QUO VADIS KAPALINOVÁ CHROMATOGRAFIE?

Význam tématu

Kapalinová chromatografie představuje jeden z klíčových nástrojů pro oddělení a analýzu komplexních směsí v biochemii, farmacii, potravinářství či environmentálních vědách. Díky neustálému vývoji separačních systémů umožňuje zvyšovat rychlost i účinnost separací, což je zásadní pro analýzu rostoucích objemů a složitosti vzorků.

Cíle a přehled článku

Článek shrnuje historický vývoj kapalinové chromatografie od jejích počátků u M. S. Cvetě až po nejnovější trendy v podobě monolitických a 3D tištěných kolon. Autor vychází ze zásadních milníků v podobě zásluh Arhera Martina, Roberta Syngeho, C. Horvátha či S. Lipskyho a reflektuje současné směry i výzvy do budoucna.

Použitá metodika a instrumentace

Ve výkladu jsou popisovány principy vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC) včetně ultravysoce účinné (UHPLC) a chromatografie se superkritickým CO₂ (SFC). Zmiňují se kolony plněné neporézními, porézními i povrchově porézními částicemi, monolitické struktury a kapilární formáty, dále přístroje s vysokotlakými čerpadly a elektronickou kontrolou tlaku.

Hlavní výsledky a diskuse

Vývoj směroval k neustálému zmenšování velikosti částic stacionární fáze (ze stovek mikrometrů až k <1 μm) a zavádění jádrově porézních i monolitických kolon. Ukázalo se, že menší difuzní vzdálenosti a konvekční transport významně zkracují doby analýzy a zvyšují účinnost až na stovky tisíc teoretických pater na metr. Dále se diskutují dvou- a třídimenzionální separace a experimentální nasazení 3D tištěných zařízení pro chromatografické nanostruktury.

Přínosy a praktické využití metody

• Zrychlení analýz biologických vzorků v proteomice a metabolomice
• Zlepšení rozlišení při kontrole kvality potravin a životního prostředí
• Snížení spotřeby rozpouštědel a energetických nároků díky SFC a menším průměrům kapilár

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další růst požadavků na separaci extrémně komplexních směsí, integrace více chromatografických dimenzí a rychlých detekčních systémů. Perspektivními směry jsou 3D tištěné monolitické a kapilární kolony s optimalizovanými geometriemi, dále zdokonalení SFC a masivnější nasazení ultraširokopřenosových nanotechnologií.

Závěr

Kapalinová chromatografie prochází za více než sto let vývoje stálou transformací od jednoduchých pigmentových separací ke špičkovým multidimenzionálním a 3D strukturám. Budoucnost slibuje další inovace v oblasti materiálů, formátů kolon i přístrojové techniky, které umožní řešit stále složitější analytické úlohy.

Reference

• Tswett M. S.: Ber. Deutch. Botan. Ges. 24, 384 (1906).
• Martin A. J. P., Synge R. L. M.: Biochem. J. 35, 1358 (1941).
• Horváth C. G., Lipsky S. R.: Nature 211, 748 (1966).
• Svec F., Tennikova T. B., Deyl Z.: Monolithic materials: preparation, properties, and applications. Elsevier, Amsterdam 2003.
• Davydova E., Schoenmakers P. J., Vivo-Truyols G.: J. Chromatogr. A 1271, 137 (2013).
• MacNair J. E., Lewis K. C., Jorgenson J. W.: Anal. Chem. 69, 983 (1997).
• Wei B., Rogers B. J., Wirth M. J.: J. Am. Chem. Soc. 134, 10780 (2012).
• Xiang P., Yang Y., Zhao Z., Chen M., Liu S.: Anal. Chem. 91, 10738 (2019).
• Mal'tsev V. G., Nasledov D. G., Trushin S. A., Tennikova T. B., Vinogradova L. V., Volokitina I. N., Zgonnik V. N., Belenkii B. G.: J. High Resolut. Chromatogr. 13, 185 (1990).
• Tennikova T. B., Svec F., Belenkii B. G.: J. Liquid Chromatogr. 13, 63 (1990).
• Svec F.: Chem. Listy 98, 232 (2004).
• Patel D. C., Wahab M. F., O’Haver T. C., Armstrong D. W.: Anal. Chem. 90, 3349 (2018).
• Fekete S., Murisier A., Nguyen J. M., Bolton M. J., Belanger J., Beck A., Veuthey J.-L., Wyndham K., Lauber M. A., Guillarme D.: Anal. Chem. 93, 1285 (2021).
• He B., Tait N., Regnier F. E.: Anal. Chem. 70, 3790 (1998).
• DeMalsche W., Eghbali H., Clicq D., Vangelooven J., Gardeniers H., Desmet G.: Anal. Chem. 79, 5915 (2007).
• Broeckhoven K., Desmet G.: Anal. Chem. 93, 257 (2021).
• Urban J.: J. Sep. Sci. 43, 1628 (2020).