Диссертация (1150384), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В случае пост-модификации монолитов метод фотоинициируемого графтингаимеет ряд ограничений, обусловленный выбором мономеров и форм, в которыхпроводился синтез материла [35].Заметныйинтерес проявляется к«полимеров-щеток»,стационарным фазам на основемодифицированныхметалл-хелатнымиилифенилаланиновыми группами для увеличения площади поверхности, чтоподтверждено большими значениями факторов удерживания аналитов всравнении с монослойными лиганд-модифицированными колонками [36-38].Перспективными оказались разветвленные полиэтиленимины (PEI), ковалентносвязанные с полимерными цепями типа «щупалец» и выполняющие функциистационарной фазы при разделении пептидов и белков в режиме OT-КЭХ.В [29] с использованием сканирующего электронного микроскопа (Рисунок6) исследовано покрытие на основе разветвленного PEI-полимера «щеточного»типа.
Изучена зависимость скорости ЭОП от pH рабочего буфера и концентрацииполимера.ВоспроизводимостьсинтезаОТ-колонокустанавливалась по маркеру ЭОП и составила 4,8%.вкислойсреде24Рис. 6. Фотография внутренней поверхности ОТ-колонки, покрытойразветвленным PEI-полимером [29].Для взаимодействия с аналитами в таких колонках доступна большаяплощадь поверхности стационарной фазы. При содержании 20% (объемн.)раствора PEI в составе неподвижной фазы генерировался отрицательный ЭОП(рН подвижной фазы <7,5). Подготовленные OT-колонки обеспечивали высокуюразрешающую способность при разделении пептидов и белков (Рисунок 7) [29].Рис. 7.
Электрохроматограмма энкефалин-связанных пептидов на PEIколонке; 30 мМ фосфатный буфер (pH 2,5), 25% ацетонитрила[29].25В[39]PLOT-колонкинаосновеполистиролаидивинилбензолаиспользовались для разделения интактных белков. Применение более короткихколонок приводило к уширению аналитических сигналов (Рисунок 8).Рис. 8. График зависимости средней ширины пика на полувысоте отвремени для колонок различной длины: 1, 2 и 3 м [39].В [39] исследована зависимость времен удерживания белков в образцахобезжиренного молока от температуры в диапазоне 20-50 0С (Рисунок 9).Рис. 9.
Хроматограмма белков (α-лактоглобулин, β-лактоглобулин В, βлактоглобулин А) в образце обезжиренного молока. Градиентный режимэлюирования: от 90% А (0,1% фторуксусная кислота, 0,05% трифторуксуснаякислота (объемн.) в воде) до 90% В (0,1% фторуксусная кислота, 0,05%трифторуксусная кислота, 10% воды (объемн.) в ацетонитриле); колонка 3 м [39].26В [40] впервые синтезированы PLOT-колонки на основе бутилметакрилата(БМА),мономера(моно-(2-(метакрилоилокси)-этилсукцината)(МЭС)исшивающего агента (этилендиметакрилата).
Группой Chen и сотр. [40] полученыфотографии поверхности PLOT-колонок с использованием сканирующегоэлектронного микроскопа (Рисунок 10).Рис. 10. Фотография внутренней поверхности PLOT-колонки на основеБМА-МЭС полимера [40].Воспроизводимостьполученногопокрытияпоскоростиэлектроосмотического потока составила от 3,7 до 4,7% для трех различныхкапилляров. Авторами выявлено влияние рН и ионной силы буфера, а такжеконцентрации органического растворителя на скорость ЭОП (Рисунок 11).С использованием этих колонок оптимизированы условия разделенияразличных групп аналитов: смесь нуклеозидов и тимина, флавоноидов ифенольных кислот (Рисунок 12).27а)б)Рис.
11. Зависимость ЭОП от pH буферного электролита (а) и влияниеконцентрации рабочего буферного электролита на электроосмотическую подвижность(б).Колонки:(♦)пустойкапилляр;(▲)колонка,силанизированная3-метоксисилилпропилметакрилатом; (■) покрытие капилляра БМА-МЭС полимером; (×)- SiH-МЭС покрытие капилляра. Рабочий электролит: 50мМ фосфатный буфер; маркерЭОП - ДМСО; гидростатический ввод 5см, 2с; +15кВ, УФ-детектирование 214 нм [40].Рис. 12. Электрохроматограмма смеси нуклеозидов и тимина на PLOT-колонке,покрытой БМА-МЭС полимером.Рабочий электролит: 50 мМ боратный буфер; гидростатический ввод 15 см, 5с; +10кВ;капилляр:60 см×75мкм; 1 – тимин, 2 – аденозин, 3 - тимидин, 4 – дезоскиаденозин, 5 –гуанозин, 6 – уридин [40].28В [41] получен in situ фотоинициированной сополимеризацией новыйпористый монолит на основе бис-фенолдиметакрилата (БФАДМА) (сшивающийагент) и бензилметакрилата; в качестве порогенного растворителя использоваласьбинарная система циклогексанол и 1-деканол.
