Диссертация (1150303), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Вероятно, при использовании таких полимеров модификациякапилляра лпроисходит за счет взаимодействия функциональных групп с силанольнымигидроксильными группами поверхности капилляра, при этом в толщу растворанаправлены гидрофобные перфторированные цепи полимера.Однако полимеры ФП-СONEt2 и ФП-NEt2 могут выступать в качестве катионныхмицеллоподобных псевдостационарных фаз для разделения аналитов в условияхположительной полярности (ввод образца со стороны анода) в кислой среде, чтоподтверждено нами при анализе смеси стероидных гормонов.151Таблица 3.6. Сопоставление результатов электрофоретического разделения белков(лизоцим, альбумин, миоглобин) на монолитных колонках и при введении в фоновый электролитполимера ФП-SO2NH2 .Контролируемый параметрКЗЭПолые колонки (КЭХ)метакр.
[248]ФП-SO2NH2Эффективность×103 (т.т./м)6÷205690÷250ПО, мкг/мл50050-10010-20Время анализа, мин6612Фактор селективности (α)1,00÷1,301,031,05Воспроизводимость параметровмиграции (RSD, %)2,80,50,5Введение полимера с функциональными N,N-диэтилкарбамидными группами (4мг/мл) в фоновый электролит обеспечило разделениелишь четырех из пятиопределяемых стероидных гормонов (кортизол и кортизон – без разделения). Ввестиполимер в большей концентрации не удалось из-за его низкой растворимости в растворебуферного электролита даже с 25% (объемн.) добавкой ацетонитрила.Полимер с терминальными амино-группами обладает существенно большейрастворимостью в кислых средах, что обусловлено большей основностью амино- группыпо сравнению с карбамидной. Применение раствора полимера ФП-NEt2 в той жеконцентрации (4 мг/мл) привело к полному разделению смеси стероидных гормонов(рис.3.18),чтообъясняетсяспособностьютакихполимеровобразовыватьмицеллоподобные пседвостационарные фазы в кислой среде.Рис.
3.18. Электрофореграммы смеси стероидных гормонов(1 – 11-дезоксикортикостерон, 2 – 11-дезоксикортизол, 3 – кортикостерон, 4 – кортизон, 5 –кортизол).Условия: 30 мМ фосфатный буферный раствор (рН 2), 15% ацетонитрил: А- 4 мг/млФП-СONEt2; Б - 4 мг/мл ФП-NEt2. Гидродинамический ввод пробы 30 мбар, 2 с. Капилляр: Lэфф/Lобщ = 50/60 см, внутренний диаметр = 75 мкм; +20 кВ152При рН фонового электролита 9 стенки кварцевого капилляра заряженыотрицательно, и фторполимеры с анионными терминальными группами выполняютфункции псевдостационарных фаз, способствуя разделению стероидных гормонов.Использование 0,4 мМ раствора сополимера ФП-SO3-N(Et)4+ в фоновом электролитепривело к полному разделению смеси стероидных гормонов за 7 мин (рис.3.20 A); вслучае сополимера ФП-СОО-К+ достигнута большая селективность разделения принезначительном увеличении времени анализа (рис.
3.19.).Селективность разделения стероидных гормонов повышалась при увеличенииконцентрации фторполимера ФП-СОО-К+ от 0,23 мМ до 0,68 мМ, при этом достигаемыезначения факторов селективности (α) выше, чем в случае фторполимера ФП-SO3-N(Et)4+(табл.3.8).Немаловажнымкарбоксилатнымигруппамиявляетсяиследующеесинтезируетсягораздообстоятельство:проще,чемполимерсФП-SO3-N(Et)4+:фтормономер для ФП-СОО-К+ (перфтораллилфторсульфат) получают в одну стадию, в товремя какисходный мономер длясинтезаФП-SO3-N(Et)4+ требует пяти стадий(прилож.6).
Это в сочетании с достигаемой большей селективностью разделениястероидных гормонов делает фторполимер ФП-СОО-К+ более предпочтительным.Значения эффективностей составили ~ (200 – 320)×103 т.т./м.Рис. 3.19. Электрофореграмма смеси стероидных гормонов. ФП-СОО-К(24 мг/мл) в 15 мМ боратном буферном растворе (рН = 10,0), 15% СН3СN. Условия:гидродинамический ввод пробы 60 мбар, 2 с.
