DE2837971A1

DE2837971A1 - Duennschicht-chromatographieplatte und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2837971A1
Application number: DE19782837971
Authority: DE
Inventors: Kenneth Rainin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-09-02
Filing date: 1978-08-31
Publication date: 1979-03-15
Also published as: US4126554A

Description

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DR.-ING. DIPL.-ING. M. SC. DlPI P-hYS. OR. DIPL.-PHYS.

HÖGER - STELLRKCHT - GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Anmelder: Kenneth Rainin A 43 006 b 102 Peake Place

^k ~ ¹⁶³ ALAMO,CaI. ,USA

23.August 1978

Beschreibung

Dünnschicht-Chromatographieplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Dünnschicht-Chromatographieplatte für die Erzeugung von Chromatogrammen von in einem Lösungsmittel gelösten Stoffen, mit einem eine beschichtbare Oberfläche aufweisenden Substrat und mit einer auf der beschichtbaren Oberfläche des Substrats aufgebrachten Absorptionsschicht mit einer Oberfläche, welche sich im Abstand von der beschichtbaren Oberfläche des Substrats befindet sowie ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Chromatographieplatte.

Bekannte Dünnschicht-Chromatographieplatten bestehen normalerweise aus einer Glasplatte, auf der eine Schicht aus absorbierendem Material wie z.B. Silika-Gel, Tonerde, Kieselgu^r, Zellulose und dergleichen vorgesehen ist, welche eine Dicke von etwa 0,1 bis 2,0 mm aufweist. Ein Bindemittel, wie Stärke oder GIpS_x hält das Absorptionsmaterial dabei zusammen und an. der Oberfläche des Substrats. Ein Gemisch,dessen Komponenten getrennt werden sollen, wird in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst und als Tropfen auf die absorbierende Oberfläche der beschichteten Platte aufgebracht. Das Lösungsmittel verdampft

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in einem Warmluftstrom. Die Platte mit dem darauf befindlichen Fleck wird dann derart senkrecht in einer Kammer angeordnet, dass sie in Kontakt mit dem Lösungsmittel steht. Das Lösungsmittel steigt nun aufgrund der Kapillarwirkung in der Absorptionsschicht bis zu einer Höhe von 10 bis 15 cm über dem Fleck hoch. Der ursprünglich vorhandene Fleck bzw. dessen Mittelpunkt ist dabei der "Ursprung". Weiterhin wird die höchste Linie, die das Lösungsmittel beim Aufsteigen in der Absorptionsschicht erreicht, üblicherweise als "Lösungsmittelfront" bezeichnet. Ein geeignet ausgewähltes Lösungsmittel löst den ursprünglichen Fleck der Mischung in einer Reihe von Punkten auf, die ein oder mehreren Bestandteilen der Mischung entsprechen. Diese Punkte können dann durch Besprühung mit Färbungsmitteln, wie z.B. Schwefelsäure, Phosphorsäure oder dergleichen sichtbar gemacht werden.

Ein Vergleich des Punktmusters oder Chromatogramms mit bekannten Chromatogrammen dient dann der Auswertung des so gewonnenen Chromatogramms. Der Abstand, den ein Punkt von dem "Ursprung" aufweist, muss im Vergleich zum Abstand der Lösungsmittelfront von diesem Ursprung sehr genau ermittelt werden. Gegenwärtig werden zu diesem Zweck sogenannte "spotting guides" verwendet, wie sie von der Firma Analtech, Inc. Neward, Delaware, beispielsweise unter der Typenbezaichnung SJ-1010 vertrieben werden. Derartige Spotting-guides helfen bei der Positionierung des Ursprungs und beim Messen der Abstände der Punkte und der Lösungsmittelfront beim Auswerten eines Chromatogramms. Die Verwendung einer solchen Schablone oder dergleichen ist jedoch unbequem und führt häufig zu Beschädigungen

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der verhältnismässig empfindlichen Absorptionsschicht. Ausserdem wandern die mit der zu analysierenden Probe zunächst erzeugten Flecken häufig zusammen mit dem in der Absorptionsschictu aufsteigenden Lösungsmittel ohne eine Spur zu hinterlassen, die es ermöglichen würde, den "Ursprung" festzustellen, an dem die Probe in Kontakt mit der Absorptionsschicht gebracht wurde. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich bei dieser Art der Chromatographie ferner dadurch, dass die Chromatographieplatten leicht verwechselt werden können und später nicht mehr identifizierbar sind.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Dünnschicht-Chromatographieplatte anzugeben, bei der die Auswertung der Chromatogramme dadurch erleichtert wird, dass jederzeit zumindest eine Information über die Lage des "Ursprungs" aufrechterhalten wird.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass mindestens eine Markierung vorgesehen ist, mit deren Hilfe ein vorgegebener Punkt der Oberfläche der Absorptionsschicht kenntlich gemacht ist.

