Комаров руководство по капиллярному электрофорезу

  1. Электронный научный архив УрФУ
  2. 00. Общеуниверситетские коллекции
  3. Периодические и продолжающиеся издания
  4. Аналитика и контроль

Пожалуйста, используйте этот идентификатор, чтобы цитировать или ссылаться на этот ресурс:
http://hdl.handle.net/10995/57222

Название:  Основы метода капиллярного электрофореза. Аппаратурное оформление и области применения
Авторы:  Комарова, Н. В.
Дата публикации:  2002
Издатель:  Уральский государственный технический университет
Библиографическое описание:  Каменцев Я. С. Основы метода капиллярного электрофореза. Аппаратурное оформление и области применения / Я. С. Каменцев, Н. В. Комарова // Аналитика и контроль. — 2002. — № 1. — С. 13-18.
Аннотация:  Капиллярный электрофорез — относительно новый инструментальный метод анализа Кратко изложены основные принципы, лежащие в основе электрофоретического разделения, представлено аппаратурное оформление, а также показаны области использования метода.
The separation in capillary electrophoresis ICE) is based on |he mobility difference in the presence of electroosmotic flow High efficiency separation speed and low cost are tie major advantages of this new technique. CE is successfully used for the separation of small ions, neutral molecules and large biomolecules.
URI:  http://hdl.handle.net/10995/57222
Источники:  Аналитика и контроль. 2002. № 1
Располагается в коллекциях: Аналитика и контроль

Все ресурсы в архиве электронных ресурсов защищены авторским правом, все права сохранены.

Предложите, как улучшить StudyLib

(Для жалоб на нарушения авторских прав, используйте

другую форму
)

Ваш е-мэйл

Заполните, если хотите получить ответ

Оцените наш проект

1

2

3

4

5


Подборка по базе: Лобзина — руководство по инфекционным болезням — 1.pdf, таблица Лидерство и руководство.docx, элиста москва расстояние — Поиск в Google.pdf, Плашкова конкурсная работа Москва.docx, тест Москва.docx, ПМО от 21.04.2022 г. № 235 РУКОВОДСТВО.pdf, [S2985G и S2965] Руководство по настройке.pdf, Методическое руководство по созданию диаграмм.docx, ТЭУ ЗАЯВКА №1 МОСКВА.docx, ЗФ-95 Головчиц Руководство пользователя Калькулятор.doc


Научный совет Российской академии наук по хроматографии
Руководство
по капиллярному
электрофорезу
Москва 1996 год

1
Книга представляет собой практическое руководство по капиллярному электрофорезу — новому методу анализа, обладающему высокой разрешающей способностью и сочетающему преимущества электрофоретических методов разделения с возможностью автоматизации анализа и простотой количественного расчета, характерного для высокоэффективной жидкостной хроматографии. Быстрота анализа и эффективность разделения в сочетании с широкой областью применения делают капиллярный электрофорез одним из наиболее высокоэффективных аналитических методов.
Материал книги включает основы капиллярного электрофореза как количественного метода анализа сложных биологических смесей, описание аппаратурного оформления метода и некоторые конкретные методики анализа.
В приложении к книге дано краткое описание приборов для капиллярного электрофореза, выпускаемых некоторыми зарубежными и отечественными фирмами.
Книга рассчитана на ученых и специалистов, работающих в области определения состава сложных биологических смесей при анализе объектов окружающей среды, продуктов питания, лекарственных препаратов, в клиническом и токсилогическом анализе.
Перевод: д.х.н. Р.Ш. Вартапетян
Под редакцией д.х.н. А.М.Волощука
Ил.107.Табл. 30.
Рецензент: к.х.н. И.В. Назимов

