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Titel:Entwicklung nachweisstarker molekülspektrometrischer Detektionssysteme unter Verwendung von Diodenlasern für die Kapillarelektrophorese und verwandte Methoden
Autor:Ragozina, Natalia
Weitere Beteiligte: Pyell, Ute (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr:2004
URI:http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2004/0137
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2004-01373
DOI: https://doi.org/10.17192/z2004.0137
DDC: Chemie
Titel(trans.):Development of sensitive molecular spectrometric detection systems using laser diodes for capillary electrophoresis and related separation techniques

Dokument

Schlagwörter:
indirekte Detektion, capillary electrophoresis, nitro aromates, Micellare elektrokinetische Kapillarchromatographie, Fluoreszenzspektrometer, photothermal detection, Laserspektroskopie, Antidepressiva, Photothermische Methode, Zytostatika, Anionen Analytik, pharmaceutical analysis, Kapillarelektrophorese, laser-induced fluorescence detection

Zusammenfassung:
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden zwei Laser-Detektionsysteme (photothermische und fluorimetrische) für die Detektion in Kapillaren eingesetzt und mit konventionellen optischen Detektionsystemen (spektrophotometrisch) verglichen. Die Laserinduzierte-Fluoreszenz-Detektion wurde zur indirekten Bestimmung von nicht absorbierenden anorganischen Anionen eingesetzt. Hierbei wurde 8-Hydroxypyren-3,6,8-trisulfonsäure (HPTS, in Form ihres Trinatriumsalzes), deren elektrophoretische Beweglichkeit der vieler kleiner anorganischer Anionen ähnlich ist, als Hintergrundelektrolyt eingesetzt. Zur Unterdrückung des elektroosmotischen Flusses wurde eine innenbeschichtete Kapillare verwendet, was zur Beschleunigung der Trennung sowie zu einer besseren Wiederholpräzision führte. Die Verwendung von HPTS als Hintergrundelektrolyt sowie der Einsatz einer extrem leistungsstabilen frequenzverdoppelten Laserdiode (Wellenlänge 452 nm) als Anregungslichtquelle erwiesen sich für die Nachweisstärke der entwickelten Methode als vorteilhaft. Für die direkte Bestimmung nichtfluoreszierender Analyte wurde ein im Arbeitskreis von Dr. Faubel (Forschungszentrum Karlsruhe) entwickelter Nahfeld-Thermische-Linse-Detektor (NF-TLD) eingesetzt. Der Detektor wurde umfassend charakterisiert und zur Bestimmung von aromatischen Nitroverbindungen nach Trennung mittels Mizellarer Elektrokinetischer Kapillarchromatographie (MEKC) verwendet. Dadurch konnte demonstriert werden, daß die Anwendung des erstmalig eingesetzten NF-TL-Detektors für die Detektion in Kapillaren grundsätzlich möglich ist. Bei der Bestimmung von Nitroverbindungen konnte eine Verbesserung der Nachweisgrenzen um den Faktor 4 bis 28 gegenüber photometrischer UV-Detektion erreicht werden, was die Gesamtmethode (Trennung und Quantifizierung) konkurrenzfähig zur HPLC mit photometrischer Detektion macht. Neben umweltbezogenen Anwendungen wurde das Applikationsfeld des charakterisierten Thermische-Linse-Detektors auf die klinische Analytik insbesondere im Hinblick auf das therapeutische Drug Monitoring erweitert. Als Problemstellung wurde hier die Bestimmung von Zytostatika (Etoposid, Etoposidphosphat und Teniposid) sowie von Antidepressiva (Fluoxetin und Fluvoxamin) gewählt. Es konnte gezeigt werden, daß unter Verwendung der Nahfeld-Thermischen-Linse-Detektion eine Verbesserung der Nachweisgrenzen um den Faktor 35 bis 60 bei der Bestimmung der Zytostatika und um den Faktor 28 und 670 bei der Bestimmung der Antidepressiva gegenüber der photometrischen UV-Detektion bei gleicher Wellenlänge erreicht werden kann.

Summary:
In this work two laser detection systems (photothermal and fluorimetric) were used for the detection in fused-silica capillaries and compared to commercialy available absorbtion spectrometric detection systems. The laser-induced fluorescene detection system was used for the indirect determination of non absorbing inorganic anions. 8-hydroxypyrene-3,6,8- trisulfonic acid (HPTS, as its trisodium salt) was used as background electrolyte. For the supression of the electroosmotic flow (EOF) the capillary was coated with linear acrylamide to accelerate the separation and improve the standard deviation of the migration time. The usage of HPTS as background electrolyte and a blue (452 nm) frequency-doubled diode laser with a quasi-cw optical output power of 10 µW for fluorescence-induction proved to be advantageous for the performance of the developed method. For the direct determination of non fluorescing compounds the near-field thermal lens effect was employed. The detector was realised by Dr. Faubel (Research Centre Karlsruhe) by using a frequency-doubled argon ion laser (emission wavelength, 257 nm) as the pump laser and a laser diode as the probe laser. The detector was characterised in detail and used for the determination of nitroaromatic compounds after separation by micellar electrokinetic chromatography. Comparing the performance of this detector to the performance of a commercialy available absorption spectrometric detector (at 257 nm) showed a substantial improvement in detection limits (up to 30-fold improvement) for the near-field thermal lens detector (NF-TLD). In adition to enviromental applications characterised near-field thermal lens detector was employed in the area of pharmaceutical analysis (therapeutical drug monitoring). The determination of cytostatics (etoposide, etoposide phosphate and teniposide) and antidepressants (fluoxetine and fluvoxamine) was chosen as suitable applications for NT-FL-detection. Using the NF-TLD device led to an improvement of detection limits by a factor of 35 to 60 for the determination of the cytostatics und by a factor of 28 to 670 for the determination of the antidepressants in comparison to a commercialy available absorption spectrometric detector working with a absorption wavelength of 257 nm.


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