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Eletrocromatografia Capilar- CEC
Capillary electrochromatography


Híbrido da CE com HPLC        oferece algumas características do melhor
das duas técnicas.

 Duas técnicas desenvolvidas a partir de 1980:
 Eletrocromatografia Capilar em coluna empacotada, e
 Eletrocromatografia Capilar eletrocinética micelar (MECC – MEKC)

 Vantagens CEC em comparação HPLC e CE:

 Pode ser aplicada a separação de espécies não carregadas como
 HPLC
 Permite a separação altamente eficientes de micro-volumes de
 solução, como CE, sem necessidade de sistema de bombeamento a
 alta pressão .
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Eletrocromatografia Capilar- CEC
Capillary electrochromatography

Histórico:

1° expressão utilizando aplicação de Potencial elétrico em sistemas
cromatográficos     1974     Pretorios et.al. uso do FEO

1° separação CEC       Jorgenson e Lukacs      1981      Eletrodo grafite ,
potencial 30 KV, capilar Ø int. 170 um, recheio de silica Partisil 10 ODS-2,
detecção fluorescência, separando 9 metil antraceno e perileno, eficiência
31000 e 23000 pratos teóricos.




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    Eletrocromatografia Capilar- CEC
    Capillary electrochromatography




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   A CEC:

   Difere da Cromatografia Eletrocinética Micelar pela utilização de uma fase
   estacionária verdadeira.

   O capilar [40-90 cm e Ø <= 100 um (efeito Joule↓)] é preenchido com uma
   fase estacionária e o solvente que se movimenta devido a eletrosmose.
   Fase Móvel     mistura de tampão aquoso e solvente orgânico (acetonitrila e
   metanol)

   A CEC apresenta o dobro de pratos teóricos comparado ao HPLC para o
   mesmo tamanho de partícula e de coluna.

   Como não se usa pressão não há queda de pressão associada a particulas
   pequenas

   Uma fase móvel é transportada através do bombeamento eletrosmótico do
   fluxo ao invés do bombeamento mecânico     sistema mais simples.
O perfil do bombeamento é plano diferente do parabólico do HPLC   conduz
menor alargamento da banda    consequência maiores eficiências na separação.
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Eletrocromatografia em coluna empacotada:


 •Menos amadurecida de todas as técnicas

 Método     Solvente polar é dirigido pelo FEO através de um capilar
 empacotado com uma fase estacionária, como HPLC Fluxo reverso.
 As separações dependem da distribuição das espécies entre a fase
 móvel e a fase estacionária líquida mantida no empacotamento.


  Aplicações :
  •Separação de Enatiômeros
  •“troca iônica”     retenção se deve à atração entre os íons do
  soluto e os sítios carregados, ligado quimicamente à fase
  estacionária.
  •Análise de traços

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Eletrocromatografia Capilar:                  Cromatografia
                                              Eletrocinética Capilar
Cromatografia semelhante ao                   MIcelar:
HPLC, exceto que a fase móvel
se movimenta devido a                         Eletroforese com as micelas
eletrosmose em vez de pressão                 atuando como uma fase
                                              pseudo estacionária
Desvantagens da MEKC sobre CEC:


 Difícil trabalho com solutos muito polares     retidos muito fortemente
nas micelas     não há separação

Limitada capacidade de separação     função do intervalo de tempo de
saída do soluto não retido até o completamente retido

 Utilização de tensoativos que causam incompatibilidades com os
 sistemas de acoplados      espectrometria de massa
                                                                           13




 Eletrocromatografia Capilar utiliza o melhor da CE e da HPLC:


  HPLC :
  o Maior seletividade ( capacidade de se nalisar uma classe de
  compostos de interesse sem efeito de interferências) e versatilidade
  de separação de compostos neutros.

  CE:
  o Maior eficiência de separação,
  oNão utiliza bombas de alta pressão, FEO      promove perfil plano de
  fluxo   pode existir interferência da fase estacionária


   CE Eletroferograma
   CEC  Eletrocromatograma


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FE na Eletrocromatografia Capilar deve atender especificações :

  Interagir de maneira seletiva com varios tipos de moléculas de
soluto, neutros ou não, proporcionando, assim como HPLC,
diferentes taxas de migração através da coluna

  Apresentar porosidade, permitindo passagem do FEO e
dependendo do tipo de FE aumentado ou diminuindo cfme. o
desejado




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 3 Tipos principais de colunas em CEC:


   Coluna Recheada    material particulado   geralmente poroso e
 esférico preenchimento até a janela de detecção   FM passagem
 somente pelos poros.

