Modeling and separation optimization on reversed phase and hydrophilic interaction HPLC columns
Authors: Μανσούρ Αμπντάλλα Αχμέντ-Αμπντάλλα 
Published: August 2021

Ο στόχος της διατριβής αυτής είναι η μοντελοποίηση και η βελτιστοποίηση χρωματογραφικών διαχωρισμών με τη μέθοδο της υγρής χρωματογραφίας υψηλής πίεσης (HPLC). Προς τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν δύο τύποι χρωματογραφικών στηλών, στήλες αντίστροφης φάσης (μικροσωματιδιακής και μονολιθικής φύσης) και υδρόφιλης αλληλεπίδρασης. Επίσης αναπτύχτηκαν μοντέλα για την πρόβλεψη του χρόνου έκλουσης των ουσιών κάτω από συνθήκες μεταβολής της σύστασης της κινητής φάσης, του pH της κινητής φάσης καθώς και της ταχύτητας ροής και χρησιμοποιήθηκαν αλγόριθμοι βελτιστοποίησης που μπορούν να προσδιορίσουν το καλύτερο προφίλ της βαθμωτής μεταβολής που οδηγεί στον καλύτερο διαχωρισμό των ουσιών του δείγματος στον ελάχιστο συνολικό χρόνο έκλουσης. Ως πρότυπες ουσίες χρησιμοποιήθηκαν μίγματα νουκλεοζιδίων και νουκλεοβάσεων. Πιο συγκεκριμένα, στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής έγιναν 4 μελέτες: Η πρώτη μελέτη αφορούσε τη βελτιστοποίηση διαχωρισμών υπό συνθήκες πολυγραμμικής βαθμιαίας μεταβολής του οργανικού τροποποιητή σε συμβατικές μικροσωματιδιακής φύσης στήλες αντίστροφης φάσης. Προς τον σκοπό αυτό βρέθηκαν αναλυτικές εκφράσεις της θεμελιώδους εξίσωσης της βαθμωτής έκλουσης όταν το μοντέλο συγκράτησης δίνεται από τη σχέση . Οι θεωρητικές αυτές εκφράσεις ενσωματώθηκαν σε αλγορίθμους προσαρμογής και πρόβλεψης χρόνων έκλουσης ουσιών καθώς και σε αλγορίθμους βελτιστοποίησης διαχωρισμών που εφαρμόστηκαν με επιτυχία σε πειραματικά χρωματογραφικά δεδομένα. Η δεύτερη μελέτη αφορούσε τη βελτιστοποίηση διαχωρισμών υπό συνθήκες πολυγραμμικής ταυτόχρονης βαθμιαίας μεταβολής του οργανικού τροποποιητή και της ταχύτητας ροής σε μονολιθικές στήλες αντίστροφης φάσης. Προς τον σκοπό αυτό η αριθμητική λύση της θεμελιώδους εξίσωσης της βαθμωτής έκλουσης ενσωματώθηκε σε αλγορίθμους πρόβλεψης χρόνων έκλουσης ουσιών καθώς και σε αλγορίθμους βελτιστοποίησης διαχωρισμών που εφαρμόστηκαν με επιτυχία σε πειραματικά χρωματογραφικά δεδομένα. Η τρίτη μελέτη αφορούσε τη θεωρητική περιγραφή της συγκράτησης ουσιών υπό συνθήκες πολυγραμμικής ταυτόχρονης βαθμιαίας μεταβολής του οργανικού τροποποιητή και του pH της κινητής φάσης σε στήλες αντίστροφης φάσης. Προς τον σκοπό αυτό βρέθηκαν αναλυτικές εκφράσεις της θεμελιώδους εξίσωσης της βαθμωτής έκλουσης για μονοπρωτικές βάσεις όταν το μοντέλο συγκράτησης δίνεται από τη σχέση και η επίδραση της ποσότητας του οργανικού τροποποιητή στη συγκράτηση της μη-ιονισμένης και της ιονισμένης μορφής της βάσης δίνονται από τις σχέσεις και , αντίστοιχα. Οι θεωρητικές αυτές εκφράσεις ενσωματώθηκαν σε απλούς αλγορίθμους προσαρμογής χρόνων έκλουσης ουσιών που εφαρμόστηκαν με επιτυχία στην περιγραφή σχετικών πειραματικών χρωματογραφικών δεδομένων. Η τέταρτη μελέτη αφορούσε τη θεωρητική περιγραφή της συγκράτησης ουσιών υπό συνθήκες πολυγραμμικής ταυτόχρονης βαθμιαίας μεταβολής του οργανικού τροποποιητή και του pH της κινητής φάσης σε στήλες υδρόφιλης αλληλεπίδρασης. Προς το σκοπό αυτό οι αναλυτικές εκφράσεις της θεμελιώδους εξίσωσης της βαθμωτής έκλουσης για ιονικές ουσίες που αναπτύχθηκαν για χρωματογραφικά συστήματα αντίστροφης φάσης εφαρμόστηκαν με επιτυχία και στην περιγραφή χρωματογραφικών δεδομένων υδρόφιλης αλληλεπίδρασης. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής πιστεύουμε ότι θα μπορούσαν να αποτελέσουν ένα πολύτιμο εργαλείο για τους επιστήμονες που ασχολούνται με την υγρή χρωματογραφία στην προσπάθεια τους να βελτιστοποιήσουν διαχωρισμούς σε στήλες αντίστροφης φάσης και υδρόφιλης αλληλεπίδρασης.