Ultra-Fast Gradient LC Method for Omeprazole Analysis Using a Monolithic Column: Assay Development, Validation, and Application to the Quality Control of Omeprazole Enteric-Coated Pellets

A method was optimized for the analysis of omeprazole (OMZ) by ultra-high speed LC with diode array detection using a monolithic Chromolith Fast Gradient RP 18 endcapped column (50 x 2.0 mm id). The analyses were performed at 30 degrees C using a mobile phase consisting of 0.15% (v/v) trifluoroacetic acid (TFA) in water (solvent A) and 0.15% (v/v) TFA in acetonitrile (solvent B) under a linear gradient of 5 to 90% B in 1 min at a flow rate of 1.0 mL/min and detection at 220 nm. Under these conditions, OMZ retention time was approximately 0.74 min. Validation parameters, such as selectivity, linearity, precision, accuracy, and robustness, showed results within the acceptable criteria. The method developed was successfully applied to OMZ enteric-coated pellets, showing that this assay can be used in the pharmaceutical industry for routine QC analysis. Moreover, the analytical conditions established allow for the simultaneous analysis of OMZ metabolites, 5-hydroxyomeprazole and omeprazole sulfone, in the same run, showing that this method can be extended to other matrixes with adequate procedures for sample preparation.

A sensitive and robust lc-ms/ms method with monolithic column and electrospray ionization for the quantitation of efavirenz in human plasma: application to a bioequivalence study

An LC-MS/MS method has been developed for the determination of efavirenz (EFZ) in human plasma using hydrochlorothiazide as internal standard (I.S.). An ESI negative mode with multiple reaction-monitoring was used monitoring the transitions m/z 313.88→69.24 (EFZ) and 296.02→204.76 (I.S.). Samples were extracted using liquid-liquid extraction. The total run time was 2.0 min. The separation was achieved with HPLC-RP using a monolithic column. The assay was linear in the concentration range of 100 - 5000 ng mL-1. The mean recovery was 83%. Intra- and inter-day precision were < 9.5% and < 8.9%, respectively and accuracy was in the range ± 8.33%. The method was successfully applied to a bioequivalence study.

Multi-component quantitation of loratadine, pseudoephedrine and paracetamol in plasma and pharmaceutical formulations with liquid chromatography-tandem mass spectrometry utilizing a monolithic column

The purpose of this study was to develop a rapid, simple and sensitive quantitation method for pseudoephedrine (PSE), paracetamol (PAR) and loratadine (LOR) in plasma and pharmaceuticals using liquid chromatography-tandem mass spectrometry with a monolithic column. Separation was achieved using a gradient composition of methanol-0.1% formic acid at a flow rate of 1.0 mL min-1. Mass spectral transitions were recorded in SRM mode. System validation was evaluated for precision, specificity and linearity. Limit of detection for pseudoephedrine, paracetamol, and loratadine were determined to be 3.14, 1.86 and 1.44 ng mL-1, respectively, allowing easy determination in plasma with % recovery of 93.12 to 101.56%.

Fluorimetric determination of intra- and extracellular free amino acids in the microalgae Tetraselmis gracilis (Prasinophyceae) using monolithic column in reversed phase mode

This paper describes the development and application of an RP HPLC method using a C(18) monolithic stationary phase for the separation and quantification of extra- and intracellular amino acids in a batch cultivation of the marine alga Tetraselmis gracilis. Fluorimetric detection was made after separation of the o-phthaldialdehyde 2-mercaptoethanol (OPA-2MCE) derivatives using a binary gradient elution. Separation of 19 amino acids was achieved with resolution >1.5 in about 39 min at a flow rate of 1.5 mL/min. RSD of analyses in seawater medium ranged from 0.36% for Orn (0.50 mu mol/L) to 12% for Ile (0.10 mu mol/L). The main constituents of the intracellular dissolved free amino acids (DFAAs) in the exponential growth phase were arginine (Arg), asparagine (Asn), alanine (Ala), aspartic acid (Asp), glutamic acid (Glu), serine (Ser), glycine (Gly), glutamine (Gln), and leucine (Leu). The major amino acids excreted to the media were valine (Val), Ala, Ser, and Gly. The monolithic phase facilitates the analysis by shortening the separation time and saving solvents and instrumentation costs (indeed conventional HPLC instrumentation can be used, running at lower pressures than those ones used with packed particle columns).