2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………………………………………………………2
Предисловие …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..4 1. Введение …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….5
2. Основы капиллярного электрофореза (КЭ) ……………………………………………………………………………………………………7 3. Эпектрофоретическое перемещение…………………………………………………………………………………………………………….9 4. Электроосмотический поток (ЭОП) ……………………………………………………………………………………………………………..10 5. Уширение полос…………………………………………………………………………………………………………………………………………15 5.1. Потеря эффективности вследствие диффузии ………………………………………………………………………………………15 5.2. Потеря эффективности в результате температурных эффектов……………………………………………………………..17 5.3 Потеря эффективности в результате электрической дисперсии ………………………………………………………………19 5.4. Адсорбция на стенках …………………………………………………………………………………………………………………………..21 5.5. Перегрузка системы разделения …………………………………………………………………………………………………………..22 5.6. Наложение профилей потока ………………………………………………………………………………………………………………..23 5.7. Резюме………………………………………………………………………………………………………………………………………………..23 6. Аппаратура………………………………………………………………………………………………………………………………………………..24 6.1. Источники напряжения………………………………………………………………………………………………………………………….24 6.2. Капилляры …………………………………………………………………………………………………………………………………………..24
Характеристики капилляра………………………………………………………………………………………………………………………….26
Таблица 7 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….26 6.3. Ввод пробы ………………………………………………………………………………………………………………………………………….27 6.3.1. Ввод пробы давлением………………………………………………………………………………………………………………………27 6.3.3. Электрокинетический ввод пробы……………………………………………………………………………………………………29
Таблица. 10 …………………………………………………………………………………………………………………………………………….29 6.3.4. Делитель пробы……………………………………………………………………………………………………………………………..30 6.3.5. Эффекты обогащения при вводе пробы (стэкинг) …………………………………………………………………………….32 6.4. Термостатирование………………………………………………………………………………………………………………………………34 6.5. Детектирование……………………………………………………………………………………………………………………………………35 6.5.1. Уф-детектирование ………………………………………………………………………………………………………………………..35
Методы концентрирования («стэкинг»-мвтоды) в КЭ………………………………………………………………………………36 6.5.2. Фпуоресцентное детектирование…………………………………………………………………………………………………….39 6.5.3. Прочие методы детектирования………………………………………………………………………………………………………40 6.6. Количественный анализ ……………………………………………………………………………………………………………………….42
Методы детектирования в КЭ ……………………………………………………………………………………………………………………..42
Таблица 13 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..45
Зависимость времени прохождения пиками «окна» детектора от ………………………………………………………………….45
Таблица 14 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..45
Таблица 16 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..47 7. Капиллярный зонный электрофорез (КЗЭ) …………………………………………………………………………………………………..48 7.1. Влияние рН ………………………………………………………………………………………………………………………………………….49 7.2. Влияние концентрации буфера……………………………………………………………………………………………………………..51 7.3. Выбор буфера ……………………………………………………………………………………………………………………………………..51 7.4. Области применения ……………………………………………………………………………………………………………………………51 8. Непрямое Уф-детектирование в КЭ …………………………………………………………………………………………………………….53 8.1. Непрямое Уф-детектирование анионов …………………………………………………………………………………………………53 8.2. Непрямое Уф-детектирование катионов ………………………………………………………………………………………………..58 8.3. Сопоставление методов прямого и непрямого Уф-детектирования …………………………………………………………64 9. Капиллярный зонный электрофорез (КЗЭ) белков ……………………………………………………………………………………….66 9.1. Оптимизация разделения в немодифицированных капиллярах ………………………………………………………………66 9.1.1. Значения рН …………………………………………………………………………………………………………………………………..66 9.1.2. Добавление солей к буферу ……………………………………………………………………………………………………………67 9.1.3. Добавка органического модификатора к буферу ………………………………………………………………………………67 9.1.4. Применение буферных добавок для разделения белков…………………………………………………………………..67
(динамическое наполнение капилляров)…………………………………………………………………………………………………..67 9.2. Использование капилляров с модифицированной поверхностью ……………………………………………………………69 9.2.1. Типы покрытий поверхности в КЭ…………………………………………………………………………………………………….70 9.2.2. Изготовление химически модифицированных капилляров………………………………………………………………..71 9.2.2.1. Предварительная обработка кварцевых капилляров ………………………………………………………………….71 9.2.2.2. Методы покрытия ……………………………………………………………………………………………………………………..71 9.2.3. Характеристики заполненных капилляров в КЭ ………………………………………………………………………………..72 9.3. Обзор важнейших химических покрытий………………………………………………………………………………………………..72 9.3.1. Общепринятые покрытия ………………………………………………………………………………………………………………..72 9.3.1.1. Алкил-силановые покрытия……………………………………………………………………………………………………….72 9.3.1.2. Арилпентафторидные покрытия ………………………………………………………………………………………………..73 9.3.1.3. Гидрофильные гидрокоил- и полиэфирные покрытия …………………………………………………………………74 9.3.1.4. Покрытия на основе белков ………………………………………………………………………………………………………75

3 9.3.2. Полимерные покрытия ……………………………………………………………………………………………………………………75 9.3.2.1. Покрытия на основе линейных полиакриламидов……………………………………………………………………….75 9.3.2.2. Покрытия на основе поли(винилпирролидона)……………………………………………………………………………76 9.3.2.3. Покрытие капилляров поли(этиленимином) ……………………………………………………………………………….77
(нанесение ионных слоев)…………………………………………………………………………………………………………………….77 9.3.2.4. Покрытие капилляров поли(метилглутаматом) …………………………………………………………………………..78 9.3.2.5. Капилляры для ГХ и СКФХ с нанесенным полимером, используемые в КЗ…………………………………..78 9.4. Выводы ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….79 10. Мицеллярная электрокинетическая хроматография …………………………………………………………………………………..80 11. Разделение энантиомеров………………………………………………………………………………………………………………………..88 11.2. Смешанные химические разделяющие системы…………………………………………………………………………………..90 11.3. Капилляры с ЭОП и без него……………………………………………………………………………………………………………….91 11.4. Выбор подходящего LLQ …………………………………………………………………………………………………………………….91 11.5. Оптимизация концентрации ЦД …………………………………………………………………………………………………………..91 11.6. Оптимизация значений рН…………………………………………………………………………………………………………………..93 11.7. Оптимизация фоновых электролитов…………………………………………………………………………………………………..94 11.8. Буферные добавки……………………………………………………………………………………………………………………………..95 12. Капиллярный гепь-эпектрофорез ………………………………………………………………………………………………………………96 12.1. Гели на основе акриламида ………………………………………………………………………………………………………………..96 12.1.1. Поперечносшитые полиакрипамидные гепи……………………………………………………………………………………97 12.1.2. Линейные полиакриамидные цепи. ………………………………………………………………………………………………..98 12.1.3. Полиакриламидный гелевый электрофорез белков с ДДСН ………………………………………………………….101 12.2. Гепи на основе пописахаридов и других полимеров ……………………………………………………………………………102 12.3. Модели миграции биополимеров в полимерных растворах …………………………………………………………………103 13. Изоэлектрическая фокусировка (ИЭФ) в капиллярах ………………………………………………………………………………..105 14. Изотахофорез (ИТФ)……………………………………………………………………………………………………………………………….108 15. Эпектрохроматография (ЭХ)……………………………………………………………………………………………………………………109 16. Перспективы…………………………………………………………………………………………………………………………………………..110
Рекомендуемые книги:………………………………………………………………………………………………………………………..110
Обзорные статьи………………………………………………………………………………………………………………………………..110
Список сокращений, часто встречающихся в тексте:…………………………………………………………………………….111

