E-mail | SIS | Moodle | Helpdesk | Knihovny | cuni.cz | CIS Více

česky | english Přihlášení



Výzkum

Mgr. Pavel Dubský, Ph.D.

Kapilární elektroforéza

Elektromigrační separační techniky patří k jedněm z nejúčinnějších v analytické chemii. Kapilární elektroforéza je základní elektromigrační separační technikou. Ve svých různých módech (zónová elektroforéza, isotachoforéza, elektrokinetická chromatografie, isoelektrická fokusace, chemické reakce v kapiláře, apod.) nachází již po několik desetiletí využití v mnoha vědeckých i aplikačních disciplínách.

Elektroforéza  se uplatňuje při identifikaci a kvantifikaci anorganických iontů, organických látek používaných v agrochemii, farmacii či potravinářství, stejně jako při analýze komplexních biomolekul od peptidů až po DNA.

 

Elektrokinetická chromatografie & Chirální separace

Elektrokinetická chromatografie (EKC)  je módem kapilární zónové elektroforézy, kdy je do základního elektrolytu, ve kterém probíhá elektrokinetická separace, přidán tzv. selektor, typicky micely či cyklodextriny. Selektor modifikuje elektroforetickou pohyblivost analytu a umožňuje tak separaci látek s blízkými elektroforetickými pohyblivostmi nebo s nulovou vlastní elektroforetickou pohyblivostí.

S použitím chirálních selektrorů je EKC vhodná metoda pro chirální separace. Identifikace a kvantifikace enantiomerů organických molekul mají značný praktcký význam. Přestože jsou 2D strukturní vzorce enantiomerů jedné chemické látky totožné, jejich 3D struktura jim propůjčuje mnohdy zcela odlišné biologické a farmakologické účinky.

 

Fyzikálně-chemická měření

Základními fyzikálně-chemickými parametery, které určují elektromigrační chování analytů, jsou elektroforetická pohyblivost a disociační konstanty jednotlivých iotových forem analytu, popř. jejich komplexů se selektorem a příslušné komplexační konstanty v EKC. Pokud analyt podléhá chemické přeměně, lze v některých případech stanovit  rychlostní konstantu reakce. Příkladem je dynamická enantioseparace, kdy lze stanovit rychlost interkonverze enantiomerů ve volném roztoku (racemizace) i v jejich komplexované formě.

Stanovené fyzikálně-chemické parametery jednak poskytují informace o studovaných látkách, popřípadě jejich interakcích se selktorem v EKC, a jednak mohou být zpětně využity pro nalezení optimálních separačních podmínek pro analýzu komplexních směsí.

 

Matematický popis studovaných systémů

Jednou ze základních výhod elektromigračních separačních metod je přesná znalost fyzikálních zákonů popisujících elektromigraci i v těch nejsložitějších systémech. Úplný matematický popis je tvořen soustavou parciálních diferenciálních rovnic popisujících pohyb jednotlivých iontů v elektrickém poli za zachování hmoty a náboje a tato soustava je propojena se soustavou algebraických rovnic popisujících disociační a případně další chemické rovnováhy.

Matematická analýza uvedených soustav rovnic poskytuje zobecněné závěry o povaze kapilární elektroforézy v jejích nejrůznějších módech. Pro detailní náhled na studované jevy je pak s výhodou možné využít numerické řešení, tj. počítačovou simulaci. Oba tyto přístupy vedou k neustálému vývoji nových analytických metod anebo nacházejí praktické využití při optimalizaci separačních podmínek u metod již zavedených.

 

Vývoj software

Nedílnou součástí výzkumné činnosti je vhodná softwarová implementace získaných matematických modelů. Moderní programovací jazyk C++ zaručuje dobrou udržitelnost a přehlednost zdrojového kódu a přitom poskytuje vysoký výkon výstupního kódu strojového. Při vývoji software je ovšem brán zřetel také na uživatelskou přívětivost, která zaručuje, že vytvořené programy nezůstávají pouze jednoúčelovými nástroji pro použití v domovské výzkumné skupině, ale jsou využívány širší vědeckou komunitou.

Software je šířen jako freeware a je k dispozic na stránkách výzkumné skupiny Elektroforetických a Chromatografických separačních Metod

 

Akce dokumentů