COLUMNA SOL-GEL FOTOPOLIMERIZADA DE FASE UNIDA Y METODOS ASOCIADOS.

Una columna de separación que comprende:

un canal de separación y

un medio de separación en el canal y que comprende una matriz porosa,

matriz que tiene un soporte y una fase estacionaria, incluyendo el soporte un fotopolímero orgánico de metal e incluyendo la fase estacionaria una fase unida mediante enlaces covalentes a partículas de soporte o una pared interna de la columna

Columna sol-gel fotopolimerizada de fase unida y métodos asociados.

La invención se refiere en general a una columna de separación y, en particular, a una columna sol-gel fotopolimerizada de fase unida.

Se ha considerado que la electrocromatografía capilar (CEC, por sus siglas en inglés) es una técnica de separación analítica muy prometedora que combina la eficacia de la electroforesis capilar de zona (CZE, por sus siglas en inglés) con la selectividad de la cromatografía líquida. Aunque la CEC se ha aplicado en muchas áreas diferentes, la preparación de columnas empaquetadas y la baja sensibilidad de detección siguen siendo retos de esta técnica. Las columnas capilares que contienen pequeños empaquetamientos de sílice han sido los pilares principales de la CEC. Una desventaja de las columnas empaquetadas es la fabricación de fritas porosas de tamaños de poro, longitudes y altas estabilidades mecánicas, controladas. En respuesta a los problemas de fabricación de fritas, se están desarrollando columnas capilares tubulares abiertas funcionalizadas superficialmente y capilares monolíticos como variantes de columnas capilares empaquetadas. Las columnas capilares monolíticas han recibido mucha atención debido a las ventajas ofrecidas en el control de la permeabilidad y la carga superficial.

Un reto mayor en las técnicas CEC es la detección de muestras que contienen analitos a bajas concentraciones. La ausencia de sensibilidad a baja concentración proviene del pequeño volumen de muestra y la pequeña longitud de paso óptico para la detección on-line. Con frecuencia son necesarios esquemas de preparación de las muestras dedicados que enriquezcan los analitos diana antes de la inyección de la muestra para obtener la sensibilidad necesaria para muchos analizadores en la realidad. Esquemas tales como extracción disolvente-disolvente y extracción en fase sólida son con frecuencia bastante tediosos y exigen mucho tiempo.

Una alternativa a estos esquemas es la preconcentración on-line. En cromatografía de gases, este objetivo se satisface haciendo pasar una corriente gaseosa por una columna fría que se calienta con posterioridad. En cromatografía líquida de alta resolución (HPLC, por sus siglas en inglés), este procedimiento se realiza normalmente por HPLC con gradiente en que los analitos se reconvierten en la columna mucho más enérgicamente para el primer disolvente que para los sucesivos. La preconcentración on-line también ha disfrutado de algún éxito en separaciones electroforéticas. Por ejemplo, en electroforesis capilar (CE, por sus siglas en inglés), éstas incluyen isotacoforesis, apilamiento de muestra, barrido y el uso de una unión dinámica de pH. En CZE, F. E. P. Mikkers, F. M. Everaerts, P. E. M. Verheggen, J. Chromatogr. 169 (1.979), págs. 1-10 y R. L. Chien, D. S. Burgi, Anal. Chem. 64 (1.992) págs. 489A-496A demostraron que los cambios de resistencia por campo eléctrico entre las zonas de disolución de la muestra y el fondo se pueden concentrar en especies cargadas (es decir, pila). En cromatografía electrocinética, J. P. Quirino, S. Terabe, Science, 282 (1.998) págs. 465-68 y J. P. Quirino, S. Terabe, Anal. Chem. 71(8) (1.999) págs. 1.638-44 han demostrado que las micelas pueden actuar concentrando especies neutras y cargadas (es decir, barrido).

