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HPLC niedermolekularer Verbindungen

Wissenschaftler, der sich ein HPLC-Chromatogramm anschaut

Analytik niedermolekularer Verbindungen

Als Small Molecules werden Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht (typischerweise weniger als 900 Dalton) bezeichnet. Typische Beispiele für solche niedermolekularen Verbindungen sind Aminosäuren, Lipide, Zucker, Fettsäuren oder Alkaloide.  

Für die Trennung von Small Molecules stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, darunter Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), Flüssigkeitschromatographie (LC), Gaschromatographie (GC), Dünnschichtchromatographie (TLC) und Kapillarelektrophorese (CE). Optionen für ihre Identifizierung sind unter anderem die kernmagnetische Resonanzspektroskopie (NMR) oder die Massenspektrometrie (MS). Die mit der Massenspektrometrie gekoppelte Flüssigkeitschromatographie (LC-MS) hat sich in den letzten Jahren zu einer Schlüsselmethode für die Identifizierung niedermolekularer Verbindungen entwickelt.

Das Erzielen bestmöglicher Ergebnisse in der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), UHPLC oder LC-MS-Analyse niedermolekularer Verbindungen hängt von der Auswahl der am besten geeigneten stationären Phase und den Bedingungen der mobilen Phase ab. Die Chemie des Analyten zu beachten ist der wesentlichste Faktor bei der Auswahl der am besten geeigneten Säulenchemie. Durch andere Aspekte wie Geschwindigkeit, Probenmatrix und Anzahl der Verbindungen wird das am besten geeignete Basismaterial für die stationäre Phase definiert.


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HPLC niedermolekularer Verbindungen

Die HPLC-Analyse von Small Molecules wird überwiegend im Umkehrphasen-Trennmodus durchgeführt. Für die Trennung von polaren Verbindungen eignen sich die hydrophile Interaktionschromatographie (HILIC) und die Normalphasenchromatographie, wobei HILIC die bevorzugte Methode ist. Für die Trennung ionischer Verbindungen kann auch die Ionenaustausch-Chromatographie und für anorganische Kationen oder Anionen die Ionenchromatographie eingesetzt werden.

Die HPLC-Säule ist entweder mit vollporösen Kieselgelpartikeln, oberflächenporösen Kieselgelpartikeln oder Polymerpartikeln gepackt oder besteht aus einem monolithischen Kieselgelstab als stationärer Phase. Darüber hinaus werden Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxidpartikel und Kohlenstoffpartikel verwendet. Die typische Porengröße des Materials der stationären Phase für die Trennung niedermolekularer Verbindungen liegt im Bereich von 60 Å - 160 Å. Bei der HPLC reicht die typische Partikelgröße der stationären Phase von 3 µm bis 5 µm, bei der UHPLC werden kleinere Partikelgrößen, üblicherweise 2 µm oder weniger, verwendet. An der stationären Phase können verschiedene Säulenmodifikationen (Selektivitäten) angebracht werden. Eine C18-Alkylkette ist die am häufigsten verwendete Säulenchemie in der Umkehrphasenchromatographie (reversed phase - RP). Nichtsdestotrotz ermöglichen andere Modifikationen, wie z. B. C30, C8, Phenyl, Pentafluorphenyl und eine breite Palette von stärker polaren Modifikationen sowie Modifikationen mit Ionenaustausch- oder chiralen Eigenschaften die Trennung fast aller löslichen Verbindungen. Die mobile Phase für die RP-HPLC besteht typischerweise aus einem wässrigen Puffer oder Wasser und mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmitteln wie Acetonitril oder Methanol.


Probenvorbereitung in der HPLC

Komplexe und matrixreiche Proben, wie z. B. Lebensmittel, Getränke, Kosmetika, biologische Proben bzw. matrixreiche pharmazeutische Formulierungen (z. B. Creme, Sirup) erfordern effiziente Methoden zur Probenvorbereitung, um unerwünschte Bestandteile zu entfernen und den Zielanalyten selektiv abzutrennen. Dies ist besonders dann wichtig, wenn es sich um eine stationäre Phase mit sehr kleinen Partikelgrößen wie bei der UHPLC handelt, in der Partikel von 2 µm Durchmesser oder weniger verwendet werden. Gängige Probenvorbereitungsmethoden sind Flüssig-Flüssig-Extraktion, Festphasenextraktion (SPE) und, bei biologischen Proben, neben der Filtration auch die Proteinfällung. Neben der selektiven Elution des Analyten und seiner Aufkonzentration besteht der Hauptzweck der Probenvorbereitung darin, die stationäre HPLC-Phase vor Verstopfung durch die Probenmatrix zu schützen. HPLC-Säulen auf der Basis von monolithischem Kieselgel können Matrix in hohem Maße tolerieren und erfordern viel weniger Aufwand bei der Probenvorbereitung als partikuläre Säulen. 

Derivatisierung

Bei einigen Molekülen ist eine Derivatisierung erforderlich, entweder vor (Vorsäulenderivat) oder nach (Nachsäulenderivat) der HPLC-Trennung. Durch die Derivatisierung werden Moleküle in ihre Derivate umgewandelt, um eine höhere Empfindlichkeit oder chromatographische Retention in der HPLC zu erreichen. Für die erforderliche Derivatisierung werden geeignete chemische Reagenzien zur Einbringung der erwünschten physikalischen und chemischen Eigenschaften verwendet.






Highlights

HPLC-Methodentransfer-Rechner
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