External polyacrylate-coating as alternative material for preparation of photopolymerized sol-gel monolithic column

Photopolymerized sol-gel monolithic columns for use in capillary electrochromatography were prepared in 125 mu m i.d. polyacrylate-coated fused-silica capillaries. The polyacrylate-coating, unlike the polyimide one, is transparent to the radiation used (approximate to 370 nm), and thus, no coating removal is necessary. This is a very important particularity since intrinsic capillary column characteristics, such as flexibility and mechanical resistance, are unchanged. A mixture containing metacryloxypropyltrimethoxysilane (MPTMS) as the polymeric precursor, hydrochloric acid as the catalyst, toluene as the porogen and bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide (Irgacure 819) as the photoinitiator was irradiated at 370 nm for 20 min inside the capillaries to prepare the columns through sol-gel approach. The versatility and viability of the use of polyacrilate as a new capillary external coating were shown through preparation of two columns under different conditions, which were tested in electrochromatography for separation of standard mixture containing thiourea (marker compound), propylbenzene, phenanthrene and pyrene. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

External polyacrylate-coating as alternative material for preparation of photopolymerized sol-gel monolithic column

Photopolymerized sol-gel monolithic columns for use in capillary electrochromatography were prepared in 125 mu m i.d. polyacrylate-coated fused-silica capillaries. The polyacrylate-coating, unlike the polyimide one, is transparent to the radiation used (approximate to 370 nm), and thus, no coating removal is necessary. This is a very important particularity since intrinsic capillary column characteristics, such as flexibility and mechanical resistance, are unchanged. A mixture containing metacryloxypropyltrimethoxysilane (MPTMS) as the polymeric precursor, hydrochloric acid as the catalyst, toluene as the porogen and bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide (Irgacure 819) as the photoinitiator was irradiated at 370 nm for 20 min inside the capillaries to prepare the columns through sol-gel approach. The versatility and viability of the use of polyacrilate as a new capillary external coating were shown through preparation of two columns under different conditions, which were tested in electrochromatography for separation of standard mixture containing thiourea (marker compound), propylbenzene, phenanthrene and pyrene. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Performance of five different electrospray ionisation sources in conjunction with rapid monolithic column liquid chromatography and fast MS/MS scanning

The performances of five different ESI sources coupled to a polystyrene-divinylbenzene monolithic column were compared in a series of LC-ESI-MS/MS analyses of Escherichia coli outer membrane proteins. The sources selected for comparison included two different modifications of the standard electrospray source, a commercial low-flow sprayer, a stainless steel nanospray needle and a coated glass Picotip. Respective performances were judged on sensitivity and the number and reproducibility of significant protein identifications obtained through the analysis of multiple identical samples. Data quality varied between that of a ground silica capillary, with 160 total protein identifications, the lowest number of high quality peptide hits obtained (3012), and generally peaks of lower intensity; and a stainless steel nanospray needle, which resulted in increased precursor ion abundance, the highest-quality peptide fragmentation spectra (5414) and greatest number of total protein identifications (259) exhibiting the highest MASCOT scores (average increase in score of 27.5% per identified protein). The data presented show that, despite increased variability in comparative ion intensity, the stainless steel nanospray needle provides the highest overall sensitivity. However, the resulting data were less reproducible in terms of proteins identified in complex mixtures -- arguably due to an increased number of high intensity precursor ion candidates.

Evaluation of monolithic columns for determination of formaldehyde and acetaldehyde in sugar cane spirits by High-Performance Liquid Chromatography

High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) conditions are described for separation of 2,4-dinitrophenylhydrazone (2,4-DNPH) derivatives of carbonyl compounds in a 10 cm long C-18 reversed phase monolithic column. Using a linear gradient from 40 to 77% acetonitrile (acetonitrile-water system), the separation was achieved in about 10 min-a time significantly shorter than that obtained with a packed particles column. The method was applied for determination of formaldehyde and acetaldehyde in Brazilian sugar cane spirits. The linear dynamic range was between 30 and 600 mu g L-1, and the detection limits were 8 and 4 mu g L-1 for formaldehyde and acetaldehyde, respectively.