   Colunas Tubulares abertas material cromatografico é apenas o
 revestimento polimérico interno no capilar e é ligado quimicamente ao
 mesmo.
   Coluna Monolítica     mesmo material de fabricação das colunas
 tubulares abertas , porém presente radialmente em todo o comprimento
 do capilar




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       Coluna Recheada com partículas de silica




      •Ø das partículas de sílica de 1,5 a 5 um    quimicamente
      modificadas.
      •Separação por interações hidrofílicas, hidrofóbicas, troca
      iônica e bioafinidade.




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   Colunas capilares abertas:




    •Recobrimento capilar com filme de Fase Estacionária (FE)
    •FE 4 tipos:
      Quimicamente ligadas        Ligações orgânicas à superfície sílica
    reações silanização e hidrosililação ( adição de grupos silanos)
      Fisicamente adsorvidas       interações eletrostáticas superfície da sílica e
    o ligante ( ex. surfactantes)
      A base de polimeros orgânicos ( polimerização in situ)
      Revestidas com processo sol-gel ( alcóxidos)
    Vantagens:
    Facilidade de preparação das colunas
    ↑ área superficial    camadas poliméricas
    Utilização para verificação interações farmacos e proteínas

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     Coluna monolítica:




Recheadas com leito contínuo de FE, altamente poroso, contendo rede de
canais interconectados para passagem da Fase Móvel (FM)
2 Tamanhos de poros : macroporos (2-50 nm) e mesoporosos (< 2 nm)

1° aplicação 1970 Ross e Jefferson     1989 ↑ interesse Hjerten et. Al. geis
de poliacrilamida com ↓grau de intercruzamento para separação proteínas.

FE 2 categorias:
Monolitos de Sílica  fusão/sinterização, sol gel e polimierização
Monolitos à base de polimeros orgânicos    (base poliestireno, poliacrilamida,
polimetacrilato)

Utilização : + usados monolitos à base políemeros organicos                        ↑ facil
preparação, + robusto e ↑ tempo de vida.
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     Fases estacionárias:

      Baseadas nas FE HPLC         fase reversa e iônica
      Fases reversas      protonação da sílica em pH abaixo de 3   ↓ FEO
     análises mais lentas e analitos carregados podem ser fortemente retidos.

       Moléculas pequenas carregadas                  ideal troca iônica

       Modo misto estão sendo mais utilizadas ( grupos iônicos e cadeias
     hidrofóbicas)  ↑↑FEO em larga faixa de pH.




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                         Alimentos




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                                  Explique: ordem de eluição componente 1
                                  Tempo de eluição?


    HPLC
                                              CEC




                                                                               25




Ordem de eluição é em função das disferentes fases móveis, que geram
diferentes ordens de eluição, se as fases fossem iguais teríamos a mesma ordem
de eluição.
O tempo de eluição é em função do baixo FEO.
Se ajustarmos a fase móvel obtemos a seguinte eluição:




                                                                        Capillary
                                                                Electrochromatography,
                                                                  Smith N., Beckman
                                                                Coulter, Londres, Reino
                                                                         Unido




                                                                               26




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                                                                      poliaromáticos é realizada
                                                                      por HPLC e CEC obtem
                                                                      resolução de 180.000
                                                                      pratos teóricos.




                                                                                              27
Capillary Electrochromatography, Smith N., Beckman Coulter, Londres, Reino Unido




   Separação de isômeros do antibiótico
   Cefalosporin, foi requerida uma coluna
   capilar de 40 cm, seria impraticável
   esta separação por HPLC nesta coluna
   em função da pressão que seria
   necessária.




                                                                                              28
Capillary Electrochromatography, Smith N., Beckman Coulter, Londres, Reino Unido




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Eletrocromatografia Capilar (CEC)

Capillary Eletrochromatography é um híbrido da eletroforese capilar
com o HPLC e oferece algumas das melhores caracteristicas de
cada uma das técnicas:

•Como HPLC pode ser aplicada as espécies não carregadas,
•Como CE permite separações altamente eficientes de microvolumes
de solução de amostra sem necessidade de sistema de
bombeamento de amostra em alta pressão.
•Na eletrocromatograia, uma fase móvel é transportada através de
uma fase estacionária pelo bombeamento eletrosmóticodo fluxo ao
invés do sistema mecânico com perfil plano e não parabólico. A face
plana do fluxo leva a um menor alargamento de banda          Maior
eficiência na separação!!