4
Предисловие
В основу книги положены лекции профессора Саарбрюкенского университета
(Германия) Х.Энгельгардта, предназначенные для специалистов, желающих овладеть капиллярным электрофорезом — новым современным методом анализа сложных смесей.
Книга выпущена в качестве учебного пособия для школы по капиллярному электрофорезу, проводимой для российских ученых и специалистов сотрудниками
Саарбрюкенского университета под руководством проф. X. Энгельгардта в Москве в апреле 1996 года. Программа школы включает практические занятия на приборах некоторых зарубежных фирм. В приложении к «Руководству по капиллярному электрофорезу» приведена информация о фирмах, специализирующихся в выпуске аппаратуры для капиллярного электрофореза: Beckman, BioRad, Cheminst (Dionex,
Gilson), Hewlett Packard, Perkin-Elmer, Termo Separation Products, Waters, Экотехника.
Издание данной книги стало возможным благодаря финансовой поддержке фонда «Фольксваген» ( Германия).
Научный совет РАН по хроматографии выражает искреннюю благодарность проф.
Х.Энгельгардту и его сотрудникам за предоставленные материалы, фонду «Фольксваген» за финансовую поддержку, а также д.х.н. Р.Ш. Вартапетяну, д.х.н. A.M. Волощука, к.х.н.
Л.Н. Коломиец, к.х.н. И.В. Назимову и Р.И.Хамидуллину за подготовку книги «Ру- ководство по капиллярному электрофорезу» к изданию.

5 1. Введение
Такие аналитические методы, как хроматография и электрофорез, находят широкое применение в определении состава сложных биологических смесей при анализе объектов окружающей среды и промышленной продукции.
Методы газовой хроматографии (ГХ) и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) позволяют за короткое время проводить разделение, идентификацию и количественное определение состава сложных смесей. Благодаря сочетанию высокоэффективных разделительных систем с чувствительными, селективными и специфическими детекторами, такими, например, как диодно- матричный детектор (ДМД) в видимой и УФ-областях спектра, масс-спектрометрия и ИК- фурье-спектроскопия (ИКФС) удается надежно идентифицировать отдельные вещества.
Приборное оформление этих методов настолько хорошо развито, что почти всегда удается автоматизировать проведение хроматографических анализов.
Области применения методов ГХ и ВЭЖХ ограничиваются требованиями, предъявляемыми к пробам в каждом из этих аналитических методов. Поэтому ВЭЖХ в настоящее время является наиболее широко распространенным методом разделения с хорошими перспективами на дальнейшее расширение области его применения. (Темпы прироста рынка приборов для ВЭЖХ стабильно превышают 10% в год). Проблемы при применении ВЭЖХ возникают тогда, когда необходимо быстро и с большой эффективностью проанализировать полярные и ионогенные пробы, особенно пробы, обладающие высокой основностью, а также биополимеры. Это — одна из наиболее сложных проблем хроматографии, связанная с использованием стационарных фаз на основе силикагеля. Хотя в последние годы появились фазы, при использовании которых удается решить эти проблемы, для дальнейшего развития аналитических методов разделения ионогеннных веществ необходимо высокое мастерство и глубокое понимание протекающих при этом многообразных сорбционных ионообменных процессов. Фазы на основе чистых органических веществ из-за своей способности к набуханию обладают меньшей эффективностью и ограниченной устойчивостью к давлению по сравнению со стационарными фазами на основе силикагеля. Поэтому неудивительно, что эти фазы до настоящего времени не получили широкого распространения. Хотя в распоряжении исследователей имеются ионообменные фазы как на основе силикагеля, так и на основе полимеров, ионнообменная хроматография также не получила широкого распространения, так как для разделения компонентов неоходима градиентная техника (градиенты рН или ионной силы). Для ионогенных соединений предлагается элекрофоретическая техника разделения.
Заряженные частицы перемещаются в растворе под влиянием электрического поля с различной скоростью. Уже в первой половине нашего столетия для этого явления было введено понятие «электрофорез» или «электрический перенос». Различие скоростей перемещения может быть обусловлено двумя причинами: (а) различные молекулы несут на себе различные заряды и поэтому при наложении электрического поля могут уско- ряться в различной степени; (б) их перемещению препятствует различающееся по величине сопротивление трения. В простейшем случае разделительная среда (раствор электролита) находится в трубке. Из-за отвода Джоулева тепла на практике зачастую наблюдается искажение зон за счет различных плотностей электролита и конвекционных потоков. В случае классического электрофореза применяются гели или полоски бумаги, пропитанные электролитами для того, чтобы уменьшить помехи, вызванные конвекцией, а также чтобы увеличить сопротивление трения макро-молекул с незначительными различиями в зарядах и тем самым усилить эффект разделения.
Использование полиакриламидного гель-электрофореза
(ПААГ-электрофореза) позволяет проводить эффективное разделение молекул ДНК и белков. Благодаря изменению степени сшивания геля может быть оптимизирована производительность разделения. При использовании гель-электрофореза белков, денатурированных додецилсульфатом натрия (ДДСН), возможно непосредственное определение их мо- лекулярной массы. Разделение в этом случае основано исключительно на затруднении миграции пробы через гель (без геля все денатурированные додецилсульфатом натрия белки перемещаются с одинаковой скоростью).
Классический электрофорез (гель-электрофорез или электрофорез на бумаге) имеет две характерные особенности. Во первых, количественный анализ возможен только с

