Kvapalinová chromatografia

Študenti sa oboznámia s informáciami o postavení metód kvapalinovej chromatografie v systéme vedeckého poznávania sveta; ich nevyhnutnej potrebe pri separovaní rôznorodých látok a  generovaní analytického signálu. Na výučbu metód kvapalinovej chromatografie využívame zjednocujúci prístup založený na koncepcii transportných a distribučných javov, ktoré sa uplatňujú v separačných mechanizmoch kvapalinovej chromatografie. Metódy kvapalinovej chromatografie sú častokrát základom metód chemickej analýzy a tiež kvalitatívneho a kvantitatívneho merania charakteristík chemických látok pri takých činnostiach akými sú kontrolou kvality pri analýze technologických produktov, v bioanalytických aplikáciách, analýze cudzorodých látok v životnom prostredí, v diagnostickej a klinickej analýze, v kriminalistickej vede, produkcii širokého sortimentu látok a podobne. Študent získa informácie o analytických , preparatínnych a priemyselných aplikáciách chromatografických princípov a separačných mechanizmov v kombinovaných  separačných procesoch a metódach. Súčasťou predmetu sú tiež výpočty z oblasti kvapalinovej chromatografie a riešenie modelových situácií zo spoločenskej praxe. Teoretické a výpočtové základy sú vyučované v prednáške a na seminároch.

Sylabus prednášok

1. Definícia kvapalinovej chromatografie (LC). Charakteristika separačných mechanizmov a metód, funkcia a význam LC v analytických, preparatívnych a priemyslových postupoch;
2. Všeobecné pojmy a parametre charakterizujúce rozsah separácie, terminológia; distribučný pomer, distribučná konštanta, Nernstov rozdeľovací zákon, distribučné a chemické rovnováhy v systémoch analyt-mobilná fáza-stacionárna fáza v LC.
3. Interakcie v separačných systémoch LC. Výpočty, termodynamické a kinetické aspekty LC metód, vzťah pojmov separácia a rozlíšenie v LC a vysokoúčinnej kvapalinovej chromatografii (HPLC).
4. Chromatografické separácie, klasifikácia podľa rôznych kritérií. Teória chromatografického deja, kvalitatívna a kvantitatívna chromatografická analýza – zjednocujúci prístup.
5. Vysokoúčinná kvapalinová chromatografia (HPLC). Inštrumentácia v HPLC, kolónové vs planárne techniky.
6. Chromatografické systémy v LC (HPLC, TLC). Pokročilé techniky. Počítačové simulácie a výpočty.
7. Separačné mechanizmy v HPLC. Systémy s normálnym usporiadaním stacionárnej a mobilnej fázy. Systémy s obráteným (reverzným) usporiadaním stacionárnej a mobilnej fázy. Adsorpčná LC, rozdeľovacia LC, iónovo-výmenná LC, afinitná LC. Bioafinita v HPLC. Metódy separácie zložiekchirálnych látok (diastereoizoméry, enantioméry) pomocou HPLC. LC využívajúca prevažne hydrofilné interakcie (HILIC). LC metódy využívajúce prevažne hydrofóbne interakcie (RPLC, HIC).
8. Separácie v mobilných fázach – v pravých roztokoch a v micelotvorných roztokoch, micelová kvapalinová chromatografia (MLC). Základy, inštrumentácia a praktické využitie počítačovej simulačnej techniky. Vlastnosti typických stacionárnych fáz. Úprava vzoriek - SPE.
9. Prietokové detektory využívané v HPLC – UV, UV-VIS, IČ, NMR, FLD, RI, PAD, Amperometrické, Coulochemické, MS, ELSD a iné
10. Predkolónová a pokolónová derivatizácia (fyzikálna, chemická a biologická). Typické aplikácie HPLC metód.
11. Validovanie analytických metód so zameraním na separačné metódy LC. Údržba HPLC a vyhľadávanie chýb a porúch.
12. Riešenie typových problémov z rôznych oblastí spoločenskej a výrobnej praxe a typické využitie LC a HPLC metód v analytických postupoch, preparatívnych a priemyslových postupoch (case studies) vo vybraných oblastiach - klinická diagnostika, kontrola zložiek životného prostredia, kontrola kvality potravín, farmaceutické a biotechnologické aplikácie.
13. Budúcnosť metód kvapalinovej chromatografie, miniaturizácia, nano HPLC, komprehenzívna, multidimenzionálna HPLC a podobne podľa aktuálneho vývoja.

