Feldflussfraktionierung

Nanopartikuläre Suspensionen können eine hohe Komplexität in der Größenverteilung und Zusammensetzung von einzelnen natürlichen oder künstlichen Komponenten besitzen. Methoden zur Bulk-Analytik wie z.B. Dynamische Lichtstreuung (DLS) zur Bestimmung des hydrodynamischen Durchmessers, Zeta-Potenzial für das Ladungsverhalten oder ICP-MS zur Analyse der Gesamtelementgehalte, geben Aufschluss über durchschnittliche Größen, Ladungen und Gehalte. Hierbei werden jedoch u.a. größenabhängige Unterschiede in der Zusammensetzung und im Ladungsverhalten vernachlässigt.

Um diese analytischen Herausforderungen zu lösen, nutzen wir eine Fluss-Feldflussfraktionierungsanlage (AF4) mit einem asymmetrischen Trennkanal in Verbindung mit einem Multidetektor- und Kopplungssystem. In diesem System werden in einem planaren Trennkanal multimodale nanopartikuläre Suspensionen über einen Flussgradienten fraktioniert, sodass einzelne Partikelpopulationen mit gleichen hydrodynamischen Eigenschaften im Bereich von 1 nm bis 1000 nm in nachfolgenden Detektoren analysiert werden können. Somit können größenabhängige Eigenschaften analysiert werden. Weiterhin kann in Kombination mit dem Flussgradienten ein elektrisches Feld zur Trennung nach Ladungseigenschaften angewendet werden. Somit kann das Zeta-Potenzial der einzelnen Größenpopulationen analysiert werden.

Neben der Analytik nanopartikulärer Phasen bis in den unteren einstelligen Nanometerbereich, können mittels parallel eingebauter Größenausschlusschromatographie kleinste nanopartikuläre Phasen und niedermolekulare Lösungsbestandteile im Bereich von 30 kDa bis 100 Da getrennt und analysiert werden.

Ausstattung

(Postnova Analytics GmbH)

• Quaternäres Pumpensystem zur online-Eluentenmischung von bis zu 4 verschiedenen Lösungen
• Automatischer Probengeber
• Fraktionssammler (für z.B. anschließende bildgebende Analytik fraktionierter Proben oder Elementanalytik mittels ICP-MS)
• Analytischer Trennkanal (mit elektrischer Trennoption)
• Ultrafiltrationsmembranen für analytischen Kanal (300 Da - 10 kDa)
• Hohlfaserkanal (10 kDa)
• Säulen für wässrige Größenausschlusschromatographie (SUPREMA 30Å, 8 x 300 mm, 3 µm; Agilent Technologies)
• Zwei-Wellenlängen UV-Detektor
• Statischer Lichtstreudetektor – MALS (21 Winkel)
• Fluoreszenzdetektor
• Dynamischer Lichtstreudetektor (DLS; Malvern Zetasizer ZS)
• ICP-MS Kopplungsmodul
• Auswertungssoftware NovaAnalysis mit erweiterten Softwaremodulen

Probenvorbereitung

Wässrige Proben zur Trennung mittels AF4 sollten keine partikulären Phasen größer als 1000 nm (1 µm) beinhalten und dürfen bis zu 20 % v/v Methanol enthalten. Für eine Messung können je nach Anzahlkonzentration der nanopartikulären Phasen in der Probe wenige µL bis zu 250 µL Probenvolumen pro Messung verwendet werden. Für Messungen mittels Größenausschlusschromatographie sollten die Proben mindestens via 0.45 µm bzw. besser via 0.02 µm filtriert werden.

Das größte Volumen zur Messung mittels AF4 wird während der Methodenentwicklung benötigt, was für jede neue Probenmatrix notwendig ist. Daher sind idealerweise 5 - 10 mL an Probenvolumen initial notwendig. Andernfalls sind 1 - 2 mL ausreichend.

Falls Probenvolumina mittels Fraktionssammlung gesammelt werden sollen, muss entsprechend mehr Volumen zur Verfügung stehen. Für eine weitere Beratung zur nachfolgenden Analytik, stehen wir gern zur Verfügung.

Kontakt

Dr. Marcus Böhm