KAPALINOVÁ CHROMATOGRAFIE
Závěr Výše uvedené řádky reprezentují krátký souhrn vývoje chromatografic- kých kolon za posledních zhruba 120 let a krátký výhled do budoucna, vycházející z pozorování trendů tak, jak jsou publikovány v odborné literatuře a na konferencích. Jakkoliv jsou tyto trendy prokazatelné, nelze s jistotou předpovědět, co se stane v chromatografii za pět, deset či dvacet let. Nechme se tedy překvapit. Literatura [1] M.S. Tswett, Physikalisch-chemische Studien uber das Chlorophyll. Die Adsorptionen., Ber. Deut. Botan. Gesell. 24 (1906) 316–324. [2] L. Zechmeister, L. Cholnoky, Untersuchungen über den Paprika- -Farbstoff, Liebig’s Ann. Chem. 454 (1927) 54–71. [3] R. Kuhn, E. Lederer, The separation of carotene into its components, Ber. Bunsen-Gesell. Phys. Chem. 64B (1931) 1349–1357. [4] A.J.P. Martin, R.L.M. Synge, A new form of chromatogram em- ploying two liquid phases. I. Theory. II Aplication to the microde- termination of the higher monoamino acids in proteins, Biochem. J. 35 (1941) 1358–1368. [5] R.E. Majors, Historical developments in HPLC and UHPLC column technology: The past 25 years, LC GC N. Amer. 33 (2015) 818–840. [6] C.G. Horvath, B.A. Preiss, S.R. Lipsky, Fast liquid chromatography. Investigation of operating parameters and the separation of nucleoti- des on pellicular ion exchangers, Anal. Chem. 39 (1967) 1422–1428. [7] K. Broeckhoven, G. Desmet, Advances and challenges in extremely high-pressure liquid chromatography in current and future analytical scale column formats, Anal. Chem. 92 (2020) 554–560. [8] J.J. Kirkland, Superficially porous silica microspheres for the fast high-performance liquid chromatography of macromolecules, Anal. Chem. 64 (1992) 1239–1245. [9] F. Svec, J.M.J. Frechet, Continuous rods of macroporous polymer as high performance liquid separation media, Anal. Chem. 64 (1992) 820–822. [10] H. Minakuchi, K. Nakanishi, N. Soga, N. Ishizuka, N. Tanaka, Octa- decylsilylated porous silica rods as separation media for reversed- -phase liquid chromatography, Anal. Chem. 68 (1996) 3498–3501. [11] B. He, N. Tait, F.E. Regnier, Fabrication of nanocolumns for liquid chromatography, Anal. Chem. 70 (1998) 3790–3797. [12] J. Op de Beeck, W. De Malsche, D.S. Tezcan, P. De Moor, G. Desmet, Impact of the limitations of state-of-the-art micro-fabricati- on processes on the performance of pillar array columns for liquid chromatography, J. Chromatogr. A 1239 (2012) 35–48. [13] G. Desmet, M. Callewaert, H. Ottevaere, W. De Malsche, Merging open-tubular and packed bed liquid chromatography, Anal. Chem. 87 (2015) 7382–7388. [14] T. Themelis, J. De Vos, S. Eeltink, Design guidelines and kinetic performance limits for spatial comprehensive three-dimensional chromatography for the analysis of intact proteins, Anal. Chem. 94 (2022) 13737–13744. [15] C. Fee, S. Nawada, S. Dimartino, 3D printed porous media columns with fine control of column packing morphology, J. Chromatogr. A 1333 (2014) 18–24. [16] C. Fee, 3D-printed porous bed structures, Current Opin. Chem. Engin. 18 (2017) 10–15. [17] L.C.T. Scorza, U. Simon, M. Wear, A. Zouliatis, S. Dimartino, A.J. McCormick, Evaluation of novel 3D-printed monolithic adsorbers against conventional chromatography columns for the purification of C-phycocyanin from Spirulina, Algal Res. 55 (2021) 102253. [18] U. Simon, L.C.T. Scorza, S. Teworte, A.J. McCormick, S. Di- martino, Demonstration of protein capture and separation using three-dimensional printed anion exchange monoliths fabricated in one-step, J. Sep. Sci. 44 (2021) 1078–1088.
