DE10036293C2 - Vorrichtung zur Vorbereitung der qualitativen und quantitativen Analyse von Substanzflecken auf einer Dünnschichtplatte - Google Patents
Vorrichtung zur Vorbereitung der qualitativen und quantitativen Analyse von Substanzflecken auf einer DünnschichtplatteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vorbereitung der
quantitativen Analyse von Substanzflecken auf einer duktilen
Dünnschichtplatte bei der Dünnschicht-Chromatographie.
Das Prinzip der Dünnschicht-Chromatographie besteht darin,
ein geeignetes Sorbens in einer dünnen Schicht auf einer
Dünnschichtplatte auszubreiten, diese Schicht zu trocknen,
eventuell zu aktivieren und anschließend auf einem "Start
punkt" einen Tropfen der zu analysierenden Ausgangslösung
aufzubringen. Nach dem Abdampfen des hierbei benutzten Lö
sungsmittels wird die Platte in ein verschlossenes Gefäß mit
Solvens gestellt, welches infolge Kapillarwirkung nach oben
wandernd die Schicht durchläuft. Hierbei wird das Gemisch in
eine seiner Komponentenzahl entsprechende Zahl von Flecken
aufgetrennt, die dann alle in einer Linie senkrecht vom
Startpunkt nach oben bis zur Steighöhe des Solvens (Lösungs
mittelfront) liegen müssen.
Es ist dabei bekannt, als Trägermaterial Aluminiumfolie zu
verwenden, im Gegensatz zu Glasplatten, die relativ spröde
sind. Für die Vorrichtung werden an sich bekannte Dünn
schichtplatten aus "duktilen", also nicht-spröden Materialien
verwendet, wobei hier in erster Linie an Aluminium gedacht
ist. Bei den bekannten Al-Dünnschichtplatten handelt es sich
um solche aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen.
Es ist bekannt, daß die einzelnen Flecken qualitativ analy
siert werden können, indem sie beispielsweise an ihrer eige
nen Farbe im Tageslicht erkannt werden oder durch Reagenzien
oder andere Hilfsmittel, wie Fluoreszenzzusätze oder UV-
Licht, sichtbar gemacht werden. Eine Substanz kann auch mit
Hilfe von mitaufgetragenen Referenzsubstanzen identifiziert
werden. Es ist allerdings bekannt, daß es häufig mehrere
chromatographisch nicht unterscheidbare Alternativen gibt. In
diesen Fällen oder bei Gemischkomponenten ohne übereinstim
mende Referenzsubstanz besteht die Möglichkeit, den unbekann
ten Fleck mit dem Sorbens abzuschaben, das pulverige Material
in einen Filter zu geben und mit einem geeigneten Solvens
auszuwaschen. Die so gewonnene Substanzmenge ist für die Mes
sung von Spektren, wie UV-, IR- und Massenspektren, im allge
meinen ausreichend.
Es ist weiterhin bekannt, eine Sorbensprobe mit einem Sub
stanzflecken aus einer Dünnschichtplatte auszuschneiden, sie
in eine durchströmbare Kapsel einzubetten und mit einer Elu
tionsflüssigkeit durchströmen zu lassen. Die die Substanz
auflösende Elutionsflüssigkeit wird in ein Spektrometer ge
leitet, mit dem die unbekannte Substanz analysiert werden
kann. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, daß aus der
Dünnschichtplatte jeweils ein Stück herausgestanzt oder her
ausgeschnitten werden muß. Erfahrungsgemäß werden hierbei die
umliegenden Sorbens-Bereiche zerstört, zumindest beschädigt.
Die umfangreichen Manipulationen beinhalten eine Kontaminati
onsgefahr.
Der SU 16 44 880 ist ein quantitatives Analyseverfahren zu
entnehmen, bei dem die Substanz eines Substanzfleckens ebenfalls
mittels einer Elutionsflüssigkeit eluiert wird. Der
Eluierung werden im vorliegenden Fall die ausgeschnittenen
Fleckchen von Sorbin- und Ameisensäure unterzogen.