Determination of picloram in waters by sequential injection chromatography with UV detection

This paper describes a sequential injection chromatography procedure for determination of picloram in waters exploring the low backpressure of a 2.5 cm long monolithic C18 column. Separation of the analyte from the matrix was achieved in less than 60 s using a mobile phase composed by 20:80 (v v-1) acetonitrile:5.0 mmol L-1 H3PO4 and flow rate of 30 μL s-1. Detection was made at 223 nm with a 40 mm optical path length cell. The limits of detection and quantification were 33 and 137 μg L-1, respectively. The proposed method is sensitive enough to monitor the maximum concentration level for picloram in drinking water (500 μg L-1). The sampling frequency is 60 analyses per hour, consuming only 300 μL of acetonitrile per analysis. The proposed methodology was applied to spiked river water samples and no statistically significant differences were observed in comparison to a conventional HPLC-UV method.

Improving the Detectability of Sequential Injection Chromatography (SIC): Determination of Triazines by Exploiting Liquid Core Waveguide (LCW) Detection

Coupling a liquid core waveguide cell to a sequential injection chromatograph improved the detection limits for determination of triazine herbicides without compromising peak resolution. Separation of simazine, atrazine, and propazine was achieved in water samples by a 25mm long C18 monolithic column. Detection was made at 238nm using a type II LCW (silica capillary coated with Teflon (R) AF2400) cell with 100cm of optical path length. Detection limits for simazine, atrazine, and propazine were 2.3, 1.9, and 4.5 mu g L-1, respectively. Reduced analysis time and low solvent consumption are other remarkable features of the proposed method.

Caratterizzazione del legame di molecole di interesse farmaceutico alla sieroalbumina umana mediante biocromatografia e dicroismo circolare

