Tagungsbericht

Trends in der HPLC

Vom 17. bis 21. Juni 2007 fand in Gent, Belgien, die „HPLC 2007“, das „31. International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques“ statt. Dr. Stavros Kromidas zeigt im nachfolgenden Bericht Schwerpunkte und Trends auf.

Das Wichtigste in Kürze


Die „HPLC 2007“ war eine sehr gelungene Tagung mit hohem, rekordverdächtigem Zuspruch – die Zahl von Teilnehmern, Vortragenden und Ausstellern betrug insgesamt knapp 1400 – und einem hervorragenden wissenschaftlichen Niveau, gepaart mit lobenswertem Praxisbezug. Von etwas richtig Neuem, das allgemeines Interesse geweckt hätte, ist kaum zu berichten, dafür gab es die sehr gründliche Auseinandersetzung mit zeitlos aktuellen Themen wie Miniaturisierung (an erster Stelle Teilchengröße und an zweiter Stelle Säulenlänge), Säulenchemie, Gradient, Temperaturerhöhung etc. Wir leben – jedenfalls in der Chromatographie – offensichtlich in einer Zeit, in der nicht gescheut wird, Erkenntnisse aus den 70/80er oder gar 60er Jahren nochmals aufzugreifen – diesmal mit besseren Technologien, leistungsfähigen Computern und diversen Tools wie Chemometrie, Bioinformatik, multivariate Analyse. Bezüglich neuer Applikationen liegen die „omics“ – metabol(n)omics, proteomics, lipidomics usw. – und chirale Trennungen an erster Stelle, gefolgt von Probenvorbereitung sowie Biomarker, Bioorganismen und Umwelt. Kopplungen sind nach wie vor ein Dauerthema.

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Fakten, Eindrücke, Nicht- Wissenschaftliches

Das International Convention Centre bot einen überaus geeigneten Rahmen an: Vortragsräume, Ausstellung und Posterpräsentationen lagen nah zueinander, die zurückgelegten Kilometer hielten sich in Grenzen. Auch von den ausstellenden Firmen (ca. 70) habe ich nur positive Kommentare vernommen. Dass ein Teil der Poster erst nach einem ca. 20 m langen Weg durch einen leeren Raum zu erreichen war und dass die ansonsten sehr liebenswerten Damen an der Rezeption bei mehr als drei wartenden Personen etwas überfordert wirkten, sind wirklich unwichtige Details.

Der Rest war nahezu perfekt, zum Organisatorischen und sonstigen Drumherum möchte ich nichts mehr berichten, stattdessen halten wir es lieber wie die Schwaben: „Nicht geschimpft, ist gelobt genug.“ Die Anzahl der Poster mit ca. 800 war derart groß, dass trotz Aufteilung auf jeweils zwei Tage man bis spät in den Abend bleiben oder morgens vor den Vorträgen erscheinen musste, um sich zumindest einen Teil anschauen zu können. Da nur etwa 20…30 richtig „schwach“ waren, war es einerseits seitens des Komitees richtig, so viele zu akzeptieren, andererseits war es dadurch für die Teilnehmer schwierig, einen Gesamtüberblick zu gewinnen. Dieses Problem stellt sicherlich auch für zukünftige Organisatoren eine Herausforderung dar.

In zwei Sondersessions wurden zwei Pioniere der Flüssigchromatographie geehrt, die Professoren Maurits Verzele und Klaus Unger, wobei Letzterer vor allem dem breiten HPLC-Publikum in Deutschland sicherlich bekannt ist: Klaus Unger hat durch seine fundamentalen Arbeiten zu Kieselgel maßgeblich zum Verständnis dieser Matrix beigetragen, auch seine anwendungsbezogene Forschung zu zahlreichen Gebieten von Proteinen bis hin zu Enantiomerentrennungen haben Meilenstein-Charakter. Auch von dieser Stelle einen herzlichen Glückwunsch an Professor Klaus Unger.

Schwerpunktthemen, Trends

Themen
Die Spezialisierung schreitet voran, das jeweilige Aufgabengebiet wird eng(er) zusammengefasst. Es werden immer mehr spezialisierte Vortragsblocks/Tutorials abgehalten: Man ist „unter sich“ und geht bei der jeweiligen Thematik sehr in die Details, z. B. LC-MS in „omics“, Chemometrie, SFC, chirale Trennungen, CE usw. Ein weiteres Indiz für diesen Trend ist die Einteilung der Poster in 28(!) Sessions, es seien hier nur einige aufgeführt: Hyphenated Techniques, Pharmaceutical and Biomedical, Sample Preparation, Microfluidics, Electrophoresis, Chemometrics, Fundamentals, Stationary Phases, Chiral Analysis, Biomarkers and Microorganisms usw.

