 |
Retention in ultra-performance liquid chromatography and in supercritical fluid chromatography
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
125312 |
| Type |
K |
| Principal investigator |
Felinger, Attila |
| Title in Hungarian |
Retenció az ultrahatékonyságú folyadékkromatográfiában és szuperkritikusfluidum-kromatográfiában |
| Title in English |
Retention in ultra-performance liquid chromatography and in supercritical fluid chromatography |
| Keywords in Hungarian |
folyadékkromatográgia, szuperkritikusfluidum-kromatográfia, retenciós mechanizmus |
| Keywords in English |
liquid chromatography, supercritical fluid chromatography, retention mechanism |
| Discipline |
| Analytical Chemistry (Council of Physical Sciences) | 100 % | | Ortelius classification: Instrumental analysis |
|
| Panel |
Chemistry 1 |
| Department or equivalent |
Department of Analitical Chemistry and Environmental Chemistry (University of Pécs) |
| Participants |
Bacskay, Ivett Orsolya
Boros, Borbála
Csudai, Csaba
Horváth, Krisztián
Kazmouz, M. Yahia
Kiss, Ibolya
Lambert, Nándor
|
| Starting date |
2017-12-01 |
| Closing date |
2022-11-30 |
| Funding (in million HUF) |
47.988 |
| FTE (full time equivalent) |
13.42 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Az elválasztási folyamatok részleteinek megértéséhez nagy fontosságú a kromatográfiás oszlopban lejátszódó fizikai-kémiai folyamatok feltárása, megértése, hiszen azok alapvetően befolyásolják a retenciót, a szelektivitást, illetve a csúcsok aszimmetriáját és szélesedését, és így az elválasztás hatékonyságát.
A folyadékkromatográfia mellett előretör a szuperkritikusfluidum-kromatográfia (SFC) alkalmazása.
Kutatásunk célja az, hogy a nemlineáris és a lineáris kromatográfia módszereivel jellemezzük a molekuláris
kölcsönhatásokat, apoláris és poláris, illetve királis állófázisok alkalmazásakor egyaránt.
Az elválasztandó molekulák kromatográfiás viselkedésének jellemzése az elválasztási folyamatban a nemlineáris egyensúlyi izotermák meghatározása alapján ismerhető meg. Ennélfogva a kromatográfiás állófázis és az oszlopra juttatott minta molekulái közötti kölcsönhatást a leggyakrabban az oszlop túlterhelésével jellemezhetjük. A kromatográfiás állófázisok sok esetben heterogének és kis mennyiségben tartalmaznak erős kötőhelyeket. Ezek jellemzése célszerűbb lineáris kromatográfiával, megfelelő retenciós modellt felhasználva. Az elvégzett kísérletek alapján, a modelleket felhasználva jellemezzük a retenciót eredményező kölcsönhatásokat, illetve anyagátadási folyamatokat ultrahatékonyságú folyadékkromatográfiában és szuperkritikusfluidum-kromatográfiában.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A sokkomponensű minták analitikai vizsgálatai során olyan elválasztási rendszerekre van szükség, amelyek nagy hatékonyságot, nagy csúcskapacitást biztosítanak. A modern folyadékkromatográfia gyakorlatában számos fázisrendszer, számos állófázis érhető el. Az ultrahatékonyságú folyadékkromatográfia elterjedése azt eredményezi, hogy 1000 bar feletti nyomáson gyors elválasztás érhető el. A szuperkritikusfluidum-kromatográfia a gyors elválasztásokra alternatív lehetőséget nyújt. A szuperkritikus fluidumok kis viszkozitása következtében az SFC rendszerek nagy áramlási sebesség mellett működtethetők, így szintén gyors elemzéseket tesznek lehetővé.
Az anyagátadási folyamatok megismerése lehetővé teszi, hogy az elválasztandó vegyületek jellegét figyelembe véve könnyebben válasszuk ki az adott elválasztáshoz a megfelelő állófázist, töltettípust, és hogy optimalizáljuk a környezeti vagy biológiai minták elválasztását UPLC vagy SFC módszerrel.
Az SFC a folyadékkromatográfiához képes számos meglepetést tartogat. A szuperkritikusfluidum-kromatográfia alapjainak kutatása szükséges ahhoz, hogy a módszer szokatlan jellemzőit megértsük.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Az elválasztástudomány módszerei rohamosan fejlődik. A kromatográfiás oszlopokban lejátszódó molekuláris folyamatok jobb megértése (áramlási profil, anyagátadási folyamatok, felületi diffúzió, adszorpció, deszorpció, megoszlás) fontos ismeretet nyújt az oszloptechnológia további fejlődése tekintetében.