Hodnotenie predmetu

Maximálny počet 100 bodov

1. Prednáška, max. 70 bodov:
   
   • povinná záverečná písomná skúška zložená z dvoch častí (písomnej a ústnej).

2. Seminár, max. 30 bodov:
   
   • záverečný test zo seminárov (koniec semestra)
   • aktivita,
   • neúčať na záverečnom teste seminára je študent povinný ohlásiť aspoň 1 deň dopredu (ak je to možné) resp. sa ospravedlniť najviac 5 pracovných dní po písomke (ak tomu nebránia zvláštne dôvody), inak stráca nárok na náhradný termín písania písomky,
   • záverečný test je vytvorený na základe otázok a príkladov.
     

Celkové hodnotenie predmetu

Podmienky pre absolvovanie cvičení a seminárov

Študijný poriadok Univerzity Komenského v Bratislave, Prírodovedeckej fakulty Článok 4, odsek 9

• ak študent príde na cvičenie nepripravený alebo v priebehu cvičenia sa bude chovať neadekvátne, poruší bezpečnosť pri práci a ohrozí tým svoje zdravie alebo zdravie svojich kolegov, vyučujúci ho môže vylúčiť z cvičenia bez nároku na náhradné odcvičenie úlohy
• študent musí absolvovať všetky laboratórne cvičenia,
• v prípade neúčasti študenta na cvičeniach, musí študent dokladovať dôvod svojej neúčasti, inak mu vyučujúci nemusí uznať zápočet a študent následne nebude pripustený ku skúške
• ak študent vymešká cvičenie a vyučujúci uzná jeho dôvody ako opodstatnené, docvičovanie úloh resp. získanie bodov stratených kvôli neúčasti sa bude riešiť individuálne na základe okolností a písomnej dohody medzi študentom a vyučujúcim
• študenti majú nárok na jeden náhradný termín (spravidla v 13. týždni semestra), počas ktorého si môžu docvičiť vymeškané úlohy (okrem prípadov menovaných v prvom bode)
• študent je povinný nahlásiť ešte pred absolvovaním cvičenia každú skutočnosť, ktorá by mohla ohroziť bezpečnosť a zdravie ľudí v laboratóriu alebo spôsobiť materiálne škody 
• ak študent vymešká viac ako jeden seminár bez dôveryhodného dokladovania dôvodu neúčasti, vyučujúci mu nemusí uznať zápočet a študent následne nebude pripustený ku skúške
• ak niektorý seminár alebo cvičenie odpadnú v dôsledku sviatkov alebo dekanského/rektorského voľna, body získateľné za tieto aktivity sa odpočítajú z maximálneho počtu bodov a percentuálna úspešnosť študenta sa vypočíta pomocou zníženého maximálneho počtu dosiahnuteľných bodov.

Ostatné problémy sa budú riešiť v zmysle Študijného poriadku UK v Bratislave zverejneného na webovej stránke fakulty.

Odporúčaná literatúra

•  R.P.W. Scott: Principles and practice of chromatography, Libraryforscience Book 1, 2003, Liquid Chromatography Book 3 2003
• D. Corradini, Handbook of HPLC, 2nd ed., CRC Press 2010
• L. R. Snyder, J. J. Kirkland, J. L. Glajch: Practical HPLC Method Development, 2nd ed., 1997 J. Wiley & Sons, 1997, Online: 2012
• J. Lehotay., Separačné metódy v analytickej chémii, STU v Bratislave, 2009
• J. Sádecká, A. Purdešová, Úprava vzorky v analytickej chémii, STU v Bratislave, 2012
•  J. Labuda kol., Príručka vybraných pojmov v analytickej chémii, STU v Bratislave, 2012.

• Paul Haddad,  Maryam Taraji a Roman Szücs; Prediction of Analyte Retention Time in Liquid Chromatography; Analytical ChemistryVolume 93, Issue 1, Pages 228 – 256; https://doi.org/10.1021/acs.analchem.0c04190  

Študijný materiál a Obsluha prístroja