6 помощью измерений в отраженном свете, а в случае белков только по степени их окрашивания, и поэтому часто бывает ошибочным. Во-вторых, падение напряжения при прохождении через гель не может быть выбрано слишком высоким. Степень нагрева возрастает пропорционально напряжению, так что необходимо эффективное охлаждение, чтобы избежать высыхания геля. Время анализа на отрезке геля длиной в
10 см может достигать нескольких часов. В любом случае при гель-электрофорезе воз- можно проводить одновременно большое число разделений на одном геле, при этом производительность сильно увеличивается. В плоскостном варианте метода, кроме того, можно без затруднений проводить двумерные 2D-процессы с использованием различных механизмов разделения. Отметим также высокую разрешающую способность 2D-гель-электрофореза при анализе белков.

7
2. Основы капиллярного электрофореза (КЭ)
Развитие КЭ началось с пионерских работ Миккерса и Эвериртса (конец 70-х годов) и Йортенсона и Лукаса (начало 80-х годов). Быстрое развитие метода было обусловлено двумя решающими усовершенствованиями: во-первых, был существенно уменьшен внутренний диаметр разделительного капилляра; во-вторых, детектирование по электропроводности, пришедшее первоначально из изотахофореза, было заменено на прямое УФ-двтектирование в потоке жидкости. Предпосылкой для дальнейшего развития метода была возможность использования кварцевого капилляра с высокой прозрачностью в ближней УФ-области и с равномерным внутренним диаметром от 50 до 100 мкм. При этом улучшились как разделение, так и возможности детектирования.
С помощью кварцевого капилляра с внутренним диаметром 50-100 мкм удалось достигнуть высокоэффективного разделения белков и дансил-аминокислот, при котором из-за сравнительно большого отношения поверхности к объему было сильно уменьшено влияние мешающей разделению термически индуцированной конвекции.
Применение кварцевого капилляра позволило использовать модифицированный
ВЭЖХ-детектор для определения разделяемых веществ непосредственно в капилляре.
Простота аппаратуры и возросшая потребность в разделении биомолекул привели во второй половине 80-х годов к повышенному интересу к данному методу.
Наряду с КЗЭ, при котором удается осуществить разделение только

  • Авторы
  • Резюме
  • Файлы
  • Ключевые слова
  • Литература


Хомов Ю.А.

1

Фомин А.Н.

2


1 Пермская государственная фармацевтическая академия

2 Ярославская государственная медицинская академия

Метод капиллярного электрофореза является одним из наиболее перспективных и находит все более широкое применение в зарубежной и отечественной аналитической практике, в том числе в анализе лекарственных веществ с целью идентификации и количественного определения нативного вещества и его метаболитов в биологических средах. В статье на основе литературных данных изложены принципы и терминология капиллярного электрофореза, дается оценка метода и область применения. Используются преимущественно кварцевые капилляры и спектрофотометрическое детектирование в УФ-области. Однако находит применение и электрохимическое детектирование: амперометрические и вольтамперометрические детекторы; масс-спектроскопия, лазерная флюоресценция. Капиллярный электрофорез применяется и для определения нелетучих примесей в лекарственных веществах и составляет конкуренцию методу ВЭЖХ, отличаясь очень высокой эффективностью и, сводя к минимуму размытие пиков. Увеличение количества публикаций в отечественных научных журналах служит подтверждением значимости метода капиллярного электрофореза.