Капилляр: Lэфф/L общ = 50/60 см, внутренний диаметр= 75 мкм; +20 кВ [252].Таблица 3.8. Значения факторов селективности при разделении стероидных гормонов взависимости от концентрации и типа высокофторированного полимера в составе фоновогоэлектролита*.ФПФП-SO3-N(Et)4+0,4 мМФП-СОО-К+0,23 мМαF/EαE/BαB/SαS/Doc1,041,011,061,031,0511,051,26153ФП-СОО-К+0,34 мМФП-СОО-К+0,68 мМ1,001,081,041,091,181,141,071,17*Условия: (30 мМ фосфатный буферный раствор, рН 9 в случае сополимера ФП-SO3-N(Et)4+;рН 10 для сополимера ФП-СООК, 15%).Лучшее разделение стероидных гормонов достигнуто в режиме мицеллярнойэлектрокинетической хроматографии в следующих условиях: в фоновый электролитдобавляли 25 мМ ДДСН, 5 М мочевины и 4,5 мг/мл фторполимера ФП-SO3-N(Et)4+ принормальной полярности (рис.3.20.) в кислой среде (рН 2). Эффективность при этомвозросла в 2-2,5 раза (табл.3.9.) [252].Фторполимер ФП-SO3-N(Et)4+ обеспечивает модификацию стеноккварцевогокапилляра, генерируя катодный ЭОП, противонаправленный миграции анионных мицеллДДСН.Крометого,вданныхусловияхонобразуетмицеллоподобнуюпсевдостационарную фазу.
Поэтому одной из причин роста эффективности можетоказаться конкуренция в образовании ассоциатов гормонов с молекулами ФП-SO3-N(Et)4+ипсевдостационарнымифазаминаосновеДДСН.Аналогичныепримерысинергетического влияния двух введенных в фоновый электролит модификаторов приопределении стероидных гормонов, из которых один – полимер, имеются и в литературе[239].Рис.3.20. Электрофореграммы смеси стероидных гормонов: (А) 0,4 мМ ФП-SO3-N(Et)4+,30мМ боратный буферный раствор (рН 9,2), 15% ацетонитри; (Б) 25мМ ДДСН, 0,17 мМ ФП-SO3N(Et)4+, 30 мМ фосфатный буферный раствор (рН 2), 5М мочевина, 15% ацетонитрил.Условия:гидродинамическийвводпробы30мбар,2с.Капилляр:Lэфф/L общ = 50/60 см, внутренний диаметр = 75 мкм; +20 кВ [252].154Таблица. 3.9. Сопоставление влияния различных модификаторов нахарактеристики электрофоретического разделения стероидных гормонов методом МЭКХ.Добавки в фоновый электролитФП-СОО-К+ФП-NEt225 мМДДСН7 мМФП–SO3-N(Et)4+6.8 мМЭффективность×103(т.т./м)80 - 130190 - 260200 ÷ 320300 - 400ПО, мкг/мл2,30-3,511,80-2,201,00 – 1,310,51 – 0,65Время анализа, мин2515127Сеелективность, α1.05-1.101.02-1.051,07÷1,181.05-1.10КонтролируемыйпараметрПорядок выходаВ порядкеуменьшениягидрофобностиВоспроизводимостьвремен миграции(СКО, %), n=35.5В порядке увеличения гидрофобности2.04.94.9Таким образом, в ходе электрофоретических экспериментов показано: Высокофторированные полимеры с катионогенными (в кислой среде) ианионными (в кислой и щелочной средах) терминальными группами могутвыполнять функции мицеллоподобных (псевдостационарных) фаз Наличие фторсодержащих алифатических цепей в составе молекулполимеров обеспечивает дополнительные гидрофобные взаимодействия смолекулами разделяемых стероидных гормонов, что приводит к большейэффективности ( ≥200 000 т.т./м) и селективности разделения посравнению с традиционно используемым анионным детергентом ДДСН. Различия в структуре полимера (наличие или отсутствие длинныхперфторированных подвесок в основной фторсодержащей цепи) и природетерминальных групп оказывают значительное влияние на миграционныехарактеристики гидрофобных аналитов, эффективность и селективностьразделения. Легкость синтеза перфтораллилфторсульфата (основного фтормономерадля полимеризации) в сочетании с большей селективностью разделениястероидных гормонов делает фторполимер с карбоксилатными группамиФП-СОО-К+ более перспективным для использования в методах разделения,155чем с сульфонатными группами ФП-SO3-N(Et)4+.
