Αξιολόγηση της συνεργειακής δράσης ιοντικών υγρών και άλλων προσθέτων για την ανάπτυξη μεθόδων διαχωρισμού με την τεχνική της ηλεκτροφόρησης τριχοειδούς

Abstract

Η ανάπτυξη και η αξιολόγηση της συνεργιστικής δράσης ιοντικών υγρών (ILs) και άλλων πρόσθετων για διαχωρισμούς στην ηλεκτροφόρηση τριχοειδούς (CE) αποτελεί το ερευνητικό αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής. Η χρήση των ILs επικεντρώθηκε σε διαχωρισμούς ενώσεων με φαρμακευτικό ενδιαφέρον. Αρχικά, επιχειρήθηκε η εφαρμογή κάποιων χειρόμορφων ILs (CILs) μέσα στον ηλεκτρολύτη υποβάθρου (BGE) ως τα μοναδικά πρόσθετα ή σε συνδυασμό με άλλα πρόσθετα, με στόχο την επίτευξη διαχωρισμού ενώσεων που ανήκουν στην ίδια οικογένεια φαρμάκων. Έπειτα, έγινε χρήση των ILs σε συνδυασμό με χειρόμορφους επιλογείς (CSs), με στόχο τη βελτίωση των χειρόμορφων διαχωρισμών διάφορων φαρμακευτικών ενώσεων. Η παρούσα διατριβή χωρίζεται σε δύο βασικά μέρη. Στο πρώτο μέρος, το οποίο αφορά στο μη εναντιομερή διαχωρισμό πέντε 2-αρυλοπροπιονικών οξέων (NSAIDs), μελετήθηκε αρχικά η εφαρμογή της μικυλλιακής ηλεκτροκινητικής ηλεκτροχρωματογραφίας τριχοειδούς (MEKC), χρησιμοποιώντας ως τασιενεργή ουσία το δωδεκυλοθειϊκό νάτριο (SDS). Έπειτα, μελετήθηκε η ικανότητα κάποιων CILs να διαχωρίσουν πέντε NSAIDs, χρησιμοποιώντας την ηλεκτροκινητική χρωματογραφία τριχοειδούς (EKC). Συγκεκριμένα, τρία ILs, τα οποία έχουν ως βάση τους εστέρες των αμινοξέων (AAILs), συντέθηκαν και προστέθηκαν μέσα στο BGE για το σκοπό αυτό. Για την αξιολόγηση των δύο τεχνικών της CE, μελετήθηκαν οι παράγοντες που μπορεί να επηρεάζουν την εκλεκτικότητα, όπως για παράδειγμα η συγκέντρωση του SDS και του AAIL, η διαμόρφωση του AAIL, η θερμοκρασία της στήλης, το pH του BGE και το συνεργιστικό φαινόμενο μεταξύ του SDS και του AAIL. Επιτεύχθηκε πλήρης διαχωρισμός και των πέντε NSAIDs χρησιμοποιώντας 40 mM γαλακτικού τριτ- βουτυλεστέρα της L-αλανίνης (L-AlaC4Lac), 100 mM Tris /10 mM Borate με τιμή pH ίση με 8, θερμοκρασία της στήλης 35 oC και δυναμικό 30 kV. Επίσης, η επαναληψιμότητα και για τις δύο βέλτιστες μεθόδους που αναπτύχθηκαν με χρήση του SDS και του L-AlaC4Lac ως προσθέτων στο ρυθμιστικό διάλυμα, αξιολογήθηκε υπολογίζοντας τη σχετική τυπική απόκλιση (RSD) των χρόνων μετανάστευσης της ηλεκτροωσμωτικής ροής (EOF) και των κορυφών των αναλυτών. Στην περίπτωση χρήσης του AAIL ως το μόνο πρόσθετο στον BGE, η επαναληψιμότητα αποδείχθηκε εξαιρετική, αφού όλες οι τιμές της RSD ήταν μικρότερες ή πολύ κοντά στο 1,3%. Να σημειωθεί ότι αυτή είναι η πρώτη φορά που μελετήθηκε η ικανότητα των AAILs, ως των μόνων πρόσθετων στο BGE για τον ταυτόχρονο διαχωρισμό των NSAIDs. Στο δεύτερο μέρος, το L-AlaC4Lac προστέθηκε στο BGE μαζί με άλλους CSs, όπως είναι οι κυκλοδεξτρίνες (CDs), και πραγματοποιήθηκε μελέτη της επίδρασης του AAIL στο χειρόμορφο διαχωρισμό, καθώς και μελέτη της πιθανής συνεργιστικής τους δράσης. Ο συνδυασμός του L-AlaC4Lac με την τριμεθυλιωμένη β-CD (TM-β-CD) βελτίωσε σημαντικά τον εναντιομερή διαχωρισμό επτά NSAIDs. Με την προσθήκη του AAIL στο BGE παρατηρήθηκε σημαντική βελτίωση της διαχωριστικής ικανότητας (RS), αλλά και της αποδοτικότητας (N) των δύο κορυφών, για όλους τους αναλύτες. Αξίζει εδώ να σημειωθεί ότι, δεν έχει προηγουμένως διερευνηθεί η εναντιοεκλεκτικότητα του δυαδικού συστήματος TM-β-CD/L-AlaC4Lac και δεν έχει εκτιμηθεί η συνεργιστική τους δράση. Μια άλλη μελέτη επικεντρώθηκε στη συνεργιστική δράση του L-AlaC4Lac με παράγωγα της β-CD για τον εναντιομερή διαχωρισμό άλλων φαρμακευτικών ουσιών (warfarin και coumachlor) στην CE. Ως εκ τούτου, στη συγκεκριμένη μελέτη, εξετάστηκαν τρία συνολικά παράγωγα της β-CD (β-CD, TM-β-CD και υδροξυπροπυλο-β-CD (HP-β-CD) ως CSs, για την εκτίμηση του συνεργιστικού φαινομένου του L-AlaC4Lac και με άλλα παράγωγα της β-CD. Παρόλο που το δυαδικό σύστημα β-CD/L-AlaC4Lac δεν έδειξε καμία εναντιοεκλεκτικότητα ως προς τις υπό μελέτη φαρμακευτικές ενώσεις, η χρήση των δυαδικών συστημάτων TM-β-CD/L-AlaC4Lac και HP-β-CD/L-AlaC4Lac βελτίωσε σημαντικά το χειρόμορφο διαχωρισμό ως προς τη RS και την N.

