Viacrozmerné miniaturizované separačné metódy kombinované s iónovo pohyblivostnou spektrometriou pre environmentálnu a biomedicínsku analýzu

Anotácia projektu

Nové techniky kombinujúce mikro-separačné metódy s iónovo pohyblivostnou spektrometriou (IMS) budú vyvinuté na dvoch nezávislých rozhraniach: (1) ionizácie elektrosprejom (ESI) a (2) spreja s nerádioaktívnym koronovým výbojom (CDS). Preferované mikro-ESI rozhranie vyrobené z komerčne dostupných kremenných kapilár s emitorom bude slúžiť na detekciu prchavých látok a tiež látok v kvapalnej fáze. Prchavé organické zlúčeniny prítomné v kvapalnej fáze budú študované mikro-separačnými metódami s CDS rozhraním. IMS bude použitý ako detektor s vysokým rozlíšením pre miniaturizované separačné techniky na báze mikro-čipovej elektroforézy a čiastočne mikro-kvapalinovej chromatografie na krátkych kolónach. Prepojenie týchto techník prinesie nové možnosti pre rýchle dvojrozmerové (2D) separácie v kvapalnom separačnom médiu, kde analyty prítomné v kvapalnej fáze budú detegované v dvoch alebo trojrozmerových spektrách, vrátane IMS detekcie, v priebehu niekoľkých minút. Miniaturizované separačné metódy v kombinácii s IMS budú použité pre stopovú analýzu iónogénnych a neiónogénnych látok v zložitých environmentálnych a biomedicínskych vzorkách a pre spoľahlivú identifikáciu enviro- a bio-analytov. Preskúmané budú aj možnosti 3D separácií kombináciou oboch vybraných mikro-separačných metód (MCE a mikro-LC použité v rôznych režimoch) s IMS detekčnou technikou.

Evidenčné číslo projektu

  • APVV-0259-12

Doba riešenia projektu

  • 01.10.2013 – 30.09.2017

Zodpovedný riešiteľ

  • doc. RNDr. Marián Masár, PhD.

Členovia riešiteľského kolektívu

  • RNDr. Róbert Bodor, PhD.
  • prof. RNDr. Milan Hutta, CSc.
  • prof. RNDr. Štefan Matejčík, DrSc.
  • Mgr. Martin Sabo, PhD.
  • Ing. František Iványi
  • RNDr. Ladislav Danč, PhD.
  • RNDr. Peter Troška, PhD.
  • Mgr. Katarína Uhlárová
  • RNDr. Michal Stano, PhD.
  • Mgr. Ondrej Bogár
  • RNDr. Ladislav Moravský, PhD.
  • doc. RNDr. Radoslav Halko, PhD.
  • RNDr. Marína Rudašová
  • Mgr. Zdenka Radičová
  • RNDr. Ľudovít Schreiber, PhD.
  • Mgr. Jasna Hradski, PhD.
  • Mgr. Zuzana Lichvanová, PhD.
  • RNDr. Róbert Góra, PhD.
  • Mgr. Erik Beňo, PhD.

Pracoviská participujúce na projekte

  • Katedra analytickej chémie, Prírodovedecká fakulta UK v Bratislave analytika.sk
  • Katedra experimentálnej fyziky, Fakulta matematiky, fyziky a informatiky UK v Bratislave dep.fmph.uniba.sk

Dosiahnuté výsledky

  • Primárnym cieľom projektu bol vývoj kombinácie miniaturizovaných separačných techník s IMS. Z analytického hľadiska bola pozornosť venovaná najmä aplikovateľnosti vyvinutých rýchlych analytických separačných systémov do analytickej praxe pre následné použitie pri riešení problémov analýzy komplexných reálnych vzoriek environmentálneho, biologického a farmaceutického pôvodu.
  • Na naplnenie cieľov projektu bola využitá inštrumentácia dostupná v laboratóriách participujúcich pracovísk, HPLC a LC s rôznymi detekčnými technikami, mikro-CE so systémom spájania separačných kanálikov a implementovanou kontaktnou vodivostnou detekciou a miniaturizované techniky úpravy vzorky na báze chromatografických, elektroforetických a membránových princípov (extrakcia na tuhej fáze, izotachoforéza, membránová extrakcia, ultrafiltrácia, (elektro)-dialýza, prietoková injekčná analýza), IMS a MS analyzátory, prototyp IMS-MS a rôzne typy rozhraní medzi.

