Spřažené techniky (1. část) Historie Kapilární elektroforéza s hmotnostní detekcí K. Záruba kapilární elektroforéza + Jorgenson, Lukacs, 1981 (Jorgenson, J. W., Lukacs, K. D., Anal. Chem. 1981, 53, 1298 1302.) spřažení CE-MS Smith, 1987 (Olivares, J. A., Nguyen, N. T., Yonker, C. R., Smith, R. D., Anal. Chem.1987, 60, 1230 1232.) konec 90. let první komerčně dostupné přístroje Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253 CE pro zopakování CE pro zopakování (princip CZE) 1
CE pro zopakování (separační módy) CE pro zopakování (separační módy) CE pro zopakování (separační módy) Spojení CE a MS problém: nízký průtok nosného elektrolytu (nl/min je málo pro stabilní ESI) konec kapiláry v elektrolytu s elektrodou (separace v uzavřeném elektrickém okruhu) A ZÁROVEŇ přechod do MS kombinace CE s ionizací elektrosprejem (ESI) [nejčastěji] bombardování urychlenými atomy (FAB) indukčně vázaným plazmatem (ICP) přechody s pomocnou kapalinou nebo bez ní off-line spojení: CE-MS/MALDI 2
Spojení CE s ionizací elektrosprejem přechod s pomocnou kapalinou sheath-flow interface, sheet-flow interface Přechod s pomocnou kapalinou pomocná kapalina vodný roztok těkavé soli a organického rozpouštědla celkový průtok l/min vodivé spojení http://origin-ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-s0021967397011126-gr6.gif Přechod s pomocnou kapalinou nevýhody použití pomocné kapaliny nežádoucí ředění látkami konkurujícími při ionizaci ESI (přebytek pomocné kapaliny oproti efluentu z CE) snížení rozlišení změnou profilu průtoku na parabolický migrace aniontů do kapiláry T spojka liquid-junction interface separační kapilára ukončena v nádobce s elektrodou proti jejímu ústí (do 20 mm) je pomocná kapilára vedoucí do elektrospreje http://origin-ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-s0021967397011126-gr6.gif 3
LOD řádově 10-15 mol Liquid-junction interface Přechod s pomocnou kapalinou elektrické spojení mezi porézní kapilárou a kovovým krytem naplněným vodivou kapalinou (BGE, jiná) porézní část odleptáním kapiláry k. fluorovodíkovou transport elektrického náboje (iontů) porézní stěnou Faserl, K., Sarg, B., Kremser, L., Lindner, H., Anal. Chem. 2011, 83, 7297-7305. Přechod bez pomocné kapaliny Přechod bez pomocné kapaliny přechod bez pomocné kapaliny sheathless, sheetless interface zúžený hrot, pozlacený zúžený konec průtok SF 6 potlačení ionizace koronovým výbojem na špičce odstranění polyimidu, vložení zlaté drátkové elektrody do kapiláry 4
Provedení CE-MS Optimalizované parametry (CE-MS) pufry s těkanými solemi (mravenčan nebo octan amonný) alkalické ph (stabilizovaný EOF), při malém EOF (nižší ph, modifikované kapiláry) pomůže dostatečný průtok pomocné kapaliny (hrozí migrace iontů dovnitř kapiláry pokud obsahuje jinou sůl o jiné konc.) organický modifikátor v pomocné kapalině methanol, isopropylalkohol optimální vodivost (iontová síla) pomocné kapaliny dostatečná pro zajištění vodivého spojení, co nejnižší pro zabránění jiskření v ESI chemické složení pufru, iontová síla, ph napětí (v CE (desítky kv), v ESI (V)) kapilára rozměry, teplota složení pomocné kapaliny (je-li použita) Další způsoby ionizace - APCI Další způsoby ionizace - FAB chemická ionizace za atmosférického tlaku fast atom bombardement 5
Anal. Chem. 2009, 81, 3867 3872 Další způsoby ionizace - FAB Další způsoby ionizace - Off-line CE-MS axiální průtok MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization) Off-line CE-MS/MALDI CE-MALDI-MS interface by iontophoretic fraction collection. A separation capillary silver-coated at the tip was dipped into droplets predeposited on the MALDI plate mounted on an x-y stage. Fractions were collected based on electro-migration and diffusion. Busnel, J. M., Josserand, J., Lion, N., Girault, H. H., Anal. Chem. 2009, 81, 3867-3872 6
Aplikace CE-MS Aplikace CE-ICP/MS biomedicinální analýza (vyhledávání, stanovení biomarkerů) analýza potravin (toxický melamin v mléku, insekticidy a pesticidy v potravinách) ICP - indukčně vázané plasma speciační analýza analýza v dopingových laboratořích DOI 10.1002/elps.200600457 CE-ICP/MS CE-ICP/MS DOI 10.1002/elps.200600457 7
Rozvoj CE-MS CE-MS na čipu miniaturizovaná zařízení konstrukce nových zmlžovacích jednotek (zlepšení citlivosti) využití kapilár s modifikovanými povrchy kombinace CE s MS s vysokým rozlišením Nová rozhraní Nová rozhraní přímé rozprašování tvarování hrotů 8
3. Kapiláry s modifikovanými povrchy Použité zdroje činidla pro dynamickou modifikace stěny (brání sorpci proteinů na stěnu kapiláry) nekompatibilní s MS (potlačení ionizace v ESI) - kovalentní modifikace stěn - dynamická modifikace vysokomolekulárním polyethylenoxidem Klampfl C. W., CE with MS detection: A rapidly developing hyphenated technique, Electrophoresis 2009, 30, S83 S91; DOI 10.1002/elps.200900088 J. Cai, J. Henion, Capillary electrophoresis-mass spectrometry, J. Chromatogr. A, 703 (1995) 667-692 Vysokoúčinné analytické separace biologicky aktivních látek, Ed. K. Štulík, Praha 2006 kompenzace omezení EOF hydrodynamickým přetlakem na kapiláře GC-ICP/MS Spřažené techniky (2. část) ICP = inductively coupled plasma (atomic emission spectrometry) organometalics, inorganic impurities Spojení s atomovou spektrometrií (ICP) http://www.speciation.net/public/data/sp/image/gc-icp-ms_revb_small.jpg 9
LC-ICP/MS LC-ICP/MS http://www.rsc.org/ej/gc/2003/b208213f/b208213f-f1.gif GC-IR Spřažené techniky (3. část) těkavá organika Spojení s vibrační spektrometrií 10
Weight (%) Universal V3.7A TA Instruments 1/10/2014 termogravimetrická analýza TGA-IR Sample: Calcium Oxalate Size: 7.9730 mg 120 TGA File: Y:\Data\TGA\Calcium oxalate\032304.001 Operator: SLT Run Date: 23-Mar-04 14:57 Instrument: 2950 TGA HR V5.4A TGA-IR 100 12.15% 80 19.32% 60 29.99% 40 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Time (min) CaC 2 O 4.H 2 O CaC 2 O 4 CaCO 3 CaO TGA-IR TGA-IR 11
DSC-Raman diferenční kalorimetrie 12