Zur Herstellung einer Chromatographieplatte gemäss der Erfindung hat sich ein Verfahren besonders bewährt, bei welchem auf der beschichtbaren Oberfläche eines Substrats eine Absorptionsschicht angebracht wird, v/oraufhin dann die Absorptionsschicht mit mindestens einer Marke versehen wird, die einen bestimmten Punkt, insbesondere einen Ursprungspunkt, an der Oberfläche der Absorptionsschicht kennzeichnet. '

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Dünnschieht-Chromatographieplatte gemäss der Erfindung;

Fig. 2 einen vergrösserten Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Chromatographieplatte gemäss Fig. T und 2 beim Aufbringen einer Probe;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Chromatographieplatte gemäss Fig. 1 bis 3 mit Druckeinrichtungen zum Anbringen von Marken auf der Absorptionsschicht der Chromatographieplatte;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform einer Chromatographieplatte gemäss der Erfindung und

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Chromatographieplatte gemäss Fig. 5 längs der Linie 6-6 in dieser Figur.

Im einzelnen ist in der Zeichnung die erfindungsgemässe Dünnschicht-Chromatographieplatte mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet und weist als einen ihrer Bestandteile ein Substrat

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12 auf, welches normalerweise eine flache Oberfläche 14 besitzt. Das Substrat 12 ist in der Zeichnung als Glasplatte dargestellt, könnte aber auch aus Kunststoff, Aluminiumfolie oder aus einem anderen Material bestehen, wobei die Materialwahl in Abhängigkeit von den Stoffen erfolgen kann, für die Chromatogramme erstellt werden sollen. Die Oberfläche 14 ist vorzugsweise glatt und gleichmässig, so dass sie einen ebenen Untergrund für eine Absorptionsschicht 16 bildet, die in Fig. 2 am besten erkennbar ist.

üblicherweise besteht die Absorptionsschicht 16 aus einem fein verteilten Pulver (welches ein 200-mesh-Sieb - Siebgrösse No. 10 nach DIN - passiert) aus Silikagel, Aluminiumoxid, Kieseiguhr, Zellulose oder dergleichen. Das fein verteilte Pulver enthält dabei ausserdem ein Bindemittel, wie z.B. Stärke oder (Pariser)-Gips, damit sich eine kohärente Struktur ergibt. Zusätzlich kann die Absorptionsschicht 16 auch Härter und Klebstoffe enthalten, damit sie sicher an der Oberfläche 14 des Substrats 12 haftet. Die Absorptionsschicht 16 kann eine Dicke zwischen 0,1 und 2 mm aufweisen. Hinsichtlich der Abmessungen der Chromatographieplatte 10 bestehen keine besonderen Einschränkungen. Die Chromatographxeplatte 10 kann beispielsweise nur die Grosse eines Objektträgers für Mikroskope oder aber auch

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eine Grosse von 20 χ 20 cm aufweisen. Die Absorptionsschicht 16 besitzt eine Oberfläche 18, welche sich im Abstand von der Oberfläche 14 des Substrats 12 befindet. Das Substrat 12 trägt also die Absorptionsschicht 16 und ist bei Verwendung von Glas für die meisten Flüssigkeiten undurchlässig.