Zwei, drei Kommentare dazu:

Kopplungen: Weniger Innovationen, sehr viele Applikationen erstens aus dem „Life Sciences“- und zweitens aus dem Umwelt-Bereich.

CE und CEC: Die große Euphorie scheint verflossen – vermutlich wegen den Schwierigkeiten/Nachteilen im Alltag. Mit CE/CEC beschäftigen sich Spezialisten in Entwicklungslabors sowie Analytikfremde, für die beispielsweise die Reproduzierbarkeit eine untergeordnete Rolle spielt, etwa Mediziner, Biochemiker.

Chirale Trennungen: Hier tut sich wirklich einiges. Neue stationäre Phasen – auch zum Up-Scaling – , Datenbanken für chirale Trennungen, Optimierungsprogramm ChromSword auch für chirale Trennungen, etc.

Microfluidics, Chip-LC, Nanotechnologie: Beeindruckende Trennungen in eingeätzten Kanälen in Chips aus diversen Materialien. Dennoch habe ich den Eindruck, dass die eindeutige Mehrzahl der Analytiker sich (vorerst) gegenüber Chips und 50-…300-µm-Kapillaren etwas reserviert hält und lieber mit einer Säule arbeiten möchte – mag sie auch so kurz und/oder so dünn sein...

Instrumente
Es wurden kaum „richtige“ Hardware-Neuigkeiten vorgestellt. Vielmehr wird eine stete, evolutionäre Entwicklung der Geräte beobachtet, die weitestgehend die Anwenderwünsche in puncto Produktivität, schnelle Trennungen, bessere Auflösung, Software-Tools erfüllen können. Einige Beispiele dazu:

  • Parallele Chromatographie.
  • Hohe Drücke möglich; vier Hersteller (Waters, Jasco, SSI, ThermoFischer) bieten Geräte für z.T. über 1000 bar, mehrere Firmen im Bereich 500…600 bar, in Kürze werden weitere folgen.
  • Verweilvolumen (Dwell Volume) von Gradientenanlagen <<100 µl.
  • Kühlbarer Säulenofen, Vorrichtungen für eine schnelle Vor- bzw. Nachsäulen-Thermostatisierung des Eluenten, Probengeberspritzen mit inertem Material zur Vermeidung von Memory-Effekten usw. werden immer mehr zur Selbstverständlichkeit.
  • „Add-on´s“ in der Auswertesoftware, z.B: Validierungs-, Diagnostik- und Troubleshooting-Tools, Converter zur automatischen Errechnung der neuen Bedingungen für eine kürzere/dünnere Säule bzw. kleinere Korngröße (Injektionsvolumen, Gradient, Fluss), falls man aus einer klassischen Methode eine schnelle machen möchte.
  • Mehr als zehn Modi/Interfaces bzw. Interfaces-Kombinationen auf der MS-Seite bei der LC-MS-Kopplung.
    Säulen
    1. „Chemie“:

Bis auf einige etwas „exotische“ stationäre Phasen, die natürlich bei keiner HPLC-Tagung fehlen (z.B. Gold-beschichtetes Kieselgel, Carbon Nano Tubes in situ in der Säule hergestellt), und einige interessante Entwicklungen aus dem universitären Bereich wurden seitens der Hersteller nur einzelne neue Entwicklungen vorgestellt. Ausnahmen bilden hier die chiralen und vor allem bifunktionalen Phasen, die (auch) für den HILIC-Modus geeignet sind. In der Tat war HILIC der Star unter allen besprochenen Modi. Es wurden interessante Trennungen (oft: eine Säule, einmal RP- und einmal NP-Eluent) gezeigt und es wurde der Selektivitäts-Vorteil der HILIC gegenüber RP im Falle von sehr polaren Analyten diskutiert – und vielfach auch gezeigt.

2. Miniaturisierung, schnelle Trennungen:

Schnelle Trennungen sowie kleine Teilchen – und damit verbunden hohe Temperaturen/Drücke – waren zweifelsohne die Schwerpunktthemen der „HPLC 2007“. So viele Van-Deemter-Gleichungen wie in diesen vier Tagen habe ich fast in meinem ganzen Leben nicht gesehen! Und ich war verblüfft und teilweise auch etwas verärgert zu sehen, auf was für eine Art und Weise der gute Van-Deemter interpretiert wurde.

Nun, ganz grob die zwei Lager:
1. Zum einen sind da die Befürworter der Sub-2-µm-Teilchen. Zur Info: Es werden von ca. 15 Firmen 1,5-…2-µm-Teilchen angeboten, bald auch 1,4 µm. Hier formieren sich zwei „Fraktionen“, die dem Problem des bei kleinen Teilchen notwendigen hohen Druckes auf zwei Wegen begegnen:

A. Geräte anbieten, die das Arbeiten mit hohen Drücken ermöglichen (z.Z. 1000…1400 bar, z.B. Waters, Jasco, ThermoFischer).