•Pode ser realizada com colunas empacotadas e capilar.
                                                                      30




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  • 1.
    07/05/2012 Eletrocromatografia Capilar- CEC Capillaryelectrochromatography Híbrido da CE com HPLC oferece algumas características do melhor das duas técnicas. Duas técnicas desenvolvidas a partir de 1980: Eletrocromatografia Capilar em coluna empacotada, e Eletrocromatografia Capilar eletrocinética micelar (MECC – MEKC) Vantagens CEC em comparação HPLC e CE: Pode ser aplicada a separação de espécies não carregadas como HPLC Permite a separação altamente eficientes de micro-volumes de solução, como CE, sem necessidade de sistema de bombeamento a alta pressão . 1 Eletrocromatografia Capilar- CEC Capillary electrochromatography Histórico: 1° expressão utilizando aplicação de Potencial elétrico em sistemas cromatográficos 1974 Pretorios et.al. uso do FEO 1° separação CEC Jorgenson e Lukacs 1981 Eletrodo grafite , potencial 30 KV, capilar Ø int. 170 um, recheio de silica Partisil 10 ODS-2, detecção fluorescência, separando 9 metil antraceno e perileno, eficiência 31000 e 23000 pratos teóricos. 2 1
  • 2.
    07/05/2012 Eletrocromatografia Capilar- CEC Capillary electrochromatography 3 A CEC: Difere da Cromatografia Eletrocinética Micelar pela utilização de uma fase estacionária verdadeira. O capilar [40-90 cm e Ø <= 100 um (efeito Joule↓)] é preenchido com uma fase estacionária e o solvente que se movimenta devido a eletrosmose. Fase Móvel mistura de tampão aquoso e solvente orgânico (acetonitrila e metanol) A CEC apresenta o dobro de pratos teóricos comparado ao HPLC para o mesmo tamanho de partícula e de coluna. Como não se usa pressão não há queda de pressão associada a particulas pequenas Uma fase móvel é transportada através do bombeamento eletrosmótico do fluxo ao invés do bombeamento mecânico sistema mais simples. O perfil do bombeamento é plano diferente do parabólico do HPLC conduz menor alargamento da banda consequência maiores eficiências na separação. 4 2
  • 3.
    07/05/2012 Eletrocromatografia em colunaempacotada: •Menos amadurecida de todas as técnicas Método Solvente polar é dirigido pelo FEO através de um capilar empacotado com uma fase estacionária, como HPLC Fluxo reverso. As separações dependem da distribuição das espécies entre a fase móvel e a fase estacionária líquida mantida no empacotamento. Aplicações : •Separação de Enatiômeros •“troca iônica” retenção se deve à atração entre os íons do soluto e os sítios carregados, ligado quimicamente à fase estacionária. •Análise de traços 5 6 3
  • 4.
  • 5.
  • 6.
  • 7.
    07/05/2012 Eletrocromatografia Capilar: Cromatografia Eletrocinética Capilar Cromatografia semelhante ao MIcelar: HPLC, exceto que a fase móvel se movimenta devido a Eletroforese com as micelas eletrosmose em vez de pressão atuando como uma fase pseudo estacionária Desvantagens da MEKC sobre CEC: Difícil trabalho com solutos muito polares retidos muito fortemente nas micelas não há separação Limitada capacidade de separação função do intervalo de tempo de saída do soluto não retido até o completamente retido Utilização de tensoativos que causam incompatibilidades com os sistemas de acoplados espectrometria de massa 13 Eletrocromatografia Capilar utiliza o melhor da CE e da HPLC: HPLC : o Maior seletividade ( capacidade de se nalisar uma classe de compostos de interesse sem efeito de interferências) e versatilidade de separação de compostos neutros. CE: o Maior eficiência de separação, oNão utiliza bombas de alta pressão, FEO promove perfil plano de fluxo pode existir interferência da fase estacionária CE Eletroferograma CEC Eletrocromatograma 14 7
  • 8.
    07/05/2012 FE na EletrocromatografiaCapilar deve atender especificações : Interagir de maneira seletiva com varios tipos de moléculas de soluto, neutros ou não, proporcionando, assim como HPLC, diferentes taxas de migração através da coluna Apresentar porosidade, permitindo passagem do FEO e dependendo do tipo de FE aumentado ou diminuindo cfme. o desejado 15 3 Tipos principais de colunas em CEC: Coluna Recheada material particulado geralmente poroso e esférico preenchimento até a janela de detecção FM passagem somente pelos poros. Colunas Tubulares abertas material cromatografico é apenas o revestimento polimérico interno no capilar e é ligado quimicamente ao mesmo. Coluna Monolítica mesmo material de fabricação das colunas tubulares abertas , porém presente radialmente em todo o comprimento do capilar 16 8