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Auf der Absorptionsschicht 16 können ein oder mehrere Marken 20 bis 28 angebracht werden, die der exakten Bestimmung des Punktes dienen, an dem ein Tropfen des zu untersuchendem, in einem Lösungsmittel gelösten Stoffes 30 auf die Absorptionsschicht aufgebracht wird. Wie Fig. 2 zeigt, kann das zu untersuchende Gemisch bzw. der zu untersuchende Stoff 30 an mehreren Marken 20 bis 28 aufgebracht werden. Im einzelnen weist die Chromatographieplatte 10 gemäss der Erfindung achtzehn Marken auf, wobei jedoch zu beachten ist, dass hinsichtlich der Anzahl der Marken keine Beschränkungen bestehen. Die Marken 20 bis 28 können die Form runder Punkte haben. Als Marken sind jedoch auch X-förmige, dreieckige, quadratische, kreisförmige und ähnliche Marken möglich, die ebenfalls als Markierungen für den Ausgangspunkt einer Analyse geeignet sind. Beim Ausführungsbeispiel liegt die Marke 20 an der Oberfläche 18 der Absorptionsschicht 16 in einem Kanal 32. Ferner liegen die Marken 22,24,26 und 28 in Kanälen 32,36,38 und 40. Insgesamt weist die Chromatographieplatte 10 achtzehn Kanäle auf, welche durch Entfernen eines Teils der Absorptionsschicht .16 quer über die Platte gebildet werden. Die Marken 20 bis 28 sind ferner längs eines Randes der Absorptionsschicht 16 fluchtend ausgerichtet. Die Kanäle 32 bis 40, die beispielhaft für die insgesamt achtzehn Kanäle gezeigt sind, verlaufen parallel zueinander und im wesentlichen senkrecht zur Fluchtlinie der Marken.

Wie Fig. 1 zeigt, sind ausser den ürsprungsmarken, an denen die Proben aufgebracht werden, mehrere Distanzmarken 42 vorgesehen, die dazu dienen, das Vordringen der Flüssigkeiten in den

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Kanälen 32 bis 40 zu messen. Da der Stoff 30 in einem Lösungsmittel gelöst ist, ist es wichtig, die Ausbreitung des Stoffes allein und die Ausbreitung des Lösungsmittels genau zu messen. Im einzelnen erfolgt eine solche Messung nach folgender Gleichung:

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s

wobei D die Strecke ist, die von dem Stoff zurückgelegt wird, wobei D die Strecke ist, die von dem Lösungsmittel zurückgelegt wird und wobei R_f das Verhältnis dieser beiden Strecken ist. Fig. 1 zeigt ein entwickeltes Chromatogramm, bei dem die Lösungsmittelfront um eine Strecke von 14 cm vorgerückt ist. Die zu untersuchenden Stoffe in den Kanälen 32 bis 3 6 /Erkennbare Punkte gebildet, die einen geringeren Abstand von den Ursprungsmarken aufweisen als die Lösungsmittelfront 44. Beispielsweise befindet sich der Punkt 46 in dem Kanal 38 in einem Abstand von etwa 10 cm von der Fluchtlinie der Ursprungsmarken 20 bis 28. Für den für den Punkt 46 verantwortlichen Stoff würde sich also ein R_f-Wert von 0,67 ergeben. Mit Hilfe eines transparenten Lineals 48 lässt sich leicht eine gerade Verbindungslinie zwischen dem Punkt 4 6 und der 10 cm-Distanzmarke 42 herstellen. An der Oberfläche 18 der Absorptionsschicht 16 können weitere Marken 50 vorgesehen werden, wie z.B. Seriennummern, Firmenkennungen, Identifiziercode für die Absorptionsschicht usw.

Fig. 3 dient der Erläuterung des üblichen Verfahrens für das

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Aufbringen des gelösten, zu untersuchenden Stoffes 30 auf die Oberfläche 18 der Absorptionsschicht 16. Eine Mikropipette 52 (teilweise dargestellt) dient der Erzeugung eines winzigen Tropfens 54, der zunächst einen Originalfleck mit einem Durchmesser von etwa 3 bis 5 mm bildet. In vielen Fällen wandert der gelöste Stoff 30 einschliesslich des Lösungsmittels längs eines Kanals 32, ohne einen erkennbaren Fleck zurückzulassen. Die Ursprungsmarke 20 zeigt jedoch dauerhaft den Punkt an, an dein der Tropfen 54 mit der Oberfläche 18 der Absorptionsschicht 16 in Kontakt gelangt ist.

Die in der Absorptionsschicht 16 angebrachten Marken sind notwendigerweise in den flüssigen Proben unlöslich. Für das Anbringen der Marken können beispielsweise Epoxidharztinten oder Tinten verwendet werden, in denen Emaille oder Graphit suspendiert ist. Das Markierungsmaterial 56 (Fig. 4) kann durch Siebdrucktechnik oder dadurch auf die Oberfläche 18 der Absorptionsschicht 16 aufgebracht Werden, dass man eine Druckplatte über dieselbe rollt.