B. „Übliche“ Geräte bei allerdings erhöhten Temperaturen verwenden (Agilent, Dionex).

2. Zum anderen gibt es die Befürworter der 2,2-…3,5-µm-Teilchen. Auch hier seien die zwei wichtigsten vertretenen Meinungen genannt:

A. 2,7-µm-Material mit einem 2,2 µm rigidem, unporösem Kern und einer 0,5 µm „aktiven“, für eine Diffusion der Analyten zur Verfügung stehenden Schicht (Supelco). Die Drücke sind wegen der 2,7-µm-Teilchen moderat, es ergäben sich durch die dünne, poröse Schicht hohe Bodenzahlen.

B. Eine hohe Bodenzahl werde einerseits durch die enge Korngrößenverteilung der 2,2-…2,5-µm-Teilchen (bei den Sub-2-µm-Teilchen sei dies nicht möglich) und andererseits durch erhöhte Temperaturen erreicht – eine spezielle Apparatur werde nicht unbedingt benötigt (Phenomenex, Shimadzu).

Ein weiteres Argument der Gegner der Sub-2-µm-Teilchen: Die sehr intensive Beschäftigung mit kleinen Teilchen mit dem Ziel, hohe Bodenzahlen zu erreichen, lässt die Tatsache außer Acht, dass für eine Verbesserung der chromatographischen Auflösung die Selektivität viel wichtiger ist als die Effizienz (in der Gleichung für die Auflösung steht die Bodenzahl unter der Wurzel). Die Bedeutung der Effizienz werde dadurch überschätzt, man sollte sich eher der Selektivität, also der Säulenchemie widmen. Nun, eine klare Richtung, ein „Gewinner“, ist noch nicht zu erkennen. Vermutlich werden in den nächsten Jahren beide Entwicklungen koexistieren. Folgendes scheint jedoch klar zu sein: An kleinen Teilchen und/oder kurzen Säulen, d.h. an schnellen Trennungen, scheint kein Weg vorbei zu gehen.

Derart harte, offene, aber äußerst faire und wissenschaftlich fundierte Auseinandersetzungen habe ich bis dato in solchen Tagungen selten erlebt. Es ist in der Tat ein neuer Wind zu spüren, allgemeine Statements und Schonung der Mitbewerber gehören wohl der Vergangenheit an. Bei meinen Gesprächen hörte ich, dass die Teilnehmer diese auf hohem Niveau geführte Auseinandersetzung als sehr positiv empfunden haben. Folgendes wäre noch erwähnenswert:

  • 5-µm-Teilchen stellen mit über 50 % die Lieblingsgröße der Anwender dar. Jene werden im Falle von „sauberen“ Proben zukünftig immer mehr an Bedeutung verlieren – aber sehr, sehr langsam...
  • RP ist nach wie vor mit Abstand der wichtigste Modus, mittlerweile jedoch mit nur ca. 40 % die Nummer 1, NP- und HILIC-Säulen machen bereits zusammen knapp 20 % der Säulen bei neuen Applikationen aus.
  • Die Trennung findet weiterhin in einer – wie auch immer gearteten – Säule statt. Kapillaren und Chips bleiben vorerst Nischenprodukte: Chips z.B. für die Chip-MS-Kopplung, Fused Silica Kapillaren mit 1…1,2 µm poröser Kieselgelmatrix bzw. mit Monolithen gefüllt z.B. für LC-Trennungen von einzelnen Zellen oder für die CE/CEC (kein Druck!) sind Themen, die wahrscheinlich die breite Anwenderschaft erst im zweiten Jahrzehnt dieses Jahrhunderts beschäftigen werden.
    • Die Diskussion über Miniaturisierung führt unweigerlich dazu, dass man sich auch mit „alten“ Themen wie Trennungen bei sehr hohen Temperaturen (HTLC, High Temperature Liquid Chromatography) und schnelle Gradienten intensiv beschäftigt. Sicherlich trägt dazu bei, dass die Forderungen bzw. Prophezeihungen von HPLC-Visionären aus den 60er und 70er Jahren heute möglich sind. Schnelle Temperaturgradienten, kleine und reproduzierbare Flüsse und Injektionsvolumina, schnelle Datenverarbeitung usw. stellen heute keine technische Herausforderung mehr dar.

Die nächste Veranstaltungen dieser Reihe finden 2008 in Baltimore und nach Baden-Baden und Hamburg 2009 wieder in Deutschland und zwar in Dresden statt.

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