Schnelle chirale Trennungen in mikrofluidischen Strukturen

Abstract

Zur Durchführung schneller Trennungen mit Hilfe der Mikrochipelektrophorese (MCE), wurde ein modulares MCE-Instrument aufgebaut und evaluiert. Das lampengestützte System ermöglicht eine variable Wellenlängenanregung bei hoher Detektionsempfindlichkeit. Auf diesem System wurden achirale Trennungen von Fluoresceinisothiocyanat (FITC)-markierten Aminen sowie von Rhodaminen durchgeführt. Unter optimierten Bedingungen wurde eine Basislinientrennung von vier FITC-markierte Amine in weniger als 50 s bei einer Nachweisgrenze von 460 ppt (500 pM) erzielt. Die Basislinientrennung von drei Rhodaminfarbstoffen konnte in weniger als 6 s bei einer Nachweisgrenze von 240 ppt (500 pM) erreicht werden. Für anspruchsvolle chirale Trennungen von FITC-markierten Aminen musste die geringe Auflösung verbessert werden. Hierzu wurden die Kanäle von mikrofluidischen Glaschips mit Polyvinylalkohol (PVA) beschichtet. Während mit den beschichteten Strukturen eine Basislinientrennung erzielt werden konnte, war dies mit unbeschichteten Chips nicht möglich. Die hohe Auflösung ermöglichte zudem die Enantiomerenverhältnisse mit hoher Präzision (RSD=1,9%) und Genauigkeit (R=0,9996) zu bestimmen. Unter Verwendung eines MCE-Systems mit UV-Detektion konnten eine Vielzahl underivatisierter Verbindungen in weniger als 1 min getrennt werden. Die schnellste Trennung erfolgte hierbei in 2,5 s. Die gleichzeitige Trennung einer Mischung aus drei chiralen Verbindungen auf einer Trennstrecke von 12 mm benötigte weniger als 11 s.

A modular instrument for high-speed microchip electrophoresis (MCE), equipped with a sensitive, variable wavelength fluorescence detection system, was developed and evaluated. The system was applied to achiral separations of fluorescein isothiocyanate (FITC)-labeled amines as well as for achiral separation of rhodamines At optimised conditions baseline separation of four FITC-labeled amines could be obtained in less than 50 s at a detection limit of 460 ppt (1 pM). Three rhodamines could be baseline-separated in less than 6 s at a detection limit of 240 ppt (500 pM). For demanding chiral separations of FITC-labeled amines the low resolution has to be improved. For this the channels of microfluidic glass chips have been coated with poly(vinyl alcohol) (PVA). Baseline separation of the enantiomers could be achieved in coated devices while it was not possible in uncoated chips. The high resolution enabled determination of small enantiomeric impurities with high precision (RSD=1.9 %) and trueness (R=0.9996). Applying a MCE-system with UV-detection chiral separations of numerous unlabeled drugs could be realised in less than a minute. The fastest separation could be performed in 2.5 s. Even the successful separation of a mixture of three chiral drugs could be performed in a single run in less than 11 s utilizing a separation length of only 12 mm.