The development and evaluation of the synergistic effect of ionic liquids (ILs) and other additives for separations in capillary electrophoresis (CE) constitutes the research objective of the present doctoral thesis. The use of ILs was focused on separations of compounds with pharmaceutical interest. Initially an attempt was made to apply chiral ionic liquids (CILs) into the background electrolyte (BGE) as the only additive or in combination with other additives, in order to achieve separations of compounds that belong to the same family of pharmaceuticals by use of CE. Then, ILs were used in combination with chiral selectors (CSs), in order to improve chiral separations of various pharmaceutical compounds in CE. The present thesis is divided into two main parts. In the first part, which involves the non-chiral separation of five 2-aryl-propionic acids (NSAIDs), micellar electrokinetic chromatography capillary (MEKC) was applied by using the surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS). Next, the ability of some CILs to separate five NSAIDs was studied by using electrokinetic chromatography (EKC). In particular, three ILs, based on amino acid esters (AAILs), were synthesized and added into the BGE. For the evaluation of these two CE techniques, different parameters that affect selectivity, were studied, such as SDS and AAIL concentrations, AAIL configuration, column temperature, BGE pH and the synergistic effect between the SDS and the AAIL. Baseline separation of the five NSAIDs was achieved by using 40 mM L-Alanine tert butyl ester Lactate (L-AlaC4Lac), 100 mM Tris/10 mM Borate with a pH value of 8, a column temperature of 35 oC and an applied voltage of 30 kV. In addition, the repeatability for both optimum methods which were developed by use of SDS and L-AlaC4Lac as buffer additives, was evaluated by calculating the relative standard deviation (RSD) of the elution times of electroosmotic flow (EOF) and the peaks of analytes. When AAIL was used as the sole additive, repeatability was excellent since all RSD values were closed to or lower than 1.3%. In the second part, the L-AlaC4Lac was added into the BGE with other CSs, such as cyclodextrins (CDs), and the effect of AAIL on the chiral separation, and the possible synergistic effect were evaluated. The combination of L-AlaC4Lac with trimethyl-beta-CD (TM-β-CD) significantly improved the enantioseparation of seven NSAIDs. The addition of the AAIL into the BGE improved resolution (Rs) and efficiency (N) of both peaks for all analytes. It is worth to note here that this is the first time that the enantioselectivity of the binary system TM-β-CD/L-AlaC4Lac is investigated. Another study was focused on the synergistic effect of L-AlaC4Lac with the derivatives of β-CD for the enantioseparation of other pharmaceutical compounds (warfarin and coumachlor) in CE. Therefore, in this study, three β-CD derivatives (β-CD, TM-β-CD and HP-β-CD) were evaluated as CSs, in order to study the synergistic effect of L-AlaC4Lac with the other β-CD derivatives. Although the binary system of β-CD/L-AlaC4Lac did not demonstrate any enantioselectivity for the pharmaceutical compounds under study, the use of the binary systems TM-β-CD/L-AlaC4Lac and HP-β-CD/L-AlaC4Lac improved the chiral separations in regard to resolution and efficiency.