капиллярный электрофорез

принципы

оценка метода

область применения

детектирование

1. Глазков И. Н. Определение органических примесей в фармацевтических препаратах / И. Н.Глазков, Н. Л.Бочкарёва, И. А.Ревельский // Журн. аналит. химии. — 2005. — №2. — С. 124-136.

2. Идентификация ряда азотсодержащих соединений основного характера в присутствии соэкстрактивных веществ мочи и крови методом капиллярного электрофореза / А. Н. Фомин [и др.] // Хим.-фармац. журн. — 2010. — №9. — С. 46-48.

3. Использование метода капиллярного электрофореза для изучения фармакокинетики бутоконазола нитрата / С. П. Сенченко [и др.] // Хим.-фармац. журн. — 2009. — №11. — С.7-10.

4. Каменцев Я. С. Основы метода капиллярного электрофореза. Аппаратурное оформление в области применения / Я. С. Каменцев, Н. В. Комарова // Журн. «Аналитика и контроль». — 2002. Т.6. — №1. — С. 13-18.

5. Каменцев Я. С. Возможности метода капиллярного электрофореза для контроля качества питьевых, поверхностных, сточных и технологических вод / Я. С. Каменцев, Н. В. Комарова, А. А. Корашенников // ЭКВАТЭК-2002: тезисы докл. 5-го Международного конгресса (Москва, 4-7 июня 2002 г.). — Москва, 2002. — С. 608-610.

6. Комарова Н. В. Практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза «Капель». — Санкт-Петербург: ООО «Веда», 2006. — 212 с.

7. Ларская К. С. Разработка способов анализа бутоконазола нитрата в лекарственном препарате и биологических жидкостях: Автореф. дис… канд. фарм. наук. — Пятигорск, 2012. — 23 с.

8. Фомин А. Н. Идентификация артикаина и бупивакаина методом капиллярного электрофореза / А. Н. Фомин, А. В. Шпак, А. В. Смирнова// Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. — М., 2010. — №7. — С. 68 — 72.

9. Фомин А. Н. Экспрессный вариант определения доксициклина в моче методом капиллярного электрофореза / А. Н. Фомин, Ю. А. Хомов// Современные проблемы науки и образования. — 2012. — № 4; URL: www.science-education.ru/104-6464 (дата обращения: 10.07.2012).

10. Черноглазов В. Н. Развитие капиллярного электрофореза и его аппаратурного оформления / В. Н. Черноглазов, П. Н. Нестеренко // Рос. хим. журн. — 1996. — №1. — С. 100-110.

11. Юрьев А. В. Применение метода капиллярного электрофореза при анализе фармпрепаратов// Актуальные проблемы аналитической химии: тезисы. докл. Всерос. конф. (Москва, 11-15 марта 2002 г.). — М., 2002. — С. 107-108.

12. Adsorbtion-voltammetric determination of guanine, guanosine, adenine and adenosine with capillary zone electrophoresisseparation / J. Wenrui [et al] // Anal. chim. acta. — 1997. — №3. — P. 269-274.

13. Aquoes and non-aquoes capillary electrophoresis of pharmaceutical amines / G.Annabel [et al. // Pharm.andPharmacol. Commun. — 1998. — №4. — P. 189-192.

14. Capillary electrophoresis: A powerfullmicroanalitical technique for biologically active molecules /J.P.Landers [et al.] // Biotechniques. — 1993. — Vol. 14, 1. — P. 98-111.

15. Capillary zone electrophoretic separation and determination of imidazolic antifungal drugs./A. J. Arranz [et al.] // Chromatogr A. — 2000. — Vol. 25, №871(1-2). — Р.399-402.

16. Comparison of capillary zone electrophoresis and high performance liquid chromatography methods for quantitative determination of ketoconazole in drug formulations./ I. Velikinac [et al.] // Farmaco. — 2004. — Vol. 59, № 5. — P. 419-424.

17. Credo, A. L. Optimization of the separate of a group of antifungals by capillary zone electrophoresis/ A. L. Credo, M. L. Marina, J. L. Lavandera.// J. of Chromatography A. — 2001. -Vol. 917, № 1-2. — P. 337-345.

18. Determination of clotrimazole in mice plasma by capillary electrophoresis./ F. Wienen [et al.] // J. of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. — 2003. — Vol. 30, № 6. — P. 1879-1887.

19. Determination of fenticonazole and its impurities by capillary electrophoresis and high performance liquid chromatography / M. Giovanna Quaglia [et al.]// J. of High Resolution Chromatography. — 2001. -Vol. 24, № 5. — P. 392-396.

20. Determination of allopurinol and its active metabolite oxypurinol by capillary electrophoresis with end-column amperometric detection / X. Sun [et al.] // Anal. chim. acta. — 2001. — №1. — P. 121-128.

21. Development and validation of a method for quantitative determination of econazole nitrate in cream formulation by capillary zone electrophoresis./ A. A. Gaona-Galdos [et al.]// J. of Chromatography A. — 2008. — Vol.1192, № 2. — P. 301-305.

22. End-column amperometric detection of 5-fluoruraacil by capillary zone electrophoresis with a carbon fiber microelectrode / Y.Tanyan [et al.] // Anal. lett. — 1999. — №6. — P. 1109-1119.