Negli ultimi anni, un crescente numero di studiosi ha focalizzato la propria attenzione sullo sviluppo di strategie che permettessero di caratterizzare le proprietà ADMET dei farmaci in via di sviluppo, il più rapidamente possibile. Questa tendenza origina dalla consapevolezza che circa la metà dei farmaci in via di sviluppo non viene commercializzato perché ha carenze nelle caratteristiche ADME, e che almeno la metà delle molecole che riescono ad essere commercializzate, hanno comunque qualche problema tossicologico o ADME [1]. Infatti, poco importa quanto una molecola possa essere attiva o specifica: perché possa diventare farmaco è necessario che venga ben assorbita, distribuita nell’organismo, metabolizzata non troppo rapidamente, ne troppo lentamente e completamente eliminata. Inoltre la molecola e i suoi metaboliti non dovrebbero essere tossici per l’organismo. Quindi è chiaro come una rapida determinazione dei parametri ADMET in fasi precoci dello sviluppo del farmaco, consenta di risparmiare tempo e denaro, permettendo di selezionare da subito i composti più promettenti e di lasciar perdere quelli con caratteristiche negative. Questa tesi si colloca in questo contesto, e mostra l’applicazione di una tecnica semplice, la biocromatografia, per caratterizzare rapidamente il legame di librerie di composti alla sieroalbumina umana (HSA). Inoltre mostra l’utilizzo di un’altra tecnica indipendente, il dicroismo circolare, che permette di studiare gli stessi sistemi farmaco-proteina, in soluzione, dando informazioni supplementari riguardo alla stereochimica del processo di legame. La HSA è la proteina più abbondante presente nel sangue. Questa proteina funziona da carrier per un gran numero di molecole, sia endogene, come ad esempio bilirubina, tiroxina, ormoni steroidei, acidi grassi, che xenobiotici. Inoltre aumenta la solubilità di molecole lipofile poco solubili in ambiente acquoso, come ad esempio i tassani. Il legame alla HSA è generalmente stereoselettivo e ad avviene a livello di siti di legame ad alta affinità. Inoltre è ben noto che la competizione tra farmaci o tra un farmaco e metaboliti endogeni, possa variare in maniera significativa la loro frazione libera, modificandone l’attività e la tossicità. Per queste sue proprietà la HSA può influenzare sia le proprietà farmacocinetiche che farmacodinamiche dei farmaci. Non è inusuale che un intero progetto di sviluppo di un farmaco possa venire abbandonato a causa di un’affinità troppo elevata alla HSA, o a un tempo di emivita troppo corto, o a una scarsa distribuzione dovuta ad un debole legame alla HSA. Dal punto di vista farmacocinetico, quindi, la HSA è la proteina di trasporto del plasma più importante. Un gran numero di pubblicazioni dimostra l’affidabilità della tecnica biocromatografica nello studio dei fenomeni di bioriconoscimento tra proteine e piccole molecole [2-6]. Il mio lavoro si è focalizzato principalmente sull’uso della biocromatografia come metodo per valutare le caratteristiche di legame di alcune serie di composti di interesse farmaceutico alla HSA, e sul miglioramento di tale tecnica. Per ottenere una miglior comprensione dei meccanismi di legame delle molecole studiate, gli stessi sistemi farmaco-HSA sono stati studiati anche con il dicroismo circolare (CD). Inizialmente, la HSA è stata immobilizzata su una colonna di silice epossidica impaccata 50 x 4.6 mm di diametro interno, utilizzando una procedura precedentemente riportata in letteratura [7], con alcune piccole modifiche. In breve, l’immobilizzazione è stata effettuata ponendo a ricircolo, attraverso una colonna precedentemente impaccata, una soluzione di HSA in determinate condizioni di pH e forza ionica. La colonna è stata quindi caratterizzata per quanto riguarda la quantità di proteina correttamente immobilizzata, attraverso l’analisi frontale di L-triptofano [8]. Di seguito, sono stati iniettati in colonna alcune soluzioni raceme di molecole note legare la HSA in maniera enantioselettiva, per controllare che la procedura di immobilizzazione non avesse modificato le proprietà di legame della proteina. Dopo essere stata caratterizzata, la colonna è stata utilizzata per determinare la percentuale di legame di una piccola serie di inibitori della proteasi HIV (IPs), e per individuarne il sito(i) di legame. La percentuale di legame è stata calcolata attraverso il fattore di capacità (k) dei campioni. Questo parametro in fase acquosa è stato estrapolato linearmente dal grafico log k contro la percentuale (v/v) di 1-propanolo presente nella fase mobile. Solamente per due dei cinque composti analizzati è stato possibile misurare direttamente il valore di k in assenza di solvente organico. Tutti gli IPs analizzati hanno mostrato un’elevata percentuale di legame alla HSA: in particolare, il valore per ritonavir, lopinavir e saquinavir è risultato maggiore del 95%. Questi risultati sono in accordo con dati presenti