21
Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302 Tato prezentace je spolufinancovaná z Evropského sociálního fondu a státního rozpočtu České republiky

Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

  • Upload
    others

  • View
    14

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Jan Pospíchal Eliška Glovinová

Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU

směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Tato prezentace je spolufinancovaná z Evropského sociálního fondu a státního rozpočtu České republiky

Page 2: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

2

On-line Pre-concentration and Pre-separation in Electrophoresis

using Stationary Reaction Boundary

Jan Pospíchal

Eliška Glovinová

Page 3: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Pros and cons of electromigration methods

Zone electrophoresis + speed, - high cLOD

Isotachophoresis + pre-concentrate, - pre-

concentrate all ions

Isoelectric focusing + pre-concentrate,

- presence of carrier ampholytes

Method of dreams = + pre-concentrate, +

without carrier ampholytes, + low cLOD

Page 4: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Types of reaction boundaries

I. Simple neutralization reaction boundary – NRB Method: Carrier ampholyte free IEF (CAF IEF) Use: focusing of ampholytes, AA II. Complex forming – NRB Method: Ligand step gradient focusing ( LSGF) Use: focusing of metals

III. Asymetric – NRB Method: no name yet Use: acumulation of weak acids, bases, also ampholytes

Page 5: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Principle of the method

J H

Scheme of the fluxes on neutralization reaction boundary

Acidic

electrolyte:

0,01M NH4Ac

0,01M HAc

pH=4,75 .

Alkaline

elektrolyt:

0,01M NH4Ac

0,01M NH4OH

pH=9,24

Ac--

OH-- H++

+

NH4 +

J OH

Principle of the method

Analytical properties

Choice of the electrolyte system

Procedure of the focusing

Results

Conclusion

I. Simple neutralization reaction boundary

Page 6: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Analytical properties of neutralization reaction boundary

Selectivity - focusing ampholytes

- span of pH

JH = JOH, boundary V=0 (cont. dosing)

JH ≠ JOH, boundary V<> 0 (mobilization)

Focused zones are rectangular and

separated , pH=pI

Self sharpening effect

Introduction to the

electrophoresis

Principle of the

method

Analytical properties

Choice of the

electrolyte system

Procedure of the

focusing

Results

Conclusion

Page 7: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Calculated velocity of the boundary

Based on the composition of the adjacent electrolytes.

Page 8: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Principle of the method

Principle = combination of neutralization reaction boundary

(NRB) and presence of convenient chelating agens.

Scheme of the fluxes - LSGF

Yn-

Yn-

Acid electrolyte

0,01M NH4Ac

0,01M HAc

pH=4,75 + kovy.

Alkaline

elektrolyte:

0,01M NH4Ac

0,01M NH4OH

0,002M (NH4)3 cit.

pH=9,24

Yn- Y(n-x)-

Y(n-x)-

Ac--

MeY0

Me2++

MeYn--

OH-- H++

+

Yn--

NH4 +

Yn--

II. Complex forming – NRB

Page 9: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Analytical properties of complex forming – NRB

Selectivity – nature of complexing agens

- span of pH

JH = JOH, boundary V=0 (cont. dosing)

JH ≠ JOH, boundary V<> 0 (mobilization)

Focused zones of metals are rectangular and

separated according to „quasi pI“ of complex

Self sharpening effect

Introduction to the

electrophoresis

Principle of the

method

Analytical properties

Choice of the

electrolyte system

Procedure of the

focusing

Results

Conclusion

Page 10: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Jan Pospíchal et all. 10

Choice a nature and conc. of complexing agens

Page 11: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Choice a nature and conc. of complexing agens

Page 12: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Principle of the method

J H+

Scheme of the fluxes on asymetrical neutralization

reaction boundary

Acidic

electrolyte:

0,01M NH4Ac

0,01M HAc

pH=4,75 .

Alkaline ?

electrolyte:

0,01M NH4Ac

X M Ampholyte

pH=pI

Ac--

H++

+

NH4 +

Ampholyte J Amf-

Ampholyte

Asymetry is reached by presence of ampholyte at pH=pI

III. Asymetrical NRB

Page 13: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Analytical properties of asymetric NRB

Selectivity – extreme pH

- focusing „weak“ acids and

bases

- lower span of pH and water prod.

JH = JOH, boundary V=0 (cont. dosing)

JH ≠ JOH, boundary V<> 0 (mobilization)

Zones of weak ions are immobilized but not

focused – no self sharpening effect

Introduction to the

electrophoresis

Principle of the

method

Analytical properties

Choice of the

electrolyte system

Procedure of the

focusing

Results

Conclusion

Page 14: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

MODE of continuous dosing for all types of NRB

T=0

T=1

T=2

T=3

pH1> pIA< pH2 pH1> pIB> pH2

+ - Possibility to accumulate analyte on the boundary nearly infinitely –

more time – more substance accumulated

Page 15: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Experimental arrangement I,II

Equipment

DE - TE

Analyte

CAF IEF

- ITP

LE x BGE

Separation

column

Analytical

column

ITP x CZE

PE - LE

Page 16: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Experimental arrangement III

Equipment

DE - TE

Analyte

CAF IEF

- ITP

LE x BGE

Separation

column

Analytical

column

ITP x CZE

PE ME

Page 17: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Electrolyte systems used

• Stability-buffers, high purity, selectivity

• Simple NRB I. : Ammonia acetate pH 4,7-9,24

• Complex forming NRB II : Ammonia acetate ca. pH 4,7-9,24

• alkali earth metals + Cresolphthalexone

• heavy metals + Citrate

• copper + PAR + Citrate

• Asymetrical NRB III. : Ammonia acetate + HIS pH 6,95-8,62

HCl+HIS/ βALA pH 1,70-7,20

Page 18: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Simple NRB I Method CAF IEF -CZE

Introduction to the electrophoresis

Principle of the method

Analytical properties

Choice of the electrolyte system

Procedure of the focusing

Results

Conclusion

Results

Page 19: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Analysis of model mixture AA with and without dosing.

Dosing time1200

sec, for different

concentration of AA

1- 2,5x10-5Mol/l

2- 2,5x10-6Mol/l

3- 2,5x10-7Mol/l

4- 2,5x10-8Mol/l

5- 2,5x10-5Mol/l

Without dosing.

Simple NRB I Method CAF IEF -ITP

Page 20: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

Analysis of real sample of AA

A-cont. dosing 2000s, B-sample spiked with 25mol AA, C –no dosing.

Simple NRB I Method CAF IEF -ITP

Page 21: Jan Pospíchal Eliška Glovinová · Jan Pospíchal Eliška Glovinová Inovace studijních programů AF a ZF MENDELU směřující k vytvoření mezioborové integrace CZ.1.07/2.2.00/28.0302

ITP analysis of supernatant abowe BaSO4 without preconcentration (A) with preconcentration 2000s v LSG (B)

Ba SO4 před fokusací a po fokusaci 2000s

Time (minutes)

1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5

U (

mV

)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Ca2+

Ba2+

Ca2+

Ba2+

fok. 2000s

A B

Complex forming NRB II Method LSGF-ITP