23. End-column electrochemical detection for aromatic amines with high performance capillary electrophoresis / X.Huang [et al.] // Electroanalisis. — 1999. — №13. — P. 969-972.

24. Fan B. Determination of lamivudine (didanosine)saquinavir in human serum using capillary zone electrophoresis // J. Liq. Chromatogr. andRelat. Technol. — 2002. — №2. — P. 241-249.

25. JianilCai. Elucidation of LSD in vitro metabolism by liquid chromatography and capillary electrophoresis coupled with tandem mass spectrometry // J. Anal. Toxicol. — 1996. — Vol. 20, 1. — P. 27-37.

26. Jin W. Determination of adenine and guanine by capillary electrophoresis with end-column amperometric detection at a carbon fiber microdisk array electrode /W. Jin, H. Wie, X. Zhao// Electroanalysis. — 1997. — № 10. — P. 770-774.

27. Hempel, G. Direct determination of zolpidem and its main metabolites in urine using capillary electrophoresis with laser-induced fluorescence detection / G. Hempel, G. Blaschke // J. of Chromatography. — 1996. — Vol. 675. — P. 131-137.

28. Identification and quantitation of cis-ketoconazole impurity by capillary zone electrophoresis mass spectrometry / M. Castro-Puyana [et al.] // J. of Chromatography A. — 2006. -Vol. 1114, № 1. — P. 170-177.

29. Li J. Simultaneous determination of ethamsylate, tramadol and lidocaine in human urine by capillary electrophoresis with electrocheminescence detection / J.Li, H.Ju // Electrophoresis. — 2006. — №27. — P. 3467-3474.

30. Pandeeswaran, M. Electronic, Raman and FT-IR spectral investigations of the charge transfer interactions between ketoconazole and povidone drugs with iodine/M. Pandeeswaran, K.P. Elango// SpectrochimicaActa Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. — 2009. — Vol. 72, №4. — P. 789-795.

31. Validation and application of capillary electrophoresis for the analysis of lidocaine in a skin tape stripping study /Z.Chik [et al.] // Biomed. Chromatogr. — 2007. — №21. — P. 775-779.

Метод анализа — капиллярный электрофорез — на сегодняшний день является одним из наиболее перспективных и высокоэффективных методов разделения и анализа сложных смесей на составляющие компоненты и находит всё более широкое применение — особенно в зарубежной аналитической практике, в том числе и лекарственных средств [4, 10, 14, 24]. Метод характеризуется экспрессностью, микрообъемами анализируемого раствора, отсутствием колонки и твёрдого сорбента, проблем с его «старением» (в отличие от ВЭЖХ), физической и химической деструкции и любого неспецифического связывания с ним компонентов пробы, а также практически не требуется органических растворителей [5, 11].

Метод капиллярного электрофореза (КЭФ) основан на разделении заряженных компонентов сложной смеси в кварцевом капилляре под действием приложенного электрического поля за счёт подачи высокого напряжения к концам капилляра.

Наиболее распространёнными вариантами метода КЭФ являются: капиллярный зонный электрофорез (КЗЭ) и мицеллярная электрокинетическая хроматография (МЭКХ).

КЗЭ — метод разделения, реализуемый в капиллярах и основанный на различии в электрокинетических подвижностях заряженных частиц как в водных, так и в неводных электролитах.

МЭКХ — вариант капиллярного электрофореза, который позволяет проводить разделение соединений ионного и нейтрального характера при использовании поверхностно-активных веществ (ПАВ). Разделение электронейтральных соединений осуществляется благодаря введению в состав ведущего электролита поверхностно-активных веществ  — мицеллообразователей. Чаще всего используют анионный ПАВ (например, додецилсульфат натрия — ДДСН) в концентрациях, превышающих критическую концентрацию мицелообразования, что приводит к формированию так называемой «псевдостационарной фазы», и аналиты распределяются между мицеллой и буферным электролитом согласно их гидрофобности.

Термины. Учитывая основной принцип разделения в КЭФ — электромиграционный, была сформирована собственная терминологическая база метода капиллярного электрофореза, которая с 2002 г. рекомендована к использованию ИЮПАК, а также — лежит в основе «Практического руководства по использованию систем капиллярного электрофореза «Капель» [6]. Основные из них:

  • Время миграции (tм) — время, необходимое компоненту для прохождения им эффективной длины капилляра (Lэфф) от зоны ввода пробы (начала капилляра) до зоны детектирования;
  • Электроосмотический поток ЭОП — течение жидкости в капилляре под действием приложенного электрического поля. Время, необходимое жидкости для преодоления эффективной длины капилляра вследствие возникающего ЭОП, называют временем ЭОП (tэоп) и экспериментально определяют из электрофореграммы по времени миграции нейтрального компонента — маркераЭОП.
  • Подвижность ЭОП (μэоп) — представляет собой отношение скорости ЭОП к напряженности электрического поля. Скорость ЭОП положительна при направлении движения жидкости от входного участка капилляра к детектору и отрицательна при обратном направлении. В свою очередь, скорость ЭОП вычисляют по формуле:

νэоп=  Lэфф / tэоп.

