Nové přístupy v ovlivnění selektivity v kapilární elektroforéze

Mgr. Petra ŠVECOVÁ

Doctoral thesis

New approaches for selectivity manipulation in capillary electrophoresis

Abstract:

Předložená disertační práce je zaměřena na nové přístupy v ovlivnění selektivity v kapilární elektroforéze. Teoretická část je rozdělena do pěti hlavních kapitol: kapilární elektroforéza (CE), micelární elektrokinetická kapilární chromatografie (MEKC), chirální látky a jejich separace, přístupy pro zvyšování citlivosti v CE a komplexace borát glukóza. Jednotlivé kapitoly popisují teoretické základy pro experimentální část. První část experimentální práce je zaměřena na studium vlivu přídavku glukózy do borátového pufru na chirální separaci cetirizinu. Je známo, že diolové sloučeniny (sacharidy) tvoří komplexy s borátovým aniontem. Bylo tedy zkoumáno, jaký vliv mohou mít tyto komplexy na chirální separaci. Jako první byla optimalizovaná metoda pro separaci enantiomerů cetirizinu bez přídavku glukózy. Výsledné složení pufru bylo: 500 mmol/l borát sodný pH 9,5 obsahující 15 mg/ml S-B-CD. Dále byl zkoumán efekt přídavku glukózy a její koncentrace. Při přídavku 1000 mmol/l glukózy stačilo použít 1 mg/ml S-B-CD, podařilo se tedy 15x snížit množství selektoru. Dále bylo zkoumáno, proč má vlastně přídavek glukózy vliv na separaci. Byl studován vliv typu pufru, typu sacharidu a přítomnosti cyklodextrinu v pufru na chirální separaci. Na závěr byla studovaná tvorba komplexů mezi borátovým aniontem, glukózou, cyklodextrinem a cetirizinem pomocí hmotnostní spektrometrie s ionizací elektrosprejem. Další část práce je věnována vývoji metody pro ultrastopové stanovení oxaliplatiny a jejích nečistot. Oxaliplatina a její nečistoty mohou být přítomny v ultrastopových koncentracích v životním prostředí, kde negativně ovlivňují další žijící organismy. Z důvodu stanovení takto malých koncentrací musela být CE spojena s citlivým detektorem, v našem případě s ICP-MS a musela být použita "online" prekoncentrační technika "sweeping" vhodná pro MEKC mód. Jako první tedy byla metoda vyvinuta a optimalizována pro UV detekci. Optimalizace zahrnovala optimalizaci pH, koncentrace pufru a koncentrace použitého surfaktantu, v tomto případě aniontového surfaktantu, dodecyl sulfátu sodného (SDS) a optimalizace doby dávkování. Výsledné složení pufru bylo: 25 mmol/l fosfát sodný pH 2,15 s 175 mmol/l SDS. Dále byla metoda vyvinutá pro UV detekci převedena do ICP-MS, kde byla provedena optimalizace složení pomocné kapaliny. Na závěr byly obě vyvinuté metody, jak sweeping-MEKC-UV, tak sweeping-MEKC-ICP-MS zvalidovány. Metoda sweeping-MEKC-ICP-MS byla také použita pro analýzu oxaliplatiny a jejích nečistot v modelových vzorcích.

Abstract:

The submitted dissertation is focused on new approaches in influencing selectivity in capillary electrophoresis. The theoretical part is divided into five main chapters: capillary electrophoresis (CE), micellar electrokinetic chromatography (MEKC), chiral substances and their separations, approaches used to increase sensitivity in CE, and complexation of borate with glucose. Individual chapters describe theoretical fundaments for the experimental part. The first part of the experimental work focuses on studying the effect of glucose addition to the borate buffer on the chiral separation of cetirizine. It is known that compounds with diol groups (carbohydrates) form complexes with borate anion. Therefore, it was examined what effect these complexes can have on chiral separation. First, the method for the separation of cetirizine enantiomers was optimized without glucose addition. The final composition of the buffer was: 500 mmol/l sodium borate pH 9.5 containing 15 mg/ml S-B-CD. Furthermore, the effect of glucose addition and its concentration was examined. The addition of 1000 mmol/l glucose led to the 15 times decreased consumption of S-B-CD (1 mg/ml). Further, the research concerned the explanation of glucose's role in dual chiral separation. The effect of buffer type, carbohydrate type, and cyclodextrin concentration in the buffer on the chiral separation was studied. Finally, the formation of complexes between borate anion, glucose, cyclodextrin, and cetirizine was identified by electrospray mass spectrometry. The next part of the thesis is devoted to the development of the method for the determination of oxaliplatin and its impurities at ultratrace levels. The trace amounts of oxaliplatin and its impurities can negatively affect other living organisms in the environment. In this case, the CE was connected to the ICP-MS, sensitive and selective detector, and "online" preconcentration technique "sweeping" to achieve reliable limits of detections. The development of the CE-UV method covered optimization of concentration and buffer pH, the concentration of surfactant (sodium dodecyl sulfate (SDS)), and the injection time. The final composition of the buffer was: 25 mmol/l sodium phosphate pH 2.15 with 175 mmol/l SDS. In addition, the method developed for UV detection was transferred to ICP-MS, where the sheath liquid composition was optimized. Finally, both developed methods, sweeping-MEKC-UV and sweeping-MEKC-ICP-MS, were fully validated. The validated sweeping-MEKC-ICP-MS method was subsequently used for the analysis of oxaliplatin and its impurities in model samples.

Keywords

kapilární elektroforéza, micelární elektrokinetická chromatografie, chirální separace, hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem, prekoncentrace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 3. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Jan Petr, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Chemistry / Analytical Chemistry