in letteratura, ottenuti attraverso il biosensore ottico [9]. Inoltre, questi risultati sono coerenti con la significativa riduzione di attività inibitoria di questi composti osservata in presenza di HSA. Questa riduzione sembra essere maggiore per i composti che legano maggiormente la proteina [10]. Successivamente sono stati eseguiti degli studi di competizione tramite cromatografia zonale. Questo metodo prevede di utilizzare una soluzione a concentrazione nota di un competitore come fase mobile, mentre piccole quantità di analita vengono iniettate nella colonna funzionalizzata con HSA. I competitori sono stati selezionati in base al loro legame selettivo ad uno dei principali siti di legame sulla proteina. In particolare, sono stati utilizzati salicilato di sodio, ibuprofene e valproato di sodio come marker dei siti I, II e sito della bilirubina, rispettivamente. Questi studi hanno mostrato un legame indipendente dei PIs ai siti I e II, mentre è stata osservata una debole anticooperatività per il sito della bilirubina. Lo stesso sistema farmaco-proteina è stato infine investigato in soluzione attraverso l’uso del dicroismo circolare. In particolare, è stato monitorata la variazione del segnale CD indotto di un complesso equimolare [HSA]/[bilirubina], a seguito dell’aggiunta di aliquote di ritonavir, scelto come rappresentante della serie. I risultati confermano la lieve anticooperatività per il sito della bilirubina osservato precedentemente negli studi biocromatografici. Successivamente, lo stesso protocollo descritto precedentemente è stato applicato a una colonna di silice epossidica monolitica 50 x 4.6 mm, per valutare l’affidabilità del supporto monolitico per applicazioni biocromatografiche. Il supporto monolitico monolitico ha mostrato buone caratteristiche cromatografiche in termini di contropressione, efficienza e stabilità, oltre che affidabilità nella determinazione dei parametri di legame alla HSA. Questa colonna è stata utilizzata per la determinazione della percentuale di legame alla HSA di una serie di poliamminochinoni sviluppati nell’ambito di una ricerca sulla malattia di Alzheimer. Tutti i composti hanno mostrato una percentuale di legame superiore al 95%. Inoltre, è stata osservata una correlazione tra percentuale di legame è caratteristiche della catena laterale (lunghezza e numero di gruppi amminici). Successivamente sono stati effettuati studi di competizione dei composti in esame tramite il dicroismo circolare in cui è stato evidenziato un effetto anticooperativo dei poliamminochinoni ai siti I e II, mentre rispetto al sito della bilirubina il legame si è dimostrato indipendente. Le conoscenze acquisite con il supporto monolitico precedentemente descritto, sono state applicate a una colonna di silice epossidica più corta (10 x 4.6 mm). Il metodo di determinazione della percentuale di legame utilizzato negli studi precedenti si basa su dati ottenuti con più esperimenti, quindi è necessario molto tempo prima di ottenere il dato finale. L’uso di una colonna più corta permette di ridurre i tempi di ritenzione degli analiti, per cui la determinazione della percentuale di legame alla HSA diventa molto più rapida. Si passa quindi da una analisi a medio rendimento a una analisi di screening ad alto rendimento (highthroughput- screening, HTS). Inoltre, la riduzione dei tempi di analisi, permette di evitare l’uso di soventi organici nella fase mobile. Dopo aver caratterizzato la colonna da 10 mm con lo stesso metodo precedentemente descritto per le altre colonne, sono stati iniettati una serie di standard variando il flusso della fase mobile, per valutare la possibilità di utilizzare flussi elevati. La colonna è stata quindi impiegata per stimare la percentuale di legame di una serie di molecole con differenti caratteristiche chimiche. Successivamente è stata valutata la possibilità di utilizzare una colonna così corta, anche per studi di competizione, ed è stata indagato il legame di una serie di composti al sito I. Infine è stata effettuata una valutazione della stabilità della colonna in seguito ad un uso estensivo. L’uso di supporti cromatografici funzionalizzati con albumine di diversa origine (ratto, cane, guinea pig, hamster, topo, coniglio), può essere proposto come applicazione futura di queste colonne HTS. Infatti, la possibilità di ottenere informazioni del legame dei farmaci in via di sviluppo alle diverse albumine, permetterebbe un migliore paragone tra i dati ottenuti tramite esperimenti in vitro e i dati ottenuti con esperimenti sull’animale, facilitando la successiva estrapolazione all’uomo, con la velocità di un metodo HTS. Inoltre, verrebbe ridotto anche il numero di animali utilizzati nelle sperimentazioni. Alcuni lavori presenti in letteratura dimostrano l’affidabilita di colonne funzionalizzate con albumine di diversa origine [11-13]: l’utilizzo di colonne più corte potrebbe aumentarne le applicazioni.

