НАНОРАЗМЕРНЫЕ ИОНИТЫ – СТАЦИОНАРНЫЕ ФАЗЫ ДЛЯ КАПИЛЛЯРНОЙ ЭЛЕКТРОХРОМАТОГРАФИИ

D. V. Makeeva, L. A. Kartsova, D. A. Polikarpova

Аннотация


Высокая ионообменная емкость, адгезия к поверхности кварца и независимый от рН заряд позволяют рассматривать наноиониты в качестве перспективных модификаторов электрофоретических систем, способствующих высокоэффективному и селективному разделению аналитов. Данная работа посвящена применению наноразмерных ионитов в качестве стационарных фаз для реализации режима капиллярной электрохроматографии (КЭХ). В рамках исследования определены условия формирования покрытий стенок кварцевого капилляра на основе наноанионита и нанокатионита – сополимеров стирола и дивинилбензола, функционализированных четвертичными аммонийными и сульфогруппами, соответственно. Предложенные подходы к формированию стационарных фаз в кварцевом капилляре отличаются высокой экспрессностью (10-15 минут) и высокой воспроизводимостью от капилляра к капилляру. Полученные покрытия были охарактеризованы методом сканирующей электронной микроскопии.  Высокая стабильность покрытия на основе наноанионита позволяет использовать для электрофоретического разделения фоновые электролиты с рН в диапазоне от 2 до 10 единиц; меньшая стабильность нанокатионита на поверхности кварцевого капилляра сокращает рабочий диапазон рН (2 – 8). Показаны перспективы применения кварцевых капилляров, модифицированных наноанионитом, при электрофоретическом разделении неорганических анионов и карбоновых кислот. Разделение указанных аналитов характеризуется высокой эффективностью, большей селективностью разделения, по сравнению с результатами в отсутствие модификатора, а также экспрессностью за счет сонаправленной миграции аналитов и обращенного электроосмотического потока. Использование покрытого частицами нанокатионита капилляра позволило предотвратить сорбцию биогенных аминов при их электрофоретическом определении.

Ключевые слова: капиллярная электрохроматография, наноанионит, нанокатионит, покрытия стенок капилляра

DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2018.22.3.006


Полный текст:

PDF

Литература


REFERENCES

Nilsson C., Birnbaum S., Nilsson S. Use of nanoparticles in capillary and microchip electrochromatography. J. Chromatogr. A, 2007, vol. 1168, pp. 212-224. DOI: 10.1016/j.chroma.2007.07.018.

Zarei M., Ghasemabadi M. Nanoparticle improved separations: From capillary to slab gel electrophoresis. TrAC, 2017, vol. 86, pp. 56-74. DOI: 10.1016/j.trac.2016.11.004

Guihen E. Nanoparticles in modern separation science. TrAC, 2013, vol.46, pp.1-14. DOI: 10.1016/j.trac.2013.01.011.

Duan A., Xie S., Yuan L. Nanoparticles as stationary and pseudo-stationary phases in chromatographic and electrochromatographic separations. TrAC, 2011, vol. 30, pp. 484-491. DOI: 10.1016/j.trac.2011.01.007.

Hajba L., Guttman A. Recent advances in column coatings for capillary electrophoresis of proteins. TrAC, 2017, vol. 90, pp. 38–44. DOI: 10.1016/j.trac.2017.02.013.

Peng L-Q., Ye L-H., Cao J., Du L-J., Xu J-J., Zhang Q-D. Separation of metal ions via capillary electrophoresis using a pseudostationary phase microfunctionalized with carbon nanotubes. Microchim. Acta, 2017, vol. 184, pp.1747–1754. DOI: 10.1007/s00604-017-2172-9.

Bachmann S., Vallant R., Bakry R., Huck C., Corradini D., Bonn G. CE coupled to MALDI with novel covalently coated capillaries. Electrophoresis, 2010, vol. 31, pp. 618–629. DOI: 10.1002/elps.200900507.

Valcarcel M., Cardenas S., Simonet B., Moliner-Martines Y., Lucena R. Carbon nanostructures as sorbent materials in analytical processes. TrAC, 2008, vol. 27. pp. 34–43. DOI: 10.1016/j.trac.2007.10.012.

Li J., Ye N., Gao C., Zhou T., Ma J. Capillary coated with graphene oxide as stationary phase for the separation of brucine and strychnine by capillary electrophoresis. J. Chromatogr. Sci., 2015, vol. 53, pp. 641–645. DOI: 10.1093/chromsci/bmu076.

Qu Q., Liu D., Mangelings D., Yang C., Hu X. Permanent gold nanoparticle coatings on polyelectrolyte multilayer modified capillaries for open-tubular capillary electrochromatography. J. Chromatogr. A, 2010, vol. 1217, pp. 6588–6594. DOI: 10.1016/j.chroma.2010.08.057.