Достигнутые значенияэффективности при разделении стероидных гормонов > 200 000 т.т. СополимерыстерминальнымидиэтилкарбамиднымииспользованывикачествекатионогеннымиN,N-диэтиламинофункциямигруппами)псевдостационарныхфазмогутдля(N,Nбытьразделениястероидных гормонов в условиях положительной полярности в кислойсреде.IV.4. Сопоставление аналитических характеристик изученныхполимерных модификаторов в процессах электрофоретическогоразделения гидрофильных и гидрофобных аналитовОписанные в работе полимерные модификаторы способнымодифицироватьстенки кварцевого капилляра в КЭ, что существенно влияет на скорость и направлениеЭОП, а также эффективность и селективность разделения аналитов различной природы.Возможности таких покрытий продемонстрированы при электрофоретическом разделениицелого ряда различающихся по своей природе аналитов: от отрицательно заряженныхнеорганических анионов и органических кислот до основных положительно заряженныхкатехоламинов и белков.При этом механизм сорбции а также тип создаваемого покрытия и егостабильность варьируются в зависимости от природы модификатора (табл.4.1.).
Так,физически-адсорбированные покрытия, созданные на основе наночастиц анионита (НИА)характеризуются высокой стабильностью в широком диапазоне рН, не требующиеобновления при проведении 60-70 циклов анализа, и продуцируют не зависящий отусловий ЭОП.Сверхразветвленные полимеры образуютподобные покрытия только примодификации капилляра комплексами СРП с ионами меди. Создаваемые покрытия такжефизически-адсорбированные, стабильны в широком диапазоне рН.
Их применение нетребуют в процессе анализа наличия модификатора в фоновом электролите. При этом, взависимости от структуры полимера (А, В или С) и рН фонового электролита они могутпродуцировать различный ЭОП : обращенный ЭОП создается только при рН ˂5 и дляполимеров В и С. В остальных случаях использование модифицированных капилляровприводит к снижению скорости ЭОП на нормальной полярности.156В случае высокофторированных полимеров покрытия смываются при промывкекапилляра фоновым электролитом.
Механизм сорбции фторполимеров на поверхностистенок капилляра существенно зависит от природы терминальных групп и рН среды. Так,только полимеры с анионными терминальными группами способны продуцировать ЭОПпри рН фонового электролита 2 (нормальная полярность). Модификация поверхностипроисходит предположительно за счет образования межмолекулярных водородных связеймежду протонами силанольных гидроксильных групп поверхности капилляра и атомамифтораперфторированныхцепейполимера.Этоиотличаетфторполимерыоттрадиционного детергента ДДСН, сорбция которого на стенках капилляра, приводящая кпродуцированию ЭОП при рН 2, в аналогичных условияхне наблюдается.Фторированные полимеры с незаряженными полярными (сульфамидными) группамимогут модифицировать поверхность за счет образования межмолекулярных водородныхсвязей между функциональными группами полимера и группами -ОН капилляра. Насклонность к такого типа взаимодействиям указывали и полученные данные в условияхГЖХ и ВЭТСХ анализов.Таким образом, изученные полимерные модификаторы образуют покрытия стеноккапилляра различного типа(физически-адсобированные), и поэтому могут бытьприменены для решения различного рода аналитических задач.Так,наноанионит,сорбированныйнастенкахкапилляра,подходитдляэлектрофоретического разделения небольших органических и неорганических анионов,влияя на селективность их разделения и улучшая эффективность, возможно, за счетувеличения скорости массообмена аналитов на поверхности модифицированногокапилляра.Такимобразом,фактическиреализуетсяварианткапиллярнойэлектрохроматографии, когда НИА выполняет роль стационарной фазы, закрепленной наповерхности капилляра.
Сверхразветвленные и фторированные полимеры, модифицируястенки капилляра, в отличие от анионита не взаимодействуют с разделяемыми аналитами,а прежде всего экранируют активные центры поверхности капилляра. Поэтому основнаяобласть применения таких покрытий – определение основных аналитов (белков икатехоламинов). Наличие отрицательного ЭОП, а значит положительного зарядаповерхности, вносит дополнительный вклад электростатического отталкивания белков отстенок кварцевого капилляра. Это имеет место для модифицированных СРП (полимерамиВ и С) капилляров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
