Zweidimensionale Hochleistungsflüssigkeitschromatographie in mikrofluidischen Chipsystemen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Zu Beginn des Projekts wurde aufbauend auf Vorarbeiten die technisch-instrumentelle Basis für die zweidimensionale Chip-HPLC-MS geschaffen. Dies beinhaltete neben der Entwicklung eines funktionalen Chipdesigns auch die Methodenentwicklung zur Fluidiksteuerung, Probeninjektion und zum Probentransfer. Es wurde ein instrumenteller Aufbau realisiert, der die optische Verfolgung der initialen chromatographischen Trennung sowie die massenspektrometrische Detektion in der zweiten Trenndimension erlaubt. Eine Aufkonzentrierung der Proben am Säulenkopf wird bereits durch die entwickelte Probeninjektionsstrategie erzielt. Sofern für die gegebene analytische Fragestellung erforderlich, kann eine weitere Anreicherung chemischer Substanzen im Nanoliterbereich durch Integration einer zusätzlichen partikulären SPE-Phase in die mikrofluidischen HPLC-Glaschips erreicht werden. Dies wurde im Projekt anhand von Modellsubstanzen gezeigt wo Probenanreicherungsfaktoren von mehr als 5*10^2 erzielt wurden. Im Rahmen des Projekts wurden Studien zu geeigneten Säulenselektivitäten und Eluentzusammensetzungen durchgeführt, einschließlich der Kopplung von reversed phase und normale phase Trennmodi. In diesen Untersuchungen wurde festgestellt, dass der Einsatz von normal phase HPLC in der zweiten Trenndimension zwar möglich ist aber limitiertes Anwendungspotential hat. Im Gegensatz dazu konnten im zweidimensionalem reversed phase Modus Trennungen hoher Qualität bei deutlich verringertem Aufwand erreicht werden . Im weiteren Verlauf des Projekts erstmals die multiple heart-cutting Technik in der zweidimensionalen Chip-HPLC realisiert. Dieser wissenschaftliche Durchbruch ermöglicht nun die Analyse sehr komplexer Probengemische in kürzester Zeit mit der chip-HPLC-MS. Im Rahmen des Projekts wurde mit der Entwicklung der zweidimensionalen chip-HPLC-MS ein neuartiges Analysensystem entwickelt, was die schnelle Analyse komplexer Proben im Bereich der Proteomics, Pestizidanalytik und der chemischen Synthese ermöglichte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- An integrated lab-on-a-chip approach to study heterogeneous enantioselective catalysts at the microscale, ChemCatChem 2018, 10, 5382-5385
R. Warias, A. Zaghi, J. J. Heiland, S. K. Piendl, K. Gilmore, P. H. Seeberger, A. Massi, D. Belder
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/cctc.201801637) - 2D in seconds: Coupling of chip-HPLC with ion mobility spectrometry, Anal. Chem. 2019, 91, 7613-7620
S. K. Piendl, C.-R. Raddatz, N. T. Hartner, C. Thoben, R. Warias, S. Zimmermann, D. Belder
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.analchem.9b00302) - Multiple heart-cutting two-dimensional chip-HPLC combined with deep-UV fluorescence and mass spectrometric detection, Anal. Chem. 2020, 92, 3795-3803
S. K. Piendl, D. Geissler, L. Weigelt, D. Belder
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.analchem.9b05206) - On-chip integration of normal phase high-performance liquid chromatography and droplet microfluidics introducing ethylene glycol as polar continuous phase for the compartmentalization of n-heptane eluents, J. Chromatogr. A 2020, 1612, 460653
J. Peretzki, D. Belder
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.chroma.2019.460653) - Integration of segmented microflow chemistry and online HPLC/MS analysis on a microfluidic chip system enabling enantioselective analyses at the nanoliter scale, Lab Chip 2021, 21, 2614-2624
S. K. Piendl, T. Schönfelder, M. Polack, L. Weigelt, T. van der Zwaag, T. Teutenberg, E. Beckert, D. Belder
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/d1lc00078k) - On-chip Mass Spectrometric Analysis in Non-polar Solvents by Liquid Beam Infrared Matrix- Assisted Laser Dispersion/Ionization, Anal. Bioanal. Chem. 2021, 413, 1561-1570
R. D. Urban, T. G. Fischer, A. Charvat, K. Wink, B. Krafft, S. Ohla, K. Zeitler, B. Abel, D. Belder
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00216-020-03115-4) - Unveiling organocatalysts action - Investigating immobilized catalysts at steady-state operation via lab-on-a-chip technology, ChemCatChem 2021,13, 5089-5096
H. Westphal, R. Warias, H. Becker, M. Spanka, D. Ragno, R. Gläser, C. Schneider, A. Massi, D. Belder
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/cctc.202101148)