Напряженность электрического поля находят по отношению приложенной разности потенциалов (U) к общей длине капилляра (Lобщ). Таким образом, подвижность ЭОП вычисляют из экспериментальных данных по формуле: μэоп = Lобщ х Lэфф / tэоп х U.

При расчете подвижностей длину капилляра выражают в сантиметрах, время миграции в секундах, а разность потенциалов в вольтах. Время миграции как параметр качественного анализа принято выражать в минутах.

  • Электрофоретическая подвижность частицы (μэф) — по аналогии с предыдущей величиной представляет собой следующее отношение:

μэф = Lобщ х Lэфф / tм х U.

В отличие от μэоп электрофоретическую подвижность частицы нельзя определить непосредственно из электрофореграммы, поэтому из результатов эксперимента находят общую подвижность, которая выражается (при положительной скорости ЭОП) в виде следующей формулы:

μобщ = μэоп + μэф

Определив из эксперимента μобщ и μэоп, находят μэф.

Эффективность разделения. Метод капиллярного электрофореза характеризуется высокой эффективностью (более сотни тысяч теоретических тарелок). Это объясняется прежде всего уникальным свойством ЭОП в кварцевом капилляре, который заключается в формировании плоского профиля потока (в отличие от параболического в ВЭЖХ), не вызывающий при движении зон компонентов практически их уширения. Очень высокая эффективность разделения позволяет широко применять метод для выявления не только близких по строению веществ (белков, пептидов, аминокислот, наркотиков, витаминов, красителей и др.), но и для контроля качества, технологического контроля, идентификации лекарственных препаратов, исследования фармакокинетики [3, 16, 19, 30].

Эффективность, выраженная числом теоретических тарелок, может быть определена непосредственно из электрофореграммы.

К снижению эффективности могут привести ряд факторов: увеличение зоны вводимой пробы (определяемая длительность ввода); образование температурного градиента (за счёт разницы температуры в центре капилляра и на внутренней стенке капилляра). Возникающий вследствие этого градиент вязкости приводит к тому, что вещество у стенки перемещается медленнее, чем в центре, что вызывает уширение полос и снижение эффективности; адсорбция на стенках капилляра, приводящая к искажению формы пиков (появление хвостов), и другие факторы. Все эти параметры управляются путём создания оптимальной схемы разделения.

Чувствительность метода. Основным способом детектирования в системах капиллярного электрофореза («Капель — 103 Р», «Капель — 104 Т», «Капель — 103 РТ», «Капель — 104 М», «Капель — 105», «Капель — 105 М») отечественного производителя — фирмы «Люмекс», является фотометрический [6].

Особенностью фотометрического детектирования разделённых аналитов в условиях кварцевого капилляра является малая толщина слоя (что обусловлено внутренним диаметром капилляра), а также — введением очень малых объёмов проб (~2-10 нл).

Чувствительность метода КЭФ с УФ-детектированием может быть существенно повышена за счёт концентрирования образца непосредственно в капилляре. Одним из наиболее общих подходов к увеличению концентрационной чувствительности в КЭФ является приём стекинга. Концентрирование образца происходит, когда ионы аналитов пересекают границу, которая отделяет зону низкой проводимости раствора и высокой — ведущего электролита. В случае если проба образца имеет значительно более низкую проводимость (за счёт разбавления водой или буфером), чем ведущий электролит, в зоне образца возникает относительно высокое электрическое поле. Аналиты внутри зоны образца движутся с более высокой скоростью, и, замедляясь на границе с зоной ведущего электролита, концентрируются. Стекинг образца применяется только к заряженным аналитам.

Чувствительность метода КЭФ с УФ-детектированием может быть также повышена за счет увеличения длины оптического пути при использовании капилляров с расширенным световым путем. Существует несколько способов: зону детектирования выполняют в форме пузырька, возрастание чувствительности в 3-5 раз; используют капилляры Z-формы, увеличение чувствительности в 20-40 раз.

Важной задачей любого сепарационного метода является селективность разделения компонентов пробы. Повышение селективности разделения в КЭФ может быть обеспечено за счёт изменения рН ведущего электролита, изменения напряжения, температурного режима в системе, введения в состав буферного раствора макроциклов, органических растворителей и др.

Применение метода капиллярного электрофореза при аналитических исследованиях.

Капиллярный электрофорез как новый и быстро развивающийся метод широко применяется в аналитической практике лекарственных средств, в том числе и в биологических средах с целью идентификации и количественного анализа [15, 17, 18, 31]. Используются преимущественно кварцевые капилляры и УФ-детекторы [9]. Однако находят применение в зарубежной практике и электрохимическое детектирование [23, 29], амперометрические детекторы типа «отражающая стенка» с электродами из углеродного волокна, меди [20, 22, 26], вольтамперометрические детекторы [12], а также масс-спектроскопия [25, 28], лазерная флюоресценция [27].