Es stellt sich damit die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Vorbe
reitung der qualitativen, wenn möglich quantitativen Analyse
von Substanzflecken auf einer duktilen Dünnschichtplatte bei
der Dünnschicht-Chromatographie anzugeben, die die Nachteile
des Standes der Technik nicht aufweist, insbesondere eine
einfache und wiederholbare Arbeitsweise erlaubt und bei der
die Substanzflecken und die Sorbensschicht der Umgebung der
zu den analysierenden Substanzflecken nicht beschädigt werden
kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der genannten Art
gelöst, daß die einen auf die mit dem getrockneten Sorbens
beschichtete Dünnschichtplatte aufsetzbaren Spülkopf besitzt,
der mit einer überstehenden, geschlossenen Kranzschneide ver
sehen ist, mit der das Sorbens bis auf die Oberseite der
Dünnschichtplatte durchdringbar und gegen das umgebende Sor
bens abdichtbar ist; weiterhin sind eine Zuleitung zu dem von
dem vom Spülkopf und innerhalb der Kranzschneide gebildeten
Hohlraum, durch den eine die Substanz des Substanzfleckens
eluierende Elutionsflüssigkeit einleitbar ist, und eine Ab
führleitung vorhanden.
Unter einem "Spülkopf" soll eine Vorrichtung verstanden wer
den, die eine Spülflüssigkeit an einen Funktionsbereich her
anbringt und dort abgespülte bzw. gelöste Flüssigkeitsmengen
wieder abführbar macht. Im vorliegenden Falle dringt die
Kranzschneide in die getrocknete Sorbensschicht ein, und zwar
bis zur Oberfläche der festen Dünnschichtplatte, die aller
dings nicht spröde sein darf, um nicht zu zerspringen. Die
Kranzschneide bildet dann einen festen Abdichtungskranz gegen
den Rest der Sorbensschicht, so daß ein "Channeling" zuver
lässig vermieden wird.
Wenn es auch denkbar ist, daß der Spülkopf mit nur einer Zu
leitung oder mehr als zwei Zuleitungen arbeitsfähig ist, so
ist jedoch ein Spülkopf vorzuziehen, der nur eine Zuleitung
und eine Abführleitung besitzt.
Der Hohlraum, der von der Kranzschneide und gegebenenfalls
einer zusätzlichen Aushöhlung gebildet sein kann, hat gegen
überliegend zur Dünnschichtplattenoberfläche eine Auflageflä
che, die sich beim Aufsetzen der Kranzschneide auf das Sor
bens legt oder einen geringen Abstand dazu hält. Es damit ein
genau festgelegter Spülraum vorhanden.
Die Höhe der Kranzschneide, gemessen von der Auflagefläche
bis zur eigentlichen Schneidenspitze, sollte nur 0,05 bis 0,5 mm
größer als die mittlere Sorbensschichtdicke sein.
Die Kranzschneide kann auch auswechselbar am Spülkopf befe
stigt sein, so daß er nach einer gewissen Zeit, wenn die ei
gentlichen Schneiden stumpf geworden sein sollten, ausgewech
selt werden kann. Als Material für die Kranzschneide eignet
sich insbesondere rostfrei legierter Stahl.
Der Spülkopf kann einen zylindrischen Stempel besitzen, in
den die Kranzschneide eingelassen ist, wobei der eigentliche
Schneidenbereich übersteht. Der Stempel kann aus einem Kunst
stoff bestehen, der gegen die üblicherweise verwendeten Elu
tionsmittel inert ist. Insbesondere hat sich ein Stempel aus
Polyetheretherketon (PEEK) bewährt.
Werden eine zuführende und eine abführende Leitung verwendet,
so ist es vorteilhaft, der abführenden Leitung noch im Be
reich des Spülkopfes einen Feinfilter vorzuschalten.
Schließlich wird vorgeschlagen, daß die Kranzschneide mit
Hilfe eines die Dünnschichtplatte gegen den Spülkopf drücken
den Spindelpreßgestells in das Sorbens eindrückbar und fi
xierbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich
nung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzel
nen:
Fig. 1 einen Spülkopf mit Kranzschneide in ge
schnittener Darstellung;
Fig. 2 einen Spülkopf von der Schneidenseite her
gesehen;
Fig. 3 die Vorrichtung gemäß Erfindung mit einer
Dünnschichtplatte in einem Spindelpreßge
stell.