Vybrané publikácie vytvorené v rámci riešenia projektu

  • Ladislav Danč, Róbert Bodor, Peter Troška, Michal Horčičiak, Marián Masár. Determination of metabolic organic acids in cerebrospinal fluid by microchip electrophoresis. Electrophoresis, 2014, 35(15), 2146-2154. doi.org/10.1002/elps.201300455
  • Jasna Hradski, Róbert Bodor, Marián Masár. Sequential Determination of Inorganic Cations and Anions in Cerebrospinal Fluid by Microchip Electrophoresis. Chromatographia, 2014, 77(21-22), 1461-1468. doi.org/10.1007/s10337-014-2711-z
  • Zuzana Lichvanová, Vahideh Ilbeigi, Martin Sabo, Mahmoud Tabrizchi, Štefan Matejčík. Using corona discharge-ion mobility spectrometry for detection of 2,4,6-Trichloroanisole. Talanta, 2014, 127, 239-243. doi.org/10.1016/j.talanta.2014.04.021
  • Martin Sabo, Michaela Malásková, Štefan Matejčík. Ion mobility spectrometry-mass spectrometry studies of ion processes in air at atmospheric pressure and their application to thermal desorption of 2,4,6-trinitrotoluene. Plasma Sources Sci T, 2014, 23(1), 15025. doi.org/10.1088/0963-0252/23/1/015025
  • Martin Sabo, Michaela Malásková, Olga Harmathová, Jasna Hradski, Marián Masár, Branislav Radjenovic, Štefan Matejčík. Direct Liquid Sampling for Corona Discharge Ion Mobility Spectrometry. Anal Chem, 2015, 87 (14), 7389-7394. doi.org/10.1021/acs.analchem.5b01585
  • Milan Fraňo, Katarína Džuganová, Pavol Koiš, Marián Masár. DNA fragment separations by on-line combination of capillary isotachophoresis-capillary zone electrophoresis with UV detection. Electrophoresis, 2016, 37(23-24) 3084-3088. doi.org/10.1002/elps.201600336
  • Jasna Hradski, Mária Drusková Chorváthová, Róbert Bodor, Martin Sabo, Štefan Matejčík, Marián Masár. Quantitative aspects of microchip isotachophoresis for high precision determination of main components in pharmaceuticals. Anal Bioanal Chem, 2016, 408(30), 8669-8679. doi.org/10.1007/s00216-016-9815-2
  • Vahideh Ilbeigi, Martin Sabo, Younes Valadbeigi, Štefan Matejčík, Mahmoud Tabrizchi. Laser desorption-ion mobility spectrometry as a useful tool for imaging of thin layer chromatography surface. J Chromatogr A, 2016, 1459, 145-151. doi.org/10.1016/j.chroma.2016.06.069
  • Marína Rudašová, Marián Masár. Precise determination of N-acetylcysteine in pharmaceuticals by microchip electrophoresis. J Sep Sci, 2016, 39(2), 433-439. doi.org/10.1002/jssc.201501025
  • Zorica Lelova, Violeta Ivanova-Petropulos, Marián Masár, Klemen Lisjak, Róbert Bodor. Optimization and Validation of a New Capillary Electrophoresis Method with Conductivity Detection for Determination of Small Anions in Red Wines. Food Anal Method, 2018, 11(5), 1457-1466. doi.org/10.1007/s12161-017-1117-6
  • Peter Troška, Eva Poboży, Zuzana Némethová, Marián Masár. Determination of Commonly Used Excipients in Pharmaceutical Preparations by Microchip Electrophoresis with Conductivity Detection. Chromatographia, 2019, 82, 741-748. doi.org/10.1007/s10337-019-03691-3
  • Younes Valadbeigi, Vahideh Ilbeigi, Bartosz Michalczuk, Martin Sabo, Štefan Matejčík. Study of Atmospheric Pressure Chemical Ionization Mechanism in Corona Discharge Ion Source with and without NH3 Dopant by Ion Mobility Spectrometry combined with Mass Spectrometry: A Theoretical and Experimental Study. J Phys Chem A, 2019, 123(1), 313-322. doi.org/10.1021/acs.jpca.8b11417
  • Marián Masár, Jasna Hradski, Michaela Nováková, Roman Szucs, Martin Sabo, Štefan Matejčík. Online coupling of microchip electrophoresis with ion mobility spectrometry for direct analysis of complex liquid samples. Sens Actuat B-Chem, 2020, 302, 127183. dx.doi.org/10.1016/j.snb.2019.127183
  • Marián Masár, Jasna Hradski, Martin G. Schmid, Roman Szucs. Advantages and pitfalls of capillary electrophoresis of pharmaceutical compounds and their enantiomers in complex samples: Comparison of hydrodynamically opened and closed systems. Int J Mol Sci, 2020, 21(18), 6852. dx.doi.org/10.3390/ijms21186852
  • Marián Masár, Peter Troška, Jasna Hradski, Ivan Talian. Microchip isotachophoresis coupled to surface-enhanced Raman spectroscopy for pharmaceutical analysis. Microchim Acta 2020, 187(8), 448. dx.doi.org/10.1007/s00604-020-04436-y
  • Ladislav Moravský, Peter Troška, Matej Klas, Marián Masár, Štefan Matejčík. Determination of nitrites and nitrates in plasma-activated deionized water by microchip capillary electrophoresis. Contrib Plasm Phys 60(7) (2020) e202000014. dx.doi.org/10.1002/ctpp.202000014