Полученные колонки для КЭХхарактеризуются хорошей проницаемостью, механической и гидролитическойстабильностью, а также высокой селективностью к ароматическим аналитам:успешно разделены смеси алкилбензолов, ПАУ и фенольных соединений [41].Воспроизводимость (RSD) по параметрам миграции ЭОП от анализа к анализу иот колонки к колонке составила ~ 2,2% ÷ 5,6%.В [42] синтезированы цвиттерионные молекулярные мицеллы поли- εнатрий-ундеканоиллизината (поли-ε-НУЛ) (Рисунок 13), используемые в качествепокрытия внутренней поверхности капилляра в условиях ОТ-КЭХ для разделениябелков.Данный вид мицелл содержит кислотные (карбоксильные) и оснóвные(амино-) группы, которые могут быть протонированы или депротонированы взависимости от значения pH рабочего электролита, и заряд поверхности полимераможетбытьлибоположительным,либо-отрицательным.Подобноецвиттерионное покрытие обеспечило разделение смеси 4-х основных (лизоцим,цитохром, α-химотрипсиноген А и рибонуклеаза А) и шести кислотных белков(миоглобин, деоксирибонуклеаза I, β-лактоглобулин А, β- лактоглобулин В, αлактальбумин и альбумин) в нормальном и обращенном режимах (Рисунок 14).29Рис.
13. Схема синтеза поли- ε-НУЛ [42].Рис. 14. Влияние концентрации NaCl на разделение 10 кислотных иоснóвных белков [42].Условия: 0,4% (масс.) поли-ε-НУЛ; концентрация NaCl А) 25 мМ; Б) 20 мМ; В) 15 мМ; рабочийэлектролит: 20 мМ раствор гидрофосфата натрия (pH 3), 25кВ, 15°С; кварцевый капилляр:внутренний диаметр 50 мкм; эффективная длина 40 см; электрокинетический ввод 5кВ, 5с; УФдетектирование 200 нм.1 – дезоксирибонуклеаза I, 2 – α-хемотрипсиноген А, 3 – альбумин, 4 –α-лактоглобулин, 5 – рибонуклеаза, 6 – миоглобин, 7 – β-лактоглобулин А, 8 – β-лактоглобулинВ, 9 – лизоцим, 10 – цитохром С.30Установлена высокая стабильность покрытия: до 50 анализов на одном итом же капилляре.В [43] осуществлено хиральное разделение энантиомеров кетопрофена вусловиях КЭХ с ОТ-колонками, содержащими в качестве покрытия полимеры смолекулярными отпечатками на внутренней поверхности кварцевого капилляра.Колонки подготовлены in situ термополимеризацией.
Мономерная смесьсодержала S-кетопрофен, метакриловую кислоту (функциональный мономер),этиленгликоль диметакрилат (сшивающий агент) и 4-стиролсульфоновую кислотув смеси ацетонитрил/пропанол-2 (Рисунок 15).Рис. 15. Фотография внутренней поверхности ОТ-колонки с «отпечатками» Sкетопрофена, полученная с помощью электронного сканирующего микроскопа: а) срезОТ-колонки; б) увеличенный фрагмент полимера между полимерным слоем ивнутренней стенкой капилляра [43].Отмечена высокая эффективность (156 000 т.т./м) и селективностьразделения (фактор селективности 10,5) энантиомеров кетопрофена.В [44] синтезированы ОТ-колонки с полимерным покрытием типа«щупальцев»,модифицировнногофенилаланином,длясинтезакоторогоиспользовалась графт-полимеризация глицидилметакрилата c последующейпостфункционализацией фенилаланином (Рисунок 16).31Рис.
16. Структура стационарной фазы на основе полимера типа«щупальца», функционализированного фенилиланином [44].Полученный сорбент, обладая амфотерным характером, обеспечивалразделение как основных, так и кислотных белков при различных значениях рНрабочего буфера (Рисунок 17).Рис. 17. Электрохроматограмма смеси стандартов белков. Эффективная длина колонки:40 см, внутр.диаметр 50 мкм. Подвижная фаза: 50мМ боратный буфер, УФ-детектирование 200нм, 18 кВ. 1– ДМСО, 2 – рибонуклеаза А, 3 – миоглобин, 4 – трансферин, 5 – инсулин [44].Воспроизводимость времен миграции (RSD) белков не превысила 5%.Таким образом, поиск новых материалов в качестве стационарных фазможетсущественнорасширитькапиллярной электрохроматографии.аналитическиевозможностиметода321.3.