Fig. 4 und 5 Schaltungen zum Einsatz der neuen Vorrich
tung.
Fig. 1 zeigt einen Elutionsstempel 100, der in ein Spindel
preßgestell 200 (vgl. Fig. 3) zusammen mit einer Dünn
schichtplatte 1 eingespannt werden kann. Der Elutionsstempel
100 besitzt einen einstückig gedrehten und in Projektion T-
förmigen Einspannkorpus, der insgesamt zylindrisch ist und
ein Auflageteil 12 und ein Hülsenteil 13 aufweist. Das Hül
senteil 13 trägt eingesetzt einen Spülkopf 2, der im Schnitt
dargestellt ist. Der Spülkopf 2 ist im wesentlichen ein zy
lindrisches Teil aus Polyetheretherketon (PEEK), das als
Vollkörper gedreht ist und zwei eingesenkte Bohrungen 14, 15
an seiner Oberseite besitzt, die bis etwa 3/5 in das Innere
des Spülkopfes 2 hineinragen.
Eine feine Bohrung 16, die zu einer Zuleitung 6 gehört, setzt
sich von der Bohrung 15 bis zu einer Auflagefläche 17 fort,
die den unteren, planen Abschluß des Spülkopf-
Kunststoffteiles bildet. Die weitere Leitung, die in der Boh
rung 14 endet, ist als abführende Leitung 7 gekennzeichnet.
Sie endet an der Auflagefläche 17 in einem Rezeß 8, der eine
zylindrisch aufgebohrte Erweiterung darstellt. Hier ist ein
Feinfilter 10 eingebaut, dessen Funktion noch erläutert wer
den wird.
In das Kunststoffteil des Spülkopfes 2 ist eine kreisrunde
Kranzschneide 3 eingesetzt, die aus V2A-Stahl besteht und in
einer scharfen, etwa 0,3 mm überstehenden Schneidspitze 23
endet. Es besteht demnach ein Hohlraum, der innerhalb der
Kranzschneide 3 über die Auflagefläche 17 übersteht.
Wie bereits eingangs erläutert, besteht das Prinzip der Dünn
schicht-Chromatographie darin, auf einer Dünnschichtplatte 1
ein geeignetes Sorbens 4 auszubreiten, das getrocknet ist und
bei dem auf einem Startpunkt ein Tropfen der zu analysieren
den Ausgangslösung aufgebracht wird. Mit Hilfe eines Solvens,
welches in Folge Kapillarwirkung nach oben wandernd die
Schicht durchläuft, werden Substanzflecken erzeugt, die eine
Flächenausdehnung haben, die von der Kranzschneide 3 voll
ständig umschlossen werden können. Es sei angemerkt, daß je
nach Erfordernis verschiedene Kranzschneiden-Durchmesser ver
wendet werden können. Im allgemeinen liegt der Durchmesser
bei etwa 4 mm. Es sind aber auch Kranzschneiden innerhalb des
Bereiches 2 bis 10 mm Durchmesser herstellbar und gegebenen
falls anwendbar.
Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, wird mit der Kranzschneide 3
das Sorbens 4 bis auf die Oberseite der Dünnschichtplatte 1
durchdrungen und gegen das umgebende Sorbens abgedichtet. Die
Auflagefläche 17 liegt dabei in Kontakt mit dem Sorbens oder
etwas oberhalb dazu.
