DPhG Mainz: Analytik mit Kapillarelektrophorese

Nachdem der Vortragende einige Besonderheiten der Elektrophorese in Quarzkapillaren erläutert hatte, ging er auf die Trennmechanismen und die Methodenentwicklung ein. Am Beispiel von klassischen Arzneistoffen, wie z.B. N-Acetylcystein und Carbamazepin, aber auch von arzneilich verwendeten Polypeptiden wie Insulin wurden die Möglichkeiten der kapillarelektrophoretischen Analytik aufgezeigt.

Trennung niedermolekularer Stoffe Mit Hilfe der Kapillarelektrophorese kann die Reinheitskontrolle von N-Acetylcystein innerhalb einer Analysenzeit von 6 Minuten erfolgen, wobei neben Cystein und Cystin auch die zweifach acetylierten Derivate N,S-Diacetylcystein und N,N-Diacetylcystin detektiert werden können. Die Bedeutung des pH-Wertes der Trennpuffer für die Selektivität einer Trennung wurde am Beispiel der Analytik stellungsisomerer Pyridinmonocarbonsäuren demonstriert. Da die Säurestärke der Verbindungen von der Stellung der Carboxylgruppe am Pyridinring abhängt, kann durch den pH-Wert des Laufpuffers die Wanderungsgeschwindigkeit der Probenmoleküle beeinflußt werden. Durch systematische Variation der pH-Werte kann also eine optimale Trennung der Pyridincarbonsäuren erzielt werden.

Trennung von Polymeren Die Qualitätskontrolle von Insulin, die in der Routineanalytik mit der HPLC erfolgt, ist ein weiteres Beispiel für die Anwendung der Kapillarelektrophorese in der pharmazeutischen Analytik. Während die HPLC-Analyse 14 Minuten benötigt, kann die kapillarelektrophoretische Analytik in weniger als drei Minuten erfolgen. Die Charakterisierung von Natriumpentosanpolysulfat, das als Gemisch von Polymeren mit unterschiedlicher Molmasse vorliegt, kann ebenfalls durch Kapillarelektrophorese erfolgen. Aufgrund der fehlenden chromophoren Gruppen und der zahlreichen Ladungen dieser Polyanionen wird hier anstatt der häufig verwendeten UV-Absorption die direkte Leitfähigkeit als Detektionsmethode benutzt. Für die Analytik neutraler Arzneistoffe wird die Methode der Micellaren Elektrokinetischen Chromatographie verwendet. Hierbei nutzt man eine in unmodifizierten Quarzkapillaren durch Anlegen einer Spannung entstehende Flüssigkeitsströmung, die als Elektroendoosmotischer Fluß bezeichnet wird. Durch Zusatz von micellbildenden Detergentien entsteht im Laufpuffer eine pseudostationäre Phase, an der sich die mit dem Elektroendoosmotischen Fluß wandernden Moleküle aufgrund unterschiedlicher Polarität auftrennen. Es zeigte sich, daß die Methode hervorragend geeignet ist, um die Reinheit von Carbamazepin zu überprüfen. Innerhalb von 10 Minuten können alle Verunreinigungen detektiert und quantifiziert werden. Die Bestimmung von Paracetamol und Salicylsäure in Blutplasma gelingt mit dieser Technik innerhalb weniger Minuten ohne jegliche Probenvorbereitung.

Quantitative Analyse Die Kapillarelektrophorese hat auch als quantitatives Analysenverfahren an Bedeutung gewonnen. Zu den wichtigsten Parametern, die hierbei zu beachten sind, gehören die Detektion, das Signal-Rausch-Verhältnis und die Thermostatisierung der Kapillare. Bei hohen Probenkonzentrationen und bei der Verwendung geeigneter Instrumente kann die Präzision der Methode innerhalb einer Analysenserie auf ein bis zwei Prozent verringert werden. Abschließend berichtete der Vortragende über seine Ergebnisse bei der Verwendung der Elektronenmikroskopie und Kraftfeldmikroskopie zum Nachweis von Proteinadsorbaten an der Kapillarwandung. Diese Adsorbate entstehen durch ionische Wechselwirkungen der Proteine mit deprotonierten Silanolgruppen der Quarzkapillare und vermindern die Reproduzierbarkeit der Analysen erheblich. Allerdings kann die Präzision der Analysen durch geeignete Spülprozeduren mit Natriumdodecylsulfat erheblich verbessert werden. Matthias Unger, Mainz