Počátky a historie Československé kapalinové chromatografie

Význam tématu

Vysokoúčinná kapalinová chromatografie (HPLC) zaujala od 70. let klíčové místo mezi separačními technikami a zásadně ovlivnila jak akademický výzkum, tak průmyslové aplikace. Je nenahraditelná při analýze komplexních směsí polymerů, léčiv, přírodních látek i stopových kontaminantů ve vodách, potravinách či farmaceutických vzorcích. Její schopnost vysoké účinnosti, rychlosti a reprodukovatelnosti otevřela nové cesty v molekulární charakterizaci a preparativní separaci.

Cíle a přehled textu

Text přináší soubor osobních vzpomínek čtrnácti předních českých a slovenských specialistů na kapalinovou chromatografii, zachycující:

• první domácí pokusy s gravitační a pak tlakovou chromatografií na Univerzitě Pardubice, VŠCHT Praha i ÚMCH ČSAV,
• vývoj vlastních i komerčních přístrojových sestav pro HPLC,
• přípravu sorbentů na bázi silikagelu, polymerů i uhlíkových materiálů,
• zavádění první generace čerpadel, detektorů a kolon,
• micro a capillary HPLC, SECM, HILIC, 2D chromatografii,
• historické i osobní peripetie při stáží v zahraničí, vstupu do akademické dráhy či podnikání,
• postupné prosazování HPLC v oblasti QA/QC v potravinářství, medicíně a farmacii.

Použitá metodika a instrumentace

První domácí chromatografické sestavy stavěli výzkumníci z ÚMCH ČSAV z běžně dostupných dílů: přetlaková pístová čerpadla Mikrotechna, lineární dávkovače LKB, fotospektrometry Spekol a Pye, kovové i skleněné kolony plněné silikagelem frakce 20–40 μm aj. Vývoj pokračoval nástupem:

• membránových a třípístových vysokotlakých pump,
• UV/VIS detektorů s fotodiodovým polem,
• amperometrických a fluorescenčních detektorů,
• autosamplerů, binárních a ternárních gradientových stanic,
• core–shell a později monolitických kolon i porézních polymerních disků,
• kapilárních kolon o průměru 0,1–1 mm i slabých vrstev,
• on‐line spojení HPLC × MS, HPLC × NMR, CE × MS.

Hlavní výsledky a diskuse

Významné milníky v československé historii HPLC:

• 1970 založení první expertní skupiny HPLC v Brně u prof. Janáka,
• též počátky vývoje gyrolitických gelů a polymerních sorbentů u Čoupka v ÚMCH,
• 1974 stavba prvního domácího HPLC‐GPC chromatografu,
• 1977 první komerční HPLC sestavy Lab. přístrojů a další výroba sorbentů u Čoupka (Separon),
• 80. léta: rozšíření do univerzitních i průmyslových laboratoří a vznik malých firem (Tessek, Watrex, Labio),
• rozvoj kapilárních, aerofiltračních i mikrokolonových variant,
• Výzkum nelineárních kolizních dělení i dvojdimenzionální HPLC,
• přechod od otevřených gravitačních kolon k UHPLC, monolitům a 2D formátům.

Přínosy a praktické využití metody

HPLC se stala pilířem progresivní analytické chemie:

• kvalita a stabilita surovin i meziproduktů (petrochemie, polymery),
• kontrola léčiv, farmakokinetika, bioanalytika, cytostatika, antibiotika, vitaminy,
• charakterizace polymerů, proteinů, oligosacharidů, lipidů, metabolitů, pesticidů, barviv, tenzidů, boranů, komplexů kovů,
• monitoring životního prostředí: povrchových, pitných vod, potravin, ovzduší,
• chromatografie s obrácenými fázemi, HILIC, MEKC, HPMC, MBB, 2D LC × LC, micro/Capillary LC, preparativní separace, LC × MS, LC × NMR, CE × MS,
• má své místo v QA/QC i ve výzkumu i v biotechnologii (downstream processing),
• způsobil revoluci v rychlosti analýz a značně snížil objem vzorků i spotřebu rozpouštědel.

Budoucí trendy a možnosti využití

Základní vývojové směry nadále pokračují:

• další miniaturizace (capillary a nano‐LC) a vysokotlaké přístroje (> 1500 bar),
• monolitické a povrchově pórovité (core‐shell) sorbenty, funkční nanostruktury a imprinted polymers,
• integrování HPLC s ultrasenzitivními detektory (MS^n, high‐field NMR, elektrochemie, fluorescence, SERS),
• Green LC – mikrodávky, superkritická fluidní chromatografie (SFC), minimalizace rozpouštědel, recyklace sorbentů, online SPE, cell‐free analyty,
• analýza komplexních biologických vzorků (proteomika, metabolomika, lipidomika),
• dvourozměrná LC × LC a multidimenzionální separace (HPLC × CE, CE × MS, 3D),
• automatizované panely pro screening biomarkerů a on‐line kontrolu výroby.

Závěr

Československá a česká kapalinová chromatografie si vybudovala globálně uznávanou úroveň díky nadšeným průkopníkům, široké základně akademických i průmyslových výzkumných pracovišť a bohaté spolupráci se západními i východními centry. Díky tomu se od 70. let až do současnosti u nás vychovala generace odborníků a vznikly i nadějné soukromé firmy. HPLC i dnes zůstává nejvýkonnější a nejflexibilnější separační metodou, jejíž význam rostoucí v nových aplikacích (biotechnologie, proteomika, green chemistry, point‐of‐care) slibuje nové posuny hranic analytické vědy a technologie.

Reference

1. Svec F. „What’s happening in liquid chromatography?“ Chemické listy 103 (2009) 266.
2. Moores B. T. a Horváth C. „Gel Permeation and Liquid Chromatography“ 8th Seminar, Prague 1970.
3. Kubín M., Plzák Z., „Twentieth anniversary of the Institute of Analytical Chemistry in Brno“, Col. Czech. Chem. Commun. 43 (1978) 1259.
4. Šlais K., Krejčí M., „Wire detector with an alkali flame ionisation sensing element for liquid chromatography“, J. Chromatogr. 91 (1974) 181.
5. Šlais K., Vaníček M., „Reactions of chlorinated tetrahydrofurans“, Chemické Zvesti 31 (1977) 109.
6. Šlais K., Šubert J., „HPLC analysis of cis‐ and trans‐dosulepine“, J. Chromatogr. 191 (1980) 137.
7. Šlais K., Kouřilová D., „Electrochemical cell with effective volume less than 1 nl“, J. Chromatogr. 235 (1982) 21.
8. Tesařík K. et al., „Výroba dlouhých skleněných kapilár pro GC“, Chem. Listy 55 (1961) 1467.
9. Šlais K., Krejčí M., Pavlíček M., „Electrochemical detector for micro‐column LC“, Chromatographia 16 (1982) 265.
10. Šlais K., Krejčí M., „Variable Loop Injector for HPLC“, J. Chromatogr. 208 (1981) 67.
11. Šlais K., „Simultaneous conductivity and amperometric detector for microbore LC“, J. Chromatogr. 436 (1988) 413.
12. Krejčí M., Kahle V., „New principle of sample introduction for micro‐column LC“, J. Chromatogr. 392 (1987) 133.
13. „První československý micro‐LC chromatograf“, Informservis 5 (1988) 5.
14. Krejčí M., Trace Analysis with Microcolumn LC, Dekker 1992.