Mit dem zweifach durchbohrten Spülkopf 2, dessen Zulaufslei
tung 6 in einem Öffnungsdurchmesser von etwa 0,2 mm endet,
wird eine Elutionsflüssigkeit, beispielsweise Wasser
oder Methanol durch die Zuleitung 6 eingeleitet. Innerhalb
des Hohlraums, der mit dem Substanzfleck und dem Sorbens-
Bereich voll ausgefüllt wird, breitet sich das Elutionsmittel
aus und fließt anschließend durch den Feinfilter 10 in die
abführende Leitung 7 zurück. Wesentlich ist, daß während der
gesamten Elutionszeit, bei der etwa während der Zeit der Sub
stanzelution von typischerweise 0,5-5 min, 0,01-1 ml/min
bei konstanten Fluß hindurchgeleitet werden, der Hohlraum 5
fest gegen das umgebende Sorbens abgedichtet ist, so daß es
nicht zu einem "Chanelling" kommen kann.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Spülkopf und den Hohl
raum 5. Deutlich erkennbar ist die Öffnung für die zuführende
Leitung 6, sowie der Feinfilter 10, der in einer wesentlich
vergrößerten Öffnung der abführenden Leitung 7 vorgeschaltet
ist. Die Kranzschneide 3 ist in diesem Fall kreisrund und um
gibt die Auflagefläche 17.
Die durch die abführende Leitung 7 abgeführte Elutionsflüs
sigkeit wird in einem Massenspektrometer, wie an sich be
kannt, untersucht. Es ist aber auch möglich, andere Analysa
toren zu verwenden.
Hierfür wird beispielsweise ein Spindelpreßgestell 200 ver
wendet (vergl. Fig. 3). Das Spindelpreßgestell besteht aus
einem Rahmen 30, der eine Basis 31 und ein Joch 32 aufweist.
Das Joch ist durchbohrt, so daß das Hülsenteil 13 hindurch
gesteckt werden kann. Das Hülsenteil ist mit einer Nut 18
versehen, durch das ein Gabelblech 36 schiebbar ist, so daß
es unterhalb des Jochs 32 liegt. Von unten drückt ein Stempel
34 gegen die zwischengelagerte Dünnschichtplatte 1, so daß
diese wiederum von oben mit der Kranzschneide 3 in Kontakt
kommt, die bei Anziehen einer Schraubspindel 35 angedrückt
werden kann.
Bei der Dünnschichtplatte handelt es sich um eine aus einem
duktilen Material, das bei einem punktweise aufgesetzten
Druck nicht zerspringt. Hierzu eignet sich vorzugsweise ein
Blech aus Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Es hat sich
gezeigt, daß erhebliche Drücke innerhalb des Hohlraumes 5
aufgefangen werden können, da sich ein inniger Kontakt zwi
schen der Kranzschneide 3 und der Oberfläche der Dünnschicht
platte 1 einstellt. Drücke von 60 Bar sind nach Versuchen be
herrschbar.
Die Anwendungsmöglichkeiten der Vorrichtung zur Vorbereitung
der quantitativen Analyse werden anhand der Fig. 4 und 5
erläutert. Der Elutionsstempel 100 wird mit der Kranzschneide
auf eine Dünnschichtplatte im Bereich eines Substanzflecks
aufgesetzt und in ein Spindelpreßgestell mit Gegenstempel 34
eingespannt und angedrückt, bis sich die überstehende, ge
schlossene Kranzschneide 3 in das Sorbens eingeschnitten hat,
und zwar bis zur Oberseite der Dünnschichtplatte 1.
Mit Hilfe eines Steuerventils 40 kann eine von der HPLC-Pumpe
41 kommende Elutionsflüssigkeit zunächst ohne eluierte Sub
stanz durch einen Nebenschluß geleitet werden. Bei entspre
chender Verstellung des Steuerventils fließt die Flüssigkeit
durch die Zuleitung 6 zum Hohlraum innerhalb der Kranzschnei
de 3 und löst den Substanzfleck auf. Es soll vermieden wer
den, daß Teile des Sorbens in die abführende Leitung 7 gelan
gen. Hierfür ist der Feinfilter 10 vorgesehen. Die eluierte
Substanz wird mit der Elutionsflüssigkeit über das Steuerven
til 40 in eine ESI/APCI-Quelle eingeleitet, also in Ionen
quelle eines Massenspektrometers, mit dem anschließend eine
quantitative oder qualitative Analyse der Substanz erfolgen
kann.