Kleindienst G., Huber C., Gjerde D., Yengoyan L., Bonn G. Capillary electrophoresis of peptides and proteins fused-silica capillaries coated with derivatized polystyrene nanoparticles. Electrophoresis, 1998, vol. 19, pp. 262–269. DOI: 10.1002/elps.1150190220.

Neiman B., Grushka E., Lev O. Use of gold nanoparticles to enhance capillary electrophoresis. Anal. Chem., 2001, vol.73, pp. 5220–5227. DOI: 10.1021/ac0104375.

Hu W., Hong T., Gao X., Ji Y. Applications of nanoparticle-modified stationary phases in capillary electrochromatography. TrAC, 2014, vol. 61, pp. 9-39. DOI: 10.1016/j.trac.2014.05.011.

Tang Q., Lee M. Column technology for capillary electrochromatography. TrAC, 2000, vol. 19, pp. 648-663. DOI: 10.1016/S0165-9936(00)00048-0.

Guihen E., Glennon J. Recent highlights in stationary phase design for open-tubular capillary electrochromatography. J. Chromatogr. A, 2004, vol. 1044, pp. 67-81. DOI: 10.1016/j.chroma.2004.05.107.

Znaleziona J., Petr J., Knob R., Maier V., Sevcık J. Dynamic Coating Agents in CE. Chromatographia, 2008, vol. 67, pp. 5-12. DOI: 10.1365/s10337-007-0509-y.

Tiana Y., Li Y., Mei J., Cai B., Dong J., Shi Z., Xiao Y. Simultaneous separation of acidic and basic proteins using gemini pyrrolidinium surfactants and hexafluoroisopropanol as dynamic coating additives in capillary electrophoresis. J. Chromatogr. A, 2015, vol. 1412, pp. 151-158. DOI: 10.1016/j.chroma.2015.08.020.

Liu C., Kang J. Improved capillary electrophoresis frontal analysis by dynamically coating the capillary with polyelectrolyte multilayers. J. Chromatogr. A, 2012, vol. 1238, pp. 146-151. DOI: 10.1016/j.chroma.2012.03.043.

E. Kolobova, L. Kartsova, A. Kravchenko, E. Bessonova. Imidazolium ionic liquids as dynamic and covalent modifiers of electrophoretic systems for determination of catecholamines. Talanta, 2018, vol. 188, pp. 183–191. DOI: 10.1016/j.talanta.2018.05.057.

Yu B., Chi M., Han Y., Cong H., Tang J., Peng Q. Self-assembled and covalently linked capillary coating of diazoresin and cyclodextrin-derived dendrimer for analysis of proteins by capillary electrophoresis. Talanta, 2016, vol. 152, pp. 76-81. DOI: 10.1016/j.talanta.2016.01.043.

N. Polikarpov, V. Potolytsyna, E. Bessonova, S. Trippa, D. Appelhans, B. Voita, L. Kartsova. Dendritic glycopolymers as dynamic and covalent coating in capillary electrophoresis: View on protein separation processes and detection of nanogram-scaled albumin in biological samples. J. Chromatogr. A, 2015, vol. 1378, pp. 65–73. DOI: 10.1016/j.chroma.2014.11.051.

Takeda Y.,Hayashi Y., Utamura N., Takamoto C., Kinoshita M., Yamamoto S., Hayakawa T., Suzuki S. Capillary electrochromatography using monoamine- and triamine-bonded silica nanoparticles as pseudostationary phases. J. Chromatogr. A, 2016, vol. 1427, pp. 170-176. DOI: 10.1016/j.chroma.2015.11.085.

Boyce M., Breadmore M., Macka M., Doble P., Haddad P. Indirect spectrophotometric detection of inorganic anions in ion-exchange capillary electrochromatography. Electrophoresis, 2000, vol. 21, pp. 3073-3080.

Guo Y. Preparation and application of trimethylamine amination polychloromethyl styrene nanolatex coated capillary column for the determination of bromate by field-amplified sample stacking open-tubular capillary electrochromatography. Electrophoresis, 2013, vol. 34, pp. 1312-1318. DOI: 10.1002/elps.201200541.

Dolgonosov A., Khamizov R., Kolotilina N., Shayhina S., Yevstigneyeva P. Preparation, properties and application of the colloid solutions of nano-sized ion-exchangers. Sorption and chromatography processes, 2016, vol. 16, no.4, pp. 400-414.

Dzema D., Kartsova L., Polikarpova D. Application of strong basic nano-sized anionite for the capillary electrophoresis separation and on-line concentration of inorganic anions. Analitika i control`, 2017, vol.21, no.1, pp. 41-48. DOI: 10.15826/analitika.2017.21.1.004.

Polikarpova D., Makeeva D., Kartsova L., Dolgonosov A., Kolotilina N. Nano-sized anion-exchangers as a stationary phase in capillary electrochromatography for separation and on-line concentration of carboxylic acids. Talanta, 2018, vol. 188, pp. 744-749. DOI: 10.1016/j.talanta.2018.05.094.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.