Az ultrahatékonyságú folyadékkromatográfia (UPLC) mellett a szuperkritikusfluidum-kromatográfia (SFC) olyan lehetőséget kínál, ahol nagyon kevés szerves oldószer fogy, és így „zöldebb” kromatográfiás elválasztáshoz jutunk. Ezért fontos megvizsgálni, hogy az UPLC és az SFC hogyan egészíthetik ki egymást, és ezzel hogyan csökkenthető az elválasztás „szénlábnyoma.”
PhD hallgatók és fiatal kutatók tudományos fokozatuk megszerzésén dolgoznak a javasolt kutatási feladaton.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A kémiai elemzési eljárások között kiemelkedő az elválasztástechnikai módszerek és ezen belül a kromatográfia jelentősége. A különféle kémiai, környezettudományi, élelmiszertudományi, klinikai, gyógyszeripari, és egyéb laboratóriumokban több vizsgálatot végeznek valamilyen elválasztástechnikai módszerrel, mint a kémiai elemzés többi módszerével együttvéve.
Az adott elválasztási feladathoz optimális kísérleti körülmények meghatározásához, az ideális fázisrendszer
kiválasztásához elengedhetetlen a kromatográfiás oszlopban lejátszódó fizikai-kémiai folyamatok feltárása, megértése, hiszen azok alapvetően befolyásolják a retenciót, a szelektivitást, az elválasztás minőségét és hatékonyságát.
Kutatómunkánk célja, hogy az állófázis és a mozgófázis, illetve a minta között jelentkező kölcsönhatásokat és az elválasztás során lejátszódó folyamatokat megfelelő modellekkel jellemezzük. Az így nyert információt arra használjuk fel, hogy a vizsgálandó minták összetételének függvényében az ideális fázisrendszert és kísérleti körülményeket találjuk meg, és ezek alapján optimalizált elválasztásokat végezzünk ultrahatékonyságú folyadékkromatográfia, illetve szuperkritikusfluidum-kromatográfia alkalmazásakor.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
To understand the fundamentals of the chromatographic processes, it is of utmost importance to study the physical-chemical phenomena taking place in a chromatographic column. They control the retention, the selectivity, as well as the asymmetry, the broadening of the peaks, hence the separation efficiency, too.
Besides liquid chromatography, supercritical fluid chromatography (SFC) is gaining popularity nowadays.
The characterization of the behavior of analytes during their migration, and the determination of their nonlinear adsorption or partition isotherm will provide fundamental information to understand the nature of the recognition mechanisms. In chromatography, the overloading of the column is most often used to investigate the chromatographic process. However, when the stationary phase contains high energy adsorption sites in low abundance, linear chromatography can offer a better characterization of the underlying phenomena. The goal of our research is that based on experimental work – and using proper models – we characterize the interactions and the mass transfer processes in ultra-performance liquid chromatography and in supercritical fluid chromatography.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The analysis of complex samples calls for separation systems with high efficiency and high peak capacity. In the practice of modern liquid chromatography, a good number of phase systems, stationary phases are available. The use of ultraperformance liquid chromatography results in fast separations at pressures over 1000 bars. Supercritical fluid chromatography offers an attractive alternative to liquid chromatography. Due to the low viscosity of supercritical fluids, SFC systems are operated at high mobile phase flow rates resulting in short analysis times.
The better understanding of the mass transfer processes makes it possible that – taking into account the nature of compounds to be separated – one can select the proper separation phase or packing material, and can optimize the separation of environmental and biological samples by either UPLC or SFC method.
SFC brings many surprises that are not witnessed in liquid chromatography. A profound investigation is needed to better understand the unexpected features of SFC.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Separation science is rapidly developing. The better understanding of the molecular processes (flow profile, mass transfer, surface diffusion, adsorption, desorption, partition) taking place in the chromatographic
columns provide information essential for the further development of column technology.
Besides ultra-performance liquid chromatography (UPLC), supercritical fluid chromatography offers a alternative where less organic solvent is used and thus a greener chromatographic method is obtained. Therefore it is important to study how UPLC and SFC can complement each other, and how the carbon footprint of the separation can be lessened in chromatography.
PhD students and young scientist will work towards their degrees on the proposed research work.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Among the methods of chemical analysis, separation techniques and first of all chromatography are
of utmost importance. In the various laboratories performing analysis in the field of chemistry, environmental, clinical, pharmaceutical, or food science, more analyses are carried out using chromatography than with the other methods of chemical analysis combined.
To find the optimum experimental conditions and the ideal phase system for a given separation task, one must understand the physical chemical processes taking place in the separation column because they fundamentally affect the retention and selectivity, the separation efficiency and quality.
Our research aims to characterize with proper models the interactions occurring between the stationary and mobile phases, and the sample, furthermore the phenomena occurring during the separation processes. The resulting information is used to find the ideal phase system of the system and the optimum experimental conditions to optimize the separations with ultra-performance liquid chromatography and supercritical fluid chromatography.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
