Ученые Санкт-Петербургского государственного университета смогли расширить возможности метода капиллярного электрофореза, сделав его более гибким и избирательным. Этого удалось достичь благодаря разработке новых мицеллярных полимеров, которые также эффективны в катализе с использованием мицелл и в качестве антибактериальных средств. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в научном журнале Journal of Analytical Chemistry.
СЭМ-снимки внутренней поверхности кварцевого капилляра со стационарной полимерной фазой. Представлено Людмилой Карцовой
Мицеллы часто используются в быту. На них основан принцип действия моющих средств, шампуней. Это частицы-агрегаты поверхностно-активных веществ, которые имеют как гидрофильные, то есть водорастворимые, так и гидрофобные, не любящие воду, фрагменты. Их внутренняя гидрофобная часть способна втягивать в себя и растворять неполярные гидрофобные соединения из воды.
Полимеры тоже часто встречаются в обыденной жизни: в одежде, гаджетах, запчастях, мебели, игрушках и других предметах. Они состоят из множества повторяющихся звеньев.
Мицеллы образуются из-за наличия гидрофобных и гидрофильных фрагментов, но при очень низких концентрациях. Для них характерна повышенная стабильность к органическим растворителям. Их используют в таргетированной доставке лекарственных средств, экстракции, катализе на основе мицелл, а также в методах разделения и анализа: жидкостной хроматографии и капиллярном электрофорезе.
Ранее исследователи кафедры органической химии СПбГУ предложили простой экспресс‑метод для оценки аминокислотного состава чая габа. Метод использует жидкостную и тонкослойную хроматографию, разделяя компоненты между подвижной и неподвижной фазами.
Химики СПбГУ синтезировали новые полимеры такого типа. По своей структуре они являются гребнеобразными, или полимерами-«щетками», — представляют собой длинную цепь с боковыми ответвлениями, подобно расческе. Ответвления имеют положительный заряд. Удалось доказать, что новые полимеры, обладающие мицеллярными свойствами, можно применить в качестве полифункциональных модификаторов, то есть материалов, позволяющих влиять на результат разделения сложных смесей биологически активных веществ в капиллярном электрофорезе.
«Прежде эти полимерные системы не использовали в методе капиллярного электрофореза, а их потенциал оказался весьма внушителен. Их можно наносить на стенки капилляра и вводить в фоновый электролит. Модификаторы делают капиллярный электрофорез очень гибким, почти универсальным методом анализа. Структурное разнообразие синтезированных полимеров позволяет адаптировать их к различным условиям и задачам электрофоретического разделения», — объяснила профессор кафедры органической химии СПбГУ Людмила Карцова.
Этот подход применяют в медицине, фармацевтике, пищевой промышленности и аналитической химии. Он основан на разделении компонентов смеси за счет движения в электрическом поле внутри узкого кварцевого капилляра.
Открытие ученых СПбГУ поможет расширить возможности метода капиллярного электрофореза. Например, регулировать избирательность разделения биологически активных веществ, использовать разные режимы электрофоретического разделения. При этом, по словам ученых, новые полимеры более стабильны в условиях, где другие материалы могут изменять свои свойства. Положительный заряд позволяет модифицировать стенки капилляра, меняя их заряд и режим разделения.
В синтезированный полимер ученые ввели хиральный селектор — соединение, способное различать энантиомеры. Это изомеры одного и того же соединения, которые имеют одинаковые физические и химические свойства, но разную биологическую активность. Энантиомеры различных лекарств распределяются в организме пациента по-разному, воздействуют на разные органы и выводятся из организма с различной скоростью. Благодаря новой разработке ученым удалось избирательно разделить и определить энантиомеры лекарственных препаратов.
По словам исследователей, в планах — опробовать новые полимеры в экстракции с применением мицелл. Это перспективное направление методов выделения и концентрирования. Мицеллярный полимер выступит экстрагентом, который селективно извлечет исследуемые компоненты из сложной смеси. Такой способ более экологичный, безопасный, эффективный и экономичный.
Источник информации и фото: пресс-служба СПбГУ
