HISTORIE, SOUČASNOST A PERSPEKTIVY ANALYTICKÝCH SEPARAČNÍCH METOD NA KATEDŘE ANALYTICKÉ CHEMIE PŘÍRODOVĚDECKÉ FAKULTY UNIVERZITY KARLOVY V PRAZE

Význam tématu

Separační metody jsou klíčovým pilířem moderní analytické chemie, umožňují oddělovat analyty od složek matrice, stanovit jejich koncentrace a studovat fyzikálně-chemické vlastnosti. Na Katedře analytické chemie PřF UK v Praze se tyto metody vyvíjejí již od počátků chromatografie, postupně se rozšiřují od plynné a kapalinové chromatografie až po elektromigrační a miniaturizované techniky. Důležitost tématu roste s potřebou citlivých přístupů v environmentální, farmaceutické, biomedicínské i forenzní analýze.

Cíle a přehled studie / článku

Článek shrnuje historii, současné zaměření a budoucí perspektivy vývoje separačních metod na Katedře analytické chemie PřF UK. Popisuje klíčové etapy od vzniku chromatografie až po moderní multidimenzionální GCxGC-MS, HPLC, CLC, kapilární elektroforézu a čipové nano-HPLC. Prezentuje významné aplikace v chirálních separacích, analýze biologicky aktivních látek a monitorování environmentálních kontaminant.

Použitá metodika

• Plynová chromatografie (GC) a multidimenzionální GCxGC-MS
• Kapalinová chromatografie Vysokotlaká (HPLC), HILIC, reverzní fáze
• Chirální separace na stacionárních fázích s cyklodextriny a makrocyklickými antibiotiky
• Monolitické a nano-kapilární kolony
• Kapilární elektroforéza (CZE), kapilární gelová elektroforéza (CGE)
• Čipová nano-kapalinová chromatografie (chip-HPLC)
• Derivatisace vzorků pro GC (alkylchlormravenčany)
• Mikroextrakční techniky pro environmentální vzorky

Použitá instrumentace

• GCxGC-MS se špičkovým spektrometrem
• GC-ECD, GC-MS pro perfluorované kyseliny a ftaláty
• HPLC kolony: Discovery HS F5, Purospher STAR, ZIC-HILIC
• Bez-kontaktní vodičostní detektor pro LC a CE
• Kapilární elektroforéza s hydroxyethylcelulosovým pufrem
• Monolitické kapilární kolony (butyl-, hydroxymethyl-methakrylátové)

Hlavní výsledky a diskuse

Oddělení a kvantifikace chirálních beta-blokátorů, profenů a aminokyselin prokázalo vysokou enantioselektivitu stacionárních fází.
Vyvinuté derivatizační postupy s alkylchlormravenčany přinesly kvantitativní reakce v GC pro environmentální analyty.
Monolitické kolony v kapilární HPLC umožnily rychlou separaci oligonukleotidů i akridinových derivátů v biologických maticích bez složité předúpravy.
Kapilární elektroforézou se úspěšně analyzovaly proteogenní aminokyseliny i bioaktivní peptidové hormony, s mezerou detekce na úrovni jednotek µg·l⁻¹.
Metody pro stanovení estrogenů v povrchových a odpadních vodách odhalily signifikantní riziko endokrinních disruptorů.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká citlivost a selektivita umožňují sledovat stopová množství kontaminantů a biologicky aktivních látek.
• Chirální chromatografie přispívá k bezpečnosti farmaceutik a agrochemikálií.
• Monolitické a nano-kolony šetří vzorky i reagencie, zkracují časy analýz.
• Elektrická separační pole (CE, CGE) dovolují rychlé mapování fyzikálně-chemických parametrů.
• Pokročilé detektory přinášejí bezkontaktní a vysoce citlivou detekci iontů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další miniaturizace systémů, integrace čipových platform, vývoj nových monolitických stacionárních fází a hybridních technik (LC-MS, GC-MS, CE-MS) posunují hranice separační účinnosti. Zvyšování automatizace, robotizace přípravy vzorků a využití umělé inteligence pro optimalizaci metodických parametrů rozšíří možnosti aplikací v klinické diagnostice, farmaceutickém vývoji i environmentálním monitoringu.

Závěr

Na Katedře analytické chemie PřF UK se podařilo systematicky rozvíjet celou škálu separačních metod od tradičních chromatografií až po moderní miniaturizované a multimodální platformy. Díky širokému spektru instrumentace, metod i odbornému zázemí je pracoviště významným centrem vývoje a aplikace pokročilých oddělovacích technik.

Reference

• 1. Cvet M.: Proc. Warsaw Soc. Nat. Sci., Biol. Sec. 1903, 14.
• 2. Cvet M.: Ber. Deut. Botan. Ges. 24, 316 (1906).
• 3. Day D. T.: Proc. Am. Phil. Soc. 36, 112 (1897).
• 4. Day D. T.: Congr. Intern. Petrole Paris 1, 53 (1900).
• 5. Day D. T.: Science 17, 1007 (1903).
• 6. Dufková V., Čabala R., Maradová D., Štícha M.: J. Chromatogr., A 1216, 8659 (2009).
• 7. Ostrovský I. et al.: Food Chem. 124, 392 (2011).
• 8. Pilin A. et al.: J. Forensic Sci. 46, 1228 (2001).
• 9. Řičicová V., Rousová Z., Beneš L.: Čes. Slov. Farm. 51, 17 (2002).
• 10. Srkalová S., Kalíková K., Tesařová E.: Chem. Listy 102, 480 (2008).
• 11. Kafková B. et al.: Chirality 18, 531 (2006).
• 12. Honetschlägerová-Vadinská M. et al.: J. Sep. Sci. 32, 1704 (2009).
• 13. Kafková B. et al.: J. Chromatogr., A 1088, 82 (2005).
• 14. Hamplová A. et al.: Chem. Listy 102, 194 (2008).
• 15. Hamplová A. et al.: J. Sep. Sci. 33, 658 (2010).
• 16. Janečková L. et al.: Chem. Listy 104, 334 (2010).
• 17. Pacáková V. et al.: J. Sep. Sci. 32, 867 (2009).
• 18. Coufal P. et al.: Electrophoresis 24, 671 (2003).
• 19. Coufal P. et al.: J. Chromatogr., B 720, 197 (1998).
• 20. Křížek T. et al.: Chem. Listy 103, 130 (2009).
• 21. Bosáková Z. et al.: Chem. Listy 95, 569 (2001).
• 22. Srbek J. et al.: Chromatographia 60, S37 (2004).
• 23. Štulík K. et al.: J. Chromatogr., B 841, 79 (2006).
• 24. Coufal P. et al.: Chem. Listy 95, 509 (2001).
• 25. Grafnetter J. et al.: J. Chromatogr., A 1094, 43 (2004).
• 26. Holdšvendová P. et al.: J. Biochem. Biophys. Methods 70, 23 (2007).