materiál postupně přidává až do stavu konečného výrobku, což je opak postupů, jako je soustružení či pilování, při nichž se materiál mecha- nicky odebírá. Ve skutečnosti se však jedná o proces běžně nazývaný třídimenzionálním (3D) tiskem. C. Fee je označován jako první, kdo využil možnosti technologie 3D tisku a „vytiskl“ z poly(akrylonitril-butadien-styrenového) terpoly- meru porézní jednotky pro HPLC separace s velmi přesnou geometrií vnitřních pórů[15]. 3D tisk mu tak poskytl kontrolu nad morfologií a strukturou jeho monolitické stacionární fáze a umožnil výrobu sta- cionární fáze s homogenní porozitou v celém objemu a s morfologií jinou, než jsou tradiční kolony plněné typickými sférickými částicemi. Fee vytiskl a charakterizoval různé 3D geometrie včetně jednoduchého krychlového uspořádání, paralelních přímých kanálů a kanálů ve tvaru rybích kostí (obr. 6) [16]. Porovnání účinnosti všech tří morfologií monitorováním rozmývání píku chloridu sodného v jednoduché ko- loně obsahující tištěný monolit jasně prokázalo, že přímé kanály vedly k nejlepším výsledkům. Jeho bývalý spolupracovník S. Dimartino [17] rozvinul dále koncept tištěných kolon. Na rozdíl od vpravdě jednoduché „kolony“ popsané výše, připravil tištěný monolit ukázaný na obr. 6D a E. Pro jeho design použil geometrii Schoenova gyroidu generovanou komerčním softwarem a metakrylátový monolit vytisknul s použitím DLP (Digital Light Processing) technologie [18]. Ten posléze vpravil do skleněné trubice (obr. 6F) a úspěšně použil nejprve pro separaci dvou bílkovin a poté k purifikaci C-phycocyaninu ze suspenze buněk Arthrospira platensis . Obr. 6: Geometrický design monolitických 3D tištěných kolon: Jedno- duché krychlové uspořádání (A), paralelní přímé kanály (B) a kanály ve tvaru rybích kostí (C) [15]. Radiální řez tištěnou monolitickou kolonou se strukturou Schoenova gyroidu (D), fotografie vnějšku tohoto monolitu (E) a kolona obsahující tištěný monolit [18].
3D tisk se jeví jako velice perspektivní proces pro výrobu chroma- tografických kolon. V budoucnu může vyrobit najednou kompletní separační kolonu včetně tubusu i náplně, jejíž struktura bude nejdříve optimalizována v počítači. Takové kolony budou pak moci mít téměř libovolný formát a velikost a budou zcela jistě monolitické. Důležité je, že všechny kolony budou identické, neboť budou vyrobeny podle stejného modelového programu. Ačkoliv, jak uvedeno, první 3D tištěná separační zařízení již byla demonstrována, jejich parametry dosud nedosahují úrovně těch vyráběných klasickými postupy. Je však jenom otázkou, doufejme ne příliš dlouhé doby, kdy se 3D technologie zdokonalí natolik, aby mohly být široce používány v produkci chromatografických kolon. Zatím ještě nejsou k dispozici ani vhodné materiály zcela způsobilé pro samotný tisk. Také běžné tiskárny nemají dosud potřebnou rozlišovací schopnost nutnou k výrobě náplní s dostatečně drobnými vnitřními prvky nutnými k získání kolon s vysokou účinností. Na druhou stranu, jiné metody 3D tisku, které by snad dostatečné rozlišení mohly mít, jsou žel nadmíru pomalé.
10
CHEMAGAZÍN • 2 / XXXIV (2024)
Made with FlippingBook. PDF to flipbook with ease