En CEC se ha indicado el uso de columnas empaquetadas con partículas (por ej., octadecil-sílices, que concentran efectos similares a los de la cromatografía líquida de alta resolución con gradiente. Estos efectos analizados se consiguieron usando: (1) elución con gradiente por etapas, (2) preparación de la muestra en un disolvente no eluyente o (3) inyección de un tapón de agua después de la inyección de la muestra. En M. R. Taylor, P. Teale, D. Westwood, D. Perrett, Anal. Chem. 69 (1.997) págs. 2.554-58 los inventores fueron los primeros en indicar el uso de un gradiente por etapas para la preconcentración de muestras esteroideas en 1.997. En D. A. Stead, R. G. Reid, R. B. Taylor, J. Chromatogr. A 798 (1.998) págs. 259-67 los inventores consiguieron un aumento de 17 veces la sensibilidad de detección de una mezcla de esteroides por preconcentración usando una matriz de muestra no eluyente. Y. Zhang, J. Zhu, L. Zhang, W. Zhang, Anal. Chem. 72 (2.000) págs. 5.744-47 también usaron un disolvente no eluyente para la preconcentración de benzoína y mefenitoína por un factor de 134 y 219, respectivamente. En C. M. Yang, Z. El Rassi, Electrophoresis 20 (1.999) págs. 2.337-42 los inventores indicaron la preconcentración de una muestra dilatada de pesticidas usando un pequeño tapón de agua inyectado después de un tapón grande de muestra. En M. J. Hilhorst, G. W. Somsen, G. J. de Jong, Chromatographia 53 (2.001) págs. 190-96 los inventores demostraron la preconcentración de esteroides estructuralmente relacionados usando una matriz no eluyente y elución con gradiente por etapas. Se indicó una ganancia en sensibilidad de 7 a 9 veces. De manera similar, en T. Tegeler, Z. El Rassi, Anal. Chem. 73(14) (2.001) págs. 3.365-72 los inventores indicaron recientemente la preconcentración de analitos en una mezcla de insecticidas de carbamato usando una combinación de una matriz no eluyente y elución con gradiente por etapas. La máxima longitud del tapón de muestra permisible fue 20 cm y se consigue un aumento en la sensibilidad de 500 veces para carbofurano. Zhang y colaboradores consiguieron un aumento adicional en la sensibilidad de detección mediante la combinación de inyección de muestra que aumenta el campo con elución con gradiente de disolvente. Demostraron un aumento de 17.000 veces en la altura de pico para un analito cargado positivamente, propateneno.

Es deseable proporcionar una columna de separación con características mejoradas y que sea fácil de hacer.

Según la invención una columna de separación comprende un canal de separación y un medio de separación en el canal. El medio comprende una matriz porosa y la matriz porosa tiene un soporte y una fase estacionaria. El soporte incluye un polímero orgánico de metal y la fase estacionaria incluye una fase unida mediante enlaces covalentes a partículas de soporte o una pared interior del canal. El polímero puede ser un fotopolímero. En la realización preferida, la matriz porosa no contiene partículas cromatográficas. La matriz porosa se puede usar para preconcentrar y separar analitos sin partículas cromatográficas. La columna de separación permite la concentración y separación de mayores volúmenes de analito que una columna de separación con partículas cromatográficas.

La invención también se dirige a un método para preparar un testigo. En el método se proporciona una columna de separación y se introduce una mezcla fotopolimerizable en la columna de separación. La mezcla incluye al menos un compuesto orgánico de metal. La mezcla se irradia para formar una matriz porosa, sólida, por polimerización fotoiniciada, formado de ese modo un soporte en la columna. Se introduce un reactivo de acoplamiento en la columna y se forma de ese modo una matriz porosa de fase unida en la columna. En la realización preferida, la matriz porosa es sin fritas y no contiene partículas cromatográficas. La preparación de un medio de separación sin fritas sin partículas cromatográficas es más simple que preparar un medio de separación con una frita o partículas cromatográficas. La matriz porosa se puede usar para preconcentrar y separar analitos.