Desenvolvimento e avaliação de métodos de extração e separação cromatográfica em colunas monolíticas e superficialmente porosas para determinação de herbicidas triazínicos em solos e águas

O uso de pesticidas levou ao aumento da produtividade e qualidade dos produtos agrícolas, porém o seu uso acarreta na intoxicação dos seres vivos pela ingestão gradativa de seus resíduos que contaminam o solo, a água e os alimentos. Dessa forma, há a necessidade do monitoramento constante de suas concentrações nos compartimentos ambientais. Para isto, busca-se o desenvolvimento de métodos de extração e enriquecimento de forma rápida, com baixo custo, gerando um baixo volume de resíduos, contribuindo com a química verde. Dentre estes métodos destacam-se a extração por banho de ultrassom e a extração por ponto nuvem. Após o procedimento de extração, o extrato obtido pode ser analisado por técnicas de Cromatografia a Líquido de Alta Eficiência (HPLC) e a Cromatografia por Injeção Sequencial (SIC), empregando fases estacionárias modernas, tais como as monolíticas e as partículas superficialmente porosas. O emprego de SIC com coluna monolítica (C18, 50 x 4,6 mm) e empacotada com partículas superficialmente porosas (C18, 30 x 4,6 mm, tamanho de partícula 2,7 µm) foi estudado para separação de simazina (SIM) e atrazina (ATR), e seus metabólitos, desetilatrazina (DEA), desisopropilatrazina (DIA) e hidroxiatrazina (HAT). A separação foi obtida por eluição passo-a-passo, com fases móveis compostas de acetonitrila (ACN) e tampão Acetato de Amônio/Ácido acético (NH4Ac/HAc) 2,5 mM pH 4,2. A separação na coluna monolítica foi realizada com duas fases móveis: MP1= 15:85 (v v-1) ACN:NH4Ac/HAc e MP2= 35:65 (v v-1) ACN:NH4Ac/HAc a uma vazão de 35 µL s-1. A separação na coluna com partículas superficialmente porosas foi efetivada com as fases móveis MP1= 13:87 (v v-1) ACN: NH4Ac/HAc e MP2= 35:65 (v v-1) ACN:NH4Ac/HAc à vazão de 8 µL s-1. A extração por banho de ultrassom em solo fortificado com os herbicidas (100 e 1000 µg kg-1) resultou em recuperações entre 42 e 160%. A separação de DEA, DIA, HAT, SIM e ATR empregando HPLC foi obtida por um gradiente linear de 13 a 35% para a coluna monolítica e de 10 a 35% ACN na coluna com partículas superficialmente porosas, sendo a fase aquosa constituída por tampão NH4Ac/HAc 2,5 mM pH 4,2. Em ambas as colunas a vazão foi de 1,5 mL min-1 e o tempo de análise 15 min. A extração por banho de ultrassom das amostras de solo com presença de ATR, fortificadas com concentrações de 250 a 1000 µg kg-1, proporcionou recuperações entre 40 e 86%. A presença de ATR foi confirmada por espectrometria de massas. Foram realizados estudos de fortificação com ATR e SIM em amostras de água empregando a extração por ponto nuvem com o surfactante Triton-X114. A separação empregando HPLC foi obtida por um gradiente linear de 13 a 90% de ACN para a coluna monolítica e de 10 a 90% de ACN para a coluna empacotada, sempre em tampão NH4Ac/HAc 2,5 mM pH 4,2. Em ambas as colunas a vazão foi de 1,5 mL min-1 e o tempo de análise 16 min. Fortificações entre 1 e 50 µg L-1 resultaram em recuperações entre 65 e 132%.

Optimisation of chromatographic separation of oxidised phospholipids and detection with targeted approaches provides greater coverage of the oxidised lipidome

Phospholipid oxidation by adventitious damage generates a wide variety of products with potentially novel biological activities that can modulate inflammatory processes associated with various diseases. To understand the biological importance of oxidised phospholipids (OxPL) and their potential role as disease biomarkers requires precise information about the abundance of these compounds in cells and tissues. There are many chemiluminescence and spectrophotometric assays available for detecting oxidised phospholipids, but they all have some limitations. Mass spectrometry coupled with liquid chromatography is a powerful and sensitive approach that can provide detailed information about the oxidative lipidome, but challenges still remain. The aim of this work is to develop improved methods for detection of OxPLs by optimisation of chromatographic separation through testing several reverse phase columns and solvent systems, and using targeted mass spectrometry approaches. Initial experiments were carried out using oxidation products generated in vitro to optimise the chromatography separation parameters and mass spectrometry parameters. We have evaluated the chromatographic separation of oxidised phosphatidylcholines (OxPCs) and oxidised phosphatidylethanolamines (OXPEs) using C8, C18 and C30 reverse phase, polystyrene – divinylbenzene based monolithic and mixed – mode hydrophilic interaction (HILIC) columns, interfaced with mass spectrometry. Our results suggest that the monolithic column was best able to separate short chain OxPCs and OxPEs from long chain oxidised and native PCs and PEs. However, variation in charge of polar head groups and extreme diversity of oxidised species make analysis of several classes of OxPLs within one analytical run impractical. We evaluated and optimised the chromatographic separation of OxPLs by serially coupling two columns: HILIC and monolith column that provided us the larger coverage of OxPL species in a single analytical run.