Es zeigt sich, daß für viele Substanzen sowohl Reproduzier
barkeit als auch Linearität für eine quantitative Analyse des
Substanzfleckes ausgezeichnet sind. Selbstverständlich bewe
gen sich die Substanzmengen nur im Nanogramm-Bereich. Derar
tige Substanzmengen können aber mit einer Peakfläche korre
liert werden, die sich bei einer Dünnschicht-Chromatographie
in Kombination mit einem Massenspektrometer vermessen läßt.
Die Elution der Substanz innerhalb der Spülkammer ist er
schöpfend. Die Quantifizierungseigenschaften hängen vom ange
schlossenen Nachweissystem ab.
Fig. 5 deutet an, daß bei einer entsprechenden Verstellung
des Steuerventils 40 auch eine kurzzeitige Lösungsmittelva
riation möglich ist. Es wird die Vorrichtung so geschaltet,
daß eine Leerlaufschleife 24 möglich ist, durch die ständig
eine gewisse Menge an Elutionsmittel fließen kann, bis ein
Einsatz erforderlich ist.
1
Dünnschichtplatte
2
Spülkopf
3
Kranzschneide
4
Sorbens
5
Hohlraum
6
Zuleitung
7
abführende Leitung
8
Rezeß
9
-
10
Feinfilter
11
Einspannkörper
12
Auflageteil
13
Hülsenteil
14
Bohrung
15
Bohrung
16
Bohrung
17
Auflagefläche
18
Nut
19
-
20
-
21
-
22
-
23
Schneidspitze
24
-
30
Rahmen
31
Basis
32
Joch
33
-
34
Stempel
35
Schraubspindel
36
Gabelblech
40
Steuerventil
41
HPLC-Pumpe
100
Elutionsstempel
200
Spindelpreßgestell
Claims (13)
1. Vorrichtung zur Vorbereitung der qualitativen und quanti
tativen Analyse von Substanzflecken auf einer duktilen
Dünnschichtplatte (1) bei der Dünnschicht-
Chromatographie, gekennzeichnet durch einen auf die mit
dem getrockneten Sorbens (4) beschichtete Dünnschicht
platte (1) aufsetzbaren Spülkopf (2), der mit einer über
stehenden, geschlossenen Kranzschneide (3) versehen ist,
mit der das Sorbens (4) bis auf die Oberseite der Dünn
schichtplatte (1) durchdringbar und gegen das umgebende
Sorbens abdichtbar ist, mit einer Zuleitung (6) zu dem
innerhalb der Kranzschneide (3) gebildeten Hohlraum (5),
durch den eine die Substanz des Substanzfleckens eluie
rende Elutionsflüssigkeit einleitbar ist, und mit einer
Abführleitung (7).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
den Abschluß des Hohlraums (5) des Spülkopfes eine Aufla
gefläche (17) bildet, die sich beim Aufsetzen der Kranz
schneide (3) auf das Sorbens legt oder einen geringen Ab
stand dazu hält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Höhe der Kranzschneide (3), gemessen von der Auflage
fläche (17), 0,05 bis 0,5 mm mehr als die Dicke der Sor
bensschicht beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Kranzschneide (3) im Querschnitt eine ge
schlossene Struktur bildet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Kranzschneide (3) auswechselbar am Spülkopf
(2) befestigt ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Kranzschneide (3) aus rost
frei legiertem Stahl besteht.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Spülkopf (2) einen zylin
drischen Stempel besitzt, in dem das Oberteil der Kranz
schneide (3) gehalten ist, wobei der eigentliche Schnei
denbereich übersteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Stempel aus einem Material besteht, der gegen die
verwendete Elutionsflüssigkeit inert ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Stempel aus Polyetheretherketon besteht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß in der Auflagefläche (17) des Spülkop
fes (2) die Zuleitung (6) und die Abführleitung (7) en
den.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (7) im Be
reich des Spülkopfes (2) mit einem Feinfilter (10) verse
hen ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Kranzschneide (3) mit Hilfe
eines die Dünnschichtplatte (1) gegen den Spülkopf (2)
drückenden Spindelpreßgestells (200) in das Sorbens ein
drückbar und fixierbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (7) mit einem
Massenspektrometer verbindbar ist.
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