Капиллярный электрофорез применяется и при определении нелетучих примесей [1, 21, 28] в лекарственных веществах и составляет конкуренцию методу ВЭЖХ, отличаясь очень высокой эффективностью и сводя к минимуму размытие пиков. Как правило, метод используется для анализа водных растворов (буферные растворы), с добавлением ПАВ, либо не содержащих ПАВ [11]. В отдельных работах показаны возможности использования неводного капиллярного электрофореза [13].

Ряд сведений об использовании капиллярного электрофореза отмечен в отечественной литературе. Работы такого типа в существенной степени инициированы созданием отечественных систем капиллярного электрофореза «Капель».

Использование сепарационного метода анализа позволяет эффективно решать вопросы стандартизации лекарственных препаратов сложного состава. Была изучена возможность применения капиллярного электрофореза для качественного обнаружения и количественного определения бутоконазола нитрата в лекарственном препарате и биологических жидкостях. Проведена сравнительная оценка фармакокинетических параметров, противогрибковой активности и мукоадгезивных свойств бутоконазола нитрата. Методика использована для изучения накопления бутоконазола в сыворотке крови [7].

Проведено изучение возможности анализа доксициклина в моче капиллярным электрофорезом с использованием отечественного прибора «Нанофор-1». Методика характеризуется высокой воспроизводимостью и достаточной чувствительностью (граница обнаружения — 5 мкг/мл мочи) [9].

Фоминым А. Н. с соавторами показана возможность идентификации ряда азотсодержащих соединений основного характера в присутствии соэкстрактивных веществ мочи и крови методом капиллярного электрофореза «Капель-105» по электрофоретическим спектрам. Установлено, что на количественные характеристики исследуемых соединений не оказывают существенного влияния компоненты мочи и крови [2, 8].

Возрастание количества публикаций в отечественной литературе отражает актуальность и значимость метода КЭФ в аналитической практике.

Рецензенты:

  • Михалев А. И., д. фарм. н., профессор, зав. кафедрой биологической химии, ГБОУ ВПО ПГФА Минздравсоцразвития, г. Пермь.
  • Михайловский А. Г., д. фарм. н., доцент, зав. кафедрой неорганической химии, ГБОУ ВПО ПГФА Минздравсоцразвития, г. Пермь.

Библиографическая ссылка

Хомов Ю.А., Фомин А.Н. КАПИЛЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРОФОРЕЗ КАК ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 5.
;

URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=6775 (дата обращения: 23.04.2023).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза «Капель»

 

Вышла в свет книга Н.В.Комаровой и Я.С.Каменцева «Практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза «Капель».

Книга представляет собой практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза «Капель», первых и единственных серийно выпускаемых в России приборов для реализации различных вариантов современного инструментального метода — капиллярного электрофореза.

Материал книги включает физико-химические основы метода, его аналитические возможности, описание аппаратуры. На примере методик, разработанных специалистами компании «Люмэкс», описаны стратегии разработок с указанием методических особенностей и практических рекомендаций.

Значительное место в руководстве отведено примерам использования метода капиллярного электрофореза в различных областях. Особое внимание уделено вопросам подготовки капилляра и оценке его работоспособности.

Книга написана ведущими специалистами по капиллярному электрофорезу компании «Люмэкс» с привлечением материалов, наработанных пользователями систем капиллярного электрофореза «Капель» в нашей стране
и за рубежом.

Книга предназначена, в первую очередь, для инженеров-химиков и лаборантов аналитических лабораторий, только приступающих к изучению или уже использующих в своей ежедневной практике приборы серии «Капель» и разработанные для них методики. Она может быть полезна также исследователям и специалистам, областью интересов которых являются методы разделения и их применение для анализа объектов окружающей среды, пищевых продуктов, лекарственных препаратов, биопроб и т. д.; а также тем, кто занят поиском новых областей использования метода капиллярного электрофореза.

Скачать книгу (1,67 MB pdf)

Подписаться на новости

© ООО «Люмэкс-маркетинг» 2001 –

Если
в капилляр введена проба, то она потоком
жидкости переносится к детектору. Те
ионы, которые отличаются от ионов
ведущего электролита, мигрируют под
действием электрического поля во взаимно
противоположных направлениях, причем
скорости миграции будут специфичны для
каждого сорта ионов.

  1. Каменцев
    Я.С., Комарова Н.В.

    Капиллярный
    электрофорез. Аппаратурное оформление
    и области применения Партнеры
    и конкуренты. 2002. № 1. С. 12–15.

  2. Каменцев
    Я.С., Комарова Н.В.

    Основы
    метода капиллярного электрофореза:
    Аппаратурное оформление и области
    применения Аналитика
    и контроль. 2002. Т. 6. № 1. С. 13–18.

  3. Комарова
    Н.В., Каменцев Я.С.

    Практическое
    руководство по использованию систем
    капиллярного электрофореза «Капель»
    СПб.:
    ООО «Веда», 2008. — 212 с.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Симбикорт турбухалер инструкция по применению цена отзывы аналоги ингалятор
  • Руководство для ловцов сновидений
  • Руководство по эксплуатации уаз 390902
  • Раствор цитраля инструкция по применению детям
  • Стиральная машина аристон ai 858 стх инструкция