English
Foto: Archiv autora
Pracovník Ústavu analytické chemie AV ČR RNDr. Pavel Kubáň, Ph.D., DSc., obhájil disertaci „Capacitively coupled contactless conductivity detection in capillary electrophoresis“ před komisí Analytická chemie a získal vědecký titul „doktor chemických věd“. Výsledky jeho výzkumu slouží k pochopení principu a konstrukci citlivého bezkontaktního vodivostního detektoru pro kapilární analytické techniky.
V moderní analytické chemii došlo v posledních dvou desetiletích k výraznému posunu směrem k miniaturizaci základních separačních technik a v této souvislosti také k potřebě vyvíjet pro ně vhodné detekční techniky. Obhájená disertační práce shrnuje výsledky výzkumu a vývoje kapacitně vázaného bezkontaktního vodivostního detektoru (C4D) pro kapilární elektroforézu (CE), které byly započaty na přelomu tisíciletí. Tyto výsledky se staly základem pro vývoj a výrobu jednoho z komerčních C4D, které se v současnosti běžně používají v renomovaných analytických laboratořích na celém světě. Výhodou C4D je jejich snadná konstrukce, která zajišťuje bezkontaktní snímání analytického signálu v miniaturizované vodivostní detekční cele. Celu tvoří dvě elektrody umístěné na povrchu separační kapiláry, mezi nimiž je signál snímán skrz nevodivý materiál (křemenné sklo) kapiláry. Jelikož elektrody nejsou v přímém kontaktu se separačním elektrolytem a se vzorky, nemohou být kontaminovány, což se obvykle stává u kontaktních vodivostních cel, a C4D je tedy v podstatě bezúdržbový. Další výhodou jsou relativně nízké pořizovací náklady, možnost snímat analytický signál přes libovolný nevodivý materiál a také minimální nároky na připojení k elektrické síti, které umožňují napájet C4D z baterií a využívat ho v přenosných analytických systémech.
Základním principem kapacitně vázané bezkontaktní vodivostní detekce je přenos střídavého napětí o určité amplitudě a frekvenci z jedné elektrody na druhou. Střídavé napětí se připojí k excitační elektrodě a při průchodu detekční celou se transformuje na střídavý proud, který zaznamená snímací elektroda. Tento střídavý proud převede vhodný operační zesilovač zpět na střídavé napětí a to je následně zpracováno detekčním okruhem. Úroveň střídavého proudu zaznamenaného na snímací elektrodě je přímo úměrná počátečnímu napětí a vodivosti roztoku v detekční cele a pomocí tohoto jednoduchého principu mohou být monitorovány změny vodivosti roztoku v separační kapiláře mezi excitační a snímací elektrodou. Jelikož separace v CE probíhají na základě rozdílných migrací nabitých (a tedy vodivých) částic v elektrickém poli, představuje C4D univerzální detekční metodu pro CE a pomocí CE-C4D mohou být analyzovány všechny migrující ionty a sloučeniny.
Primárně bylo spojení CE s C4D vyvinuto pro citlivé stanovení malých anorganických iontů a v současné době se standardně využívá v environmentální, potravinářské, klinické a toxikologické analýze, ovšem v průběhu let se ukázalo, že spojení CE s C4D je vhodné také pro analýzu mnoha organických a biochemických sloučenin. C4D lze navíc využít nejenom pro detekci vodivých analytů v kapilární elektroforéze, ale kvůli výjimečně jednoduché konstrukci jej lze také snadno adaptovat pro použití v mnoha dalších standardních analytických technikách. Často se používá také v iontové chromatografii, kapalinové chromatografii, průtokové analýze a mnoha miniaturizovaných mikročipových, chromatografických a mikrofluidních technikách. Kromě toho je C4D též vhodný pro nedestruktivní charakterizaci nových mikroseparačních kolon a materiálů, a jelikož se jeho citlivost nijak zásadně při použití s miniaturizovanými analytickými technikami nesnižuje, můžeme v blízké době očekávat jeho další uplatnění také v nově vyvíjených mikro a nanoanalytických systémech.
PAVEL KUBÁŇ,
Ústav analytické chemie AV ČR, v. v. i.