделить с помощью капиллярного электрофореза.

MEKC также может использоваться для повседневного контроля качества антибиотиков в фармацевтических препаратах или кормах.

использованная литература

Источники

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