La ruta fotoquímica para la preparación de la matriz porosa presenta muchas ventajas: (1) corto tiempo de preparación, (2) control del tamaño de poro, (3) control sobre la disposición y longitud de la matriz porosa, (4) alta resistencia mecánica y (5) evitación de altas temperaturas que lleven a agrietamiento. Una ventaja de una fase unida es la capacidad para cambiar una serie de condiciones en separaciones cromatográficas.

Se proporciona un método de separación de una muestra de analitos. Se proporciona en la columna de separación incluyendo un canal de separación y un medio de separación en el canal. El medio comprende una matriz porosa y comprendiendo la matriz porosa un soporte y una fase estacionaria. El soporte incluye un polímero orgánico de metal, tal como un fotopolímero y la fase estacionaria incluye una fase unida mediante enlaces covalentes a partículas de soporte o una pared interior de la columna. En la realización preferida, la matriz porosa no contiene partículas cromatográficas. Se introduce una muestra de analitos soportada en una disolución por la columna. El medio concentra los analitos en la columna. Se hace que una disolución fluya por la columna, separando y...

1. Una columna de separación que comprende:

un canal de separación y

un medio de separación en el canal y que comprende una matriz porosa, matriz que tiene un soporte y una fase estacionaria, incluyendo el soporte un fotopolímero orgánico de metal e incluyendo la fase estacionaria una fase unida mediante enlaces covalentes a partículas de soporte o una pared interna de la columna.

2. La columna de la reivindicación 1, en la que el medio de separación es sin frita.

3. La columna de la reivindicación 1, en la que la fase estacionaria comprende un grupo funcional orgánico.

4. La columna de la reivindicación 1, en la que el canal de separación presenta una pared del canal y el medio está unido a la pared del canal y satisface al menos una sección del canal.

5. La columna de la reivindicación 1, en la que la matriz porosa es homogénea y no contiene partículas cromatográficas.

6. La columna de la reivindicación 1, en la que un precursor del fotopolímero comprende un alcóxido de metal.

7. La columna de la reivindicación 6, en la que el alcóxido de metal comprende un material seleccionado de: aluminio, bario, antimonio, calcio, cromo, cobre, erbio, germanio, hierro, plomo, litio, fósforo, potasio, silicio, tántalo, estaño, titanio, vanadio, cinc y circonio.

8. La columna de la reivindicación 6, en la que el alcóxido de metal comprende al menos un grupo fotoactivo.

9. La columna de la reivindicación 1, en la que la matriz porosa tiene una afinidad por un analito.

10. La columna de la reivindicación 1, en la que el medio de separación comprende una fase homogénea.

11. La columna de la reivindicación 1, en la que el canal de separación es un canal de separación capilar o una estructura plana.

12. Un método para preparar un testigo en una columna de separación, que comprende:

proporcionar una columna de separación;

introducir una mezcla fotopolimerizable en la columna, incluyendo la mezcla fotopolimerizable al menos un compuesto orgánico de metal;

irradiar la mezcla para formar una matriz porosa, sólida, mediante polimerización fotoiniciada, formando de ese modo un soporte en la columna e

introducir un reactivo de acoplamiento en la columna, formando de ese modo una matriz porosa de fase unida en la columna.

13. El método según la reivindicación 12, en el que la mezcla fotopolimerizable comprende además al menos un material fotoactivo seleccionado de un grupo fotoactivo unido al compuesto orgánico de metal y un fotoiniciador.

14. El método según la reivindicación 12, en el que la introducción de un reactivo de acoplamiento comprende introducir un reactivo de acoplamiento que comprende un grupo funcional y un metal.

15. El método según la reivindicación 14, en el que el metal se selecciona de: aluminio, bario, antimonio, calcio, cromo, cobre, erbio, germanio, hierro, plomo, litio, fósforo, potasio, silicio, tántalo, estaño, titanio, vanadio, cinc y circonio.