Pore structure and column efficiency of silica monoliths in high performance liquid chromatography (HPLC)

Five different methods were critically examined to characterize the pore structure of the silica monoliths. The mesopore characterization was performed using: a) the classical BJH method of nitrogen sorption data, which showed overestimated values in the mesopore distribution and was improved by using the NLDFT method, b) the ISEC method implementing the PPM and PNM models, which were especially developed for monolithic silicas, that contrary to the particulate supports, demonstrate the two inflection points in the ISEC curve, enabling the calculation of pore connectivity, a measure for the mass transfer kinetics in the mesopore network, c) the mercury porosimetry using a new recommended mercury contact angle values. rnThe results of the characterization of mesopores of monolithic silica columns by the three methods indicated that all methods were useful with respect to the pore size distribution by volume, but only the ISEC method with implemented PPM and PNM models gave the average pore size and distribution based on the number average and the pore connectivity values.rnThe characterization of the flow-through pore was performed by two different methods: a) the mercury porosimetry, which was used not only for average flow-through pore value estimation, but also the assessment of entrapment. It was found that the mass transfer from the flow-through pores to mesopores was not hindered in case of small sized flow-through pores with a narrow distribution, b) the liquid penetration where the average flow-through pore values were obtained via existing equations and improved by the additional methods developed according to Hagen-Poiseuille rules. The result was that not the flow-through pore size influences the column bock pressure, but the surface area to volume ratio of silica skeleton is most decisive. Thus the monolith with lowest ratio values will be the most permeable. rnThe flow-through pore characterization results obtained by mercury porosimetry and liquid permeability were compared with the ones from imaging and image analysis. All named methods enable a reliable characterization of the flow-through pore diameters for the monolithic silica columns, but special care should be taken about the chosen theoretical model.rnThe measured pore characterization parameters were then linked with the mass transfer properties of monolithic silica columns. As indicated by the ISEC results, no restrictions in mass transfer resistance were noticed in mesopores due to their high connectivity. The mercury porosimetry results also gave evidence that no restrictions occur for mass transfer from flow-through pores to mesopores in the small scaled silica monoliths with narrow distribution. rnThe prediction of the optimum regimes of the pore structural parameters for the given target parameters in HPLC separations was performed. It was found that a low mass transfer resistance in the mesopore volume is achieved when the nominal diameter of the number average size distribution of the mesopores is appr. an order of magnitude larger that the molecular radius of the analyte. The effective diffusion coefficient of an analyte molecule in the mesopore volume is strongly dependent on the value of the nominal pore diameter of the number averaged pore size distribution. The mesopore size has to be adapted to the molecular size of the analyte, in particular for peptides and proteins. rnThe study on flow-through pores of silica monoliths demonstrated that the surface to volume of the skeletons ratio and external porosity are decisive for the column efficiency. The latter is independent from the flow-through pore diameter. The flow-through pore characteristics by direct and indirect approaches were assessed and theoretical column efficiency curves were derived. The study showed that next to the surface to volume ratio, the total porosity and its distribution of the flow-through pores and mesopores have a substantial effect on the column plate number, especially as the extent of adsorption increases. The column efficiency is increasing with decreasing flow through pore diameter, decreasing with external porosity, and increasing with total porosity. Though this tendency has a limit due to heterogeneity of the studied monolithic samples. We found that the maximum efficiency of the studied monolithic research columns could be reached at a skeleton diameter of ~ 0.5 µm. Furthermore when the intention is to maximize the column efficiency, more homogeneous monoliths should be prepared.rn

Fases estacionárias monolíticas para separações cromatográficas

Monolithic stationary phases represent a new generation of chromatographic separation media. These phases consist of a continuous separation bed prepared by in situ polymerization or consolidation inside the column tubing. In recent years, their simple preparation procedure, unique properties and excellent performance have attracted quite remarkable attention in liquid chromatography and capillary electrochromatography. This review summarizes the preparation, characterization and applications of monolithic stationary phases. The analytical potential of these columns is demonstrated with separations involving various families of compounds in different separation modes.