Umkehrphasen-HPLC

Die Stärke der Wechselwirkung zwischen den Analyten und der stationären Phase kann durch das Prinzip der Van-der-Waals-Kräfte und hydrophobe Wechselwirkungen erklärt werden. Zwei wichtige Konzepte, die hierbei eine Rolle spielen, sind die Rückhaltezeit (Retention Time) und die Selektivität.Die Rückhaltezeit ist die Zeit, die eine Verbindung benötigt, um durch die Säule zu wandern. Diese wird oft in Minuten ausgedrückt und ist ein wichtiger Parameter in der HPLC-Analyse. Die Selektivität beschreibt, wie gut die Säule in der Lage ist, zwei ähnliche Verbindungen zu trennen. Eine hohe Selektivität bedeutet, dass die Spitzen der beiden Verbindungen in einem Chromatogramm weit auseinanderliegen.

In der Normalphasen-HPLC ist die stationäre Phase polar, während die mobile Phase unpolar ist. Dies führt dazu, dass polare Verbindungen länger in der Säule verbleiben (langsame Elution) und unpolare Verbindungen schneller eluiert werden. Ein typisches Beispiel für Solventsysteme ist die Kombination aus Hexan (unpolar) und Ethylacetat (polar).Im Gegensatz dazu hat die Umkehrphasen-HPLC eine unpolare stationäre Phase und eine polare mobile Phase. Hierbei eluieren unpolare Verbindungen schneller, da sie nicht so stark an der stationären Phase haften bleiben. Typische Lösungsmittel für diese Methode sind Wasser gemischt mit organischen Lösungsmitteln wie Methanol oder Acetonitril.

Die Stärke der Wechselwirkung zwischen den Analyten und der stationären Phase kann durch das Prinzip der Van-der-Waals-Kräfte und hydrophobe Wechselwirkungen erklärt werden. Wichtige Konzepte dabei sind die Rückhaltezeit (Retention Time) und die Selektivität.Die Rückhaltezeit ist die Zeit, die eine Verbindung benötigt, um durch die Säule zu wandern und wird oft in Minuten ausgedrückt. Sie ist ein entscheidender Parameter in der HPLC-Analyse. Die Selektivität beschreibt, wie gut die Säule zwei ähnliche Verbindungen trennen kann. Eine hohe Selektivität bedeutet, dass die Peaks der beiden Verbindungen in einem Chromatogramm deutlich getrennt sind.

In der Normalphasen-HPLC ist die stationäre Phase polar und die mobile Phase unpolar. Dies führt dazu, dass polare Verbindungen länger in der Säule verbleiben und unpolare Verbindungen schneller eluiert werden. Ein typisches Lösungsmittel-System ist zum Beispiel die Kombination aus Hexan und Ethylacetat.Im Gegensatz dazu hat die Umkehrphasen-HPLC eine unpolare stationäre Phase und eine polare mobile Phase. Hierbei eluieren unpolare Verbindungen schneller, da sie weniger stark an der stationären Phase haften bleiben. Typische Lösungsmittel für diese Methode sind Wasser kombiniert mit organischen Lösungsmitteln wie Methanol oder Acetonitril.

Die Wahl der richtigen Lösungsmittel ist entscheidend für den Erfolg der Umkehrphasen-HPLC. Üblicherweise werden Mischungen aus Wasser und organischen Lösungsmitteln wie Methanol oder Acetonitril verwendet. Wichtig ist dabei das Verhältnis beider Komponenten. Eine zu polare mobile Phase kann die Retentionszeiten verkürzen, während eine zu unpolare mobile Phase diese verlängern kann.

Mathematisch lässt sich die Rückhaltezeit als Funktion der Wechselwirkung zwischen Analyten und der stationären Phase beschreiben. Nehmen wir an, dass die Geschwindigkeitskonstante \textit{k'} ist:\[ k' = \frac{t_r - t_0}{t_0} \]Hierbei ist \textit{t_r} die Rückhaltezeit des Analyten, und \textit{t_0} ist die Totzeit (Zeit, die die mobile Phase benötigt, um durch die Säule zu wandern). Dieses Verhältnis gibt Aufschluss über die Wechselwirkung zwischen Analyten und der stationären Phase.

Die genaue Bestimmung der Konzentrationen erfolgt über den Vergleich der Rückhaltezeiten und der Peak-Flächen mit bekannten Standards. Die Formel zur Berechnung der Konzentration eines Analyten lautet:\(C = \frac{A_S}{A_{std}} \times C_{std}\)Dabei ist \(C\) die Konzentration des Analyten, \(A_S\) die Peakfläche des Analyten, \(A_{std}\) die Peakfläche des Standards und \(C_{std}\) die Konzentration des Standards.Hierbei kommt es darauf an, dass die Standards korrekt vorbereitet und die Geräte richtig kalibriert sind, um genaue und reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.

Ein spezielles Beispiel für die Umkehrphasen-HPLC in der Medizin ist die Anwendung bei der Arzneimittelüberwachung, um die Konzentration von Medikamenten im Blut zu kontrollieren. Dies ist besonders wichtig bei Medikamenten mit einer engen therapeutischen Breite.Die Formel zur Berechnung der Medikamentenkonzentration im Blut lautet:\(C_M = \frac{A_M}{A_{int}} \times C_{int}\)Dabei ist \(C_M\) die Medikamentenkonzentration, \(A_M\) die Peakfläche des Medikaments, \(A_{int}\) die Peakfläche des internen Standards und \(C_{int}\) die Konzentration des internen Standards.Diese Methode ermöglicht eine genaue Bestimmung der Medikamentenspiegel im Blut und hilft dabei, die Dosis entsprechend anzupassen, um die optimale therapeutische Wirkung zu erzielen und Nebenwirkungen zu minimieren.