16. El método según la reivindicación 12, en el que la introducción de un reactivo de acoplamiento comprende introducir un reactivo de acoplamiento orgánico.

17. El método según la reivindicación 12, en el que la introducción de un reactivo de acoplamiento comprende introducir un reactivo seleccionado del grupo que consiste en organoclorosilano, organoalcoxisilano y organoaminosilano.

18. El método según la reivindicación 12, en el que la introducción de un reactivo de acoplamiento comprende introducir un reactivo con monofuncionalidad, difuncionalidad o trifuncionalidad.

19. El método según la reivindicación 12, que comprende además introducir un disolvente orgánico en la columna incluyendo la matriz porosa de fase unida.

20. El método según la reivindicación 12, en el que la matriz porosa no contiene partículas cromatográficas.

21. El método según la reivindicación 12, en el que el medio de separación es sin frita.

22. El método según la reivindicación 12, en el que al menos dicho compuesto orgánico de metal comprende un material seleccionado de al menos un monómero orgánico de metal y/o al menos un oligómero orgánico de metal y la mezcla fotopolimerizable comprende además al menos un porógeno.

23. El método según la reivindicación 22, en el que el porógeno se selecciona de manera controlable para formar poros en la matriz.

24. El método según la reivindicación 22, que comprende además seleccionar una relación molar de monómero a porógeno, en la que el monómero asociado con la relación comprende al menos dicho monómero orgánico de metal y/o al menos un monómero precursor orgánico de metal a al menos dicho oligómero orgánico de metal.

25. El método según la reivindicación 12, en el que la irradiación comprende irradiar la mezcla con luz visible o ultravioleta.

26. El método según la reivindicación 12, que comprende además introducir un disolvente orgánico en la columna, incluyendo la columna la matriz porosa, sólida.

27. El método según la reivindicación 12, en el que la proporción comprende proporcionar un capilar o una estructura plana.

28. Un método de separación de una muestra de analitos, que comprende:

proporcionar una columna de separación que comprende un canal de separación y un medio de separación en el canal que comprende una matriz porosa, matriz porosa que comprende un soporte y una fase estacionaria, incluyendo el soporte un fotopolímero orgánico de metal e incluyendo la fase estacionaria una fase unida mediante enlaces covalentes a partículas de soporte o una pared interior de la columna;

introducir una muestra de analitos soportada en una disolución por la columna, en la que el medio concentra los analitos en la columna y

hacer que fluya una disolución por la columna, separando y eluyendo de ese modo los analitos.

29. El método según la reivindicación 28, en el que la introducción comprende aplicar un voltaje o una presión a la columna.

30. El método según la reivindicación 28, en el que la introducción comprende introducir una muestra de analitos soportada en una primera disolución por la columna, y la producción comprende hacer que fluya una segunda disolución por la columna, en la que la primera disolución es la misma disolución que la segunda disolución.

31. El método según la reivindicación 28, en el que la introducción comprende introducir una muestra de analitos soportada en una primera disolución por la columna, en la que la primera disolución comprende un disolvente de elución y la producción comprende hacer que fluya una segunda disolución por la columna, en la que la segunda disolución comprende el disolvente de elución y una concentración del disolvente de elución en la primera disolución es menor que una concentración del disolvente de elución en la segunda disolución.

32. El método según la reivindicación 31, en el que la introducción comprende introducir una muestra de analitos con una longitud de tapón de inyección mayor que una longitud de la columna.

33. El método según la reivindicación 28, en el que la introducción comprende producir apilamiento de muestra.

34. El método según la reivindicación 28, en el que la proporción comprende proporcionar un medio de separación que comprende una matriz porosa sin partículas cromatográficas.

35. El método según la reivindicación 28, en el que la proporción comprende proporcionar una columna de separación que comprende un capilar o una estructura plana.

36. El método según la reivindicación 28, en la que la proporción comprende proporcionar un medio de separación sin frita.