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    07/05/2012 17 Coluna Recheada com partículas de silica •Ø das partículas de sílica de 1,5 a 5 um quimicamente modificadas. •Separação por interações hidrofílicas, hidrofóbicas, troca iônica e bioafinidade. Segato M.P., Silva C.R., Jardim I.C.S.F., Quimica Nova, vol.32, n°2, p. 431-440, 2009. 18 9
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    07/05/2012 Colunas capilares abertas: •Recobrimento capilar com filme de Fase Estacionária (FE) •FE 4 tipos: Quimicamente ligadas Ligações orgânicas à superfície sílica reações silanização e hidrosililação ( adição de grupos silanos) Fisicamente adsorvidas interações eletrostáticas superfície da sílica e o ligante ( ex. surfactantes) A base de polimeros orgânicos ( polimerização in situ) Revestidas com processo sol-gel ( alcóxidos) Vantagens: Facilidade de preparação das colunas ↑ área superficial camadas poliméricas Utilização para verificação interações farmacos e proteínas Segato M.P., Silva C.R., Jardim I.C.S.F., Quimica Nova, vol.32, n°2, p. 431-440, 2009. 19 Coluna monolítica: Recheadas com leito contínuo de FE, altamente poroso, contendo rede de canais interconectados para passagem da Fase Móvel (FM) 2 Tamanhos de poros : macroporos (2-50 nm) e mesoporosos (< 2 nm) 1° aplicação 1970 Ross e Jefferson 1989 ↑ interesse Hjerten et. Al. geis de poliacrilamida com ↓grau de intercruzamento para separação proteínas. FE 2 categorias: Monolitos de Sílica fusão/sinterização, sol gel e polimierização Monolitos à base de polimeros orgânicos (base poliestireno, poliacrilamida, polimetacrilato) Utilização : + usados monolitos à base políemeros organicos ↑ facil preparação, + robusto e ↑ tempo de vida. 20 Segato M.P., Silva C.R., Jardim I.C.S.F., Quimica Nova, vol.32, n°2, p. 431-440, 2009. 10
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    07/05/2012 21 Fases estacionárias: Baseadas nas FE HPLC fase reversa e iônica Fases reversas protonação da sílica em pH abaixo de 3 ↓ FEO análises mais lentas e analitos carregados podem ser fortemente retidos. Moléculas pequenas carregadas ideal troca iônica Modo misto estão sendo mais utilizadas ( grupos iônicos e cadeias hidrofóbicas) ↑↑FEO em larga faixa de pH. 22 Segato M.P., Silva C.R., Jardim I.C.S.F., Quimica Nova, vol.32, n°2, p. 431-440, 2009. 11
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    07/05/2012 Aplicações: 23 Alimentos 24 Segato M.P., Silva C.R., Jardim I.C.S.F., Quimica Nova, vol.32, n°2, p. 431-440, 2009. 12
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    07/05/2012 Explique: ordem de eluição componente 1 Tempo de eluição? HPLC CEC 25 Ordem de eluição é em função das disferentes fases móveis, que geram diferentes ordens de eluição, se as fases fossem iguais teríamos a mesma ordem de eluição. O tempo de eluição é em função do baixo FEO. Se ajustarmos a fase móvel obtemos a seguinte eluição: Capillary Electrochromatography, Smith N., Beckman Coulter, Londres, Reino Unido 26 13
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    07/05/2012 Análises de hidrocaronetos poliaromáticos é realizada por HPLC e CEC obtem resolução de 180.000 pratos teóricos. 27 Capillary Electrochromatography, Smith N., Beckman Coulter, Londres, Reino Unido Separação de isômeros do antibiótico Cefalosporin, foi requerida uma coluna capilar de 40 cm, seria impraticável esta separação por HPLC nesta coluna em função da pressão que seria necessária. 28 Capillary Electrochromatography, Smith N., Beckman Coulter, Londres, Reino Unido 14
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    07/05/2012 29 Eletrocromatografia Capilar (CEC) Capillary Eletrochromatography é um híbrido da eletroforese capilar com o HPLC e oferece algumas das melhores caracteristicas de cada uma das técnicas: •Como HPLC pode ser aplicada as espécies não carregadas, •Como CE permite separações altamente eficientes de microvolumes de solução de amostra sem necessidade de sistema de bombeamento de amostra em alta pressão. •Na eletrocromatograia, uma fase móvel é transportada através de uma fase estacionária pelo bombeamento eletrosmóticodo fluxo ao invés do sistema mecânico com perfil plano e não parabólico. A face plana do fluxo leva a um menor alargamento de banda Maior eficiência na separação!! •Pode ser realizada com colunas empacotadas e capilar. 30 15