Сверхразветвленные полимеры: физико-химические свойства и областипримененияВ течение последнего десятилетия сверхразветвленные полимеры (СРП)сталицентроминтенсивногомеждисциплинарногоисследования[45].Стремления продемонстрировать их полный потенциал стимулирует и новыеметоды синтеза этих материалов с разнообразным дизайном. Некоторые из нихуже коммерчески реализованы.К настоящему времени СРП, благодаря их уникальным свойствам,применяют в процессах разделения, включающих экстракцию, абсорбцию,мембранную или препаративную хроматографию [45].Различные типы полимеров представлены на Рисунке 18.На Рисунке 19 представлены различные виды разветвленных полимеров.Результатом длительного и многошагового синтеза дендримеров, являетсядорогостоящий продукт с ограничением в промышленном применении.
В отличиеот последних, беспорядочно разветвленные СРП с близкими свойствами могутбыть достаточно легко синтезированы посредством одностадийной реакции, ипоэтому представляют продукты, перспективные и для крупномасштабногоиндустриального применения.Такие компании как Perstorp Group (Perstorp,Sweden), DSM Fine Chemicals (Geleen, Netherlands), BASF AG (Ludwigshafen,Germany),иHyperpolymersGmbHкоммерчески доступные СРП.(Freiburg,Germany)ужепроизводят33Рис. 18. Основные виды полимерных структур [45]Рис. 19.
Основные виды разветвленных полимеров [45].34Большинство применений СРП основано на отсутствии в их молекулахцепныхсплетений,глобулярныхсферизначительногоколичествафункциональных групп. При этом модификация функциональных групппозволяет регулировать растворимость, реакционную способность, адгезию кразличным поверхностям, «самосборку», электрохимические и люминесцентныесвойства [46, 47], обеспечивая большие возможности для дизайна СРП ирасширения сферы их использования.В отличие от стандартных линейных полимеров, СРП не только обладаютзначительной селективностью и емкостью [48], но и сравнительно низкойвязкостью растворов и расплавов [47-50], высокой термической стабильностью[47,50].1.3.1.
Терминология, синтез и свойства сверхразветвленных полимеровДендритныеполимерыявляютсячетвертымосновнымклассоммакромолекулярных соединений (Рисунок 18) [45], представляющие собойвысоко разветвленные симметричные слоистые глобулярные макромолекулы,среди которых выделяют: (а) неупорядоченные СРП, (б) дендриграфты и (в)дендримеры (Рисунок 20). Они состоят из полифункционального ядра, радиальносимметричныхповторяющихсяслоев(генераций)итерминальныхфункциональных групп.Дендримеры(dendron–«дерево»иmeros–«часть»)–высокоорганизованные, трехмерные, монодисперсные полимеры с глобулярнойструктурой и большим числом терминальных групп. Первые сообщенияпоявились в 1970-х гг. [47], затем последовали публикации, обсуждающиеразличные варианты методологии синтеза [45,48].
В отличие от мицелл,образованныхповерхностно-активнымивеществами(ПАВ),дендримерыстабильны в широком диапазоне условий эксперимента. Размеры их молекулможно контролировать в процессе синтеза, что позволяет вводить различные35функциональные группы, обеспечивающие селективность разделения аналитов вэлектрокинетической хроматографии (ЭКХ) [45].Рис.20.сверхразветвленныеРазделениеполимеры,дендритныхполимеровдендриграфтыинаподклассы:дендроны/дендримеры.Параметр ячейки ветвления: (а) угол ветвления; (b) угол поворота; (I)повторяющаяся единица длины; (z) терминальная группа [45].В качестве псевдостационарной фазы в методе ЭКХ наиболее широкоиспользуются заряженные мицеллы, но структура мицелл динамична, адендримеров – статична, и все терминальные группы последних ковалентносвязаны с ядром [48]. Заряженные мицеллы обычно формируются при добавлении36ПАВ, например, додецилсульфата натрия (ДДСН), к рабочему электролиту вконцентрации выше критической концентрации мицеллообразования (ККМ).Помимо мицелл, микроэмульсий [46] и олигомеров [47] в ЭКХ в качествепсевдостационарной фазы также могут использоваться дендримеры с водными иводно-органическими элюентами.Дендриграфты – другой класс дендритных полимеров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