Wie Fig. 4 zeigt, kann ein Druckzylinder 58 mit einer weichen Druckplatte 60 auf seiner Mantelfläche zum Aufdrucken der Marken verwendet werden. Das Drucken mit einer weichen Druckplatte 60 vermeidet Beschädigungen der ziemlich spröden Oberfläche 18 der Absorptionsschicht 16. Ausserdem kann die Druckplatte 60 so gegenüber der Oberfläche 18 der Absorptionsschicht 16 ausgerichtet werden, dass keine unmittelbare Berührung zwischen der Oberfläche 18 und der Druckplatte 60 erfolgt, wobei die Übertragung des Markierungsmaterials 56 allein durch

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eine dichte Annäherung der Druckplatte 60 an die Oberfläche erfolgt.

Für die Herstellung einer Chromatographieplatte 10 gemäss der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn man ein Substrat 12 mit einer Oberfläche 14 mit einer Absorptionsschicht 16 versieht, welche eine Oberfläche 18 aufweist, die sich im Abstand von dem Substrat 12 befindet und wenn man dann auf der Oberfläche 18 der Absorptionsschicht 16 an vorgegebenen Punkten Marken durch Anbringen von Markierungsmaterial 56 erzeugt.

Bei dem in den Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Absorptionsschicht 16 in der gleichen Weise auf einem Substrat 12 angebracht, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Wie Fig. 6 zeigt, wird jedoch dabei ein Teil des Substrats 12 nicht mit der Absorptionsschicht 16 bedeckt. Auf diese Weise wird ein Rand 64 erhalten, der einstückig mit dem Substrat 12 sein kann und die Absorptionsschicht 16 zumindest teilweise umgibt. Auf dem Rand 64 können nun ausgewählte Marken 66 angebracht werden, welche die Messung der von den zu untersuchenden Stoffen zurückgelegten Strecken vereinfachen und welche Identifizierungscode, Seriennummern und dergleichen bilden können, wie dies in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Des weiteren können an der Oberfläche 18 der Absorptionsschicht 16 wieder selektiv Marken 68 vorgesehen werden, welche vorgegebene Punkte, beispielsweise Ursprungspunkte oder Distanzpunkte markieren.

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Beim Arbeiten mit einer Chromatographieplatte 10 gemäss der Erfindung bringt der Benutzer zunächst einen Tropfen 54 des zu. untersuchenden gelösten Stoffes 30 an einer Ursprungsmarke, beispielsweise der Marke 20,auf. Die Chromatographieplatte 10 mit dem Substrat und der Absorptionsschicht 16 wird dann in ein Lösungsmittelbad gebracht, damit sich ein Chromatogramm entwickelt, wie dies Fig. 1 zeigt. Bei der Entwicklung bewegt sich eine Lösungsmittelfront längs des der Ursprungsmarke entsprechenden Kanals, im betrachteten Fall also längs des Kanals 32, und erreicht schliesslich die Linie 44, während sich zwischen der Linie 44, welche die Lösungsmittelfront am Ende des Entwicklungsvorganges darstellt einerseits und der Ursprungsmarke andererseits ein erkennbarer Punkt 46 ergibt. Der Benutzer misst nun den Abstand zwischen der Ursprungsmarke und dem Punkt 46 einerseits sowie zwischen der Ursprungsmarke und der Lösungsmittelfront 44 andererseits, woraufhin das Verhältnis R^ leicht und bequem errechnet werden kann.

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Patentansprüche:

Dünnschicht-Chromatographieplatte für die Erzeugung von Chromatogrammen von in einem Lösungsmittel gelösten Stoffen, mit einem eine beschichtbare Oberfläche aufweisenden Substrat und mit einer auf der beschichtbaren Oberfläche des Substrats aufgebrachten Absorptionsschicht mit einer Oberfläche, welche sich im Abstand von der beschichtbaren Oberfläche des Substrats befindet, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Markierung (20 bis 28,42) vorgesehen ist, mit deren Hilfe ein vorgegebener Punkt der Oberfläche (18) der Absorptionsschicht (16) kenntlich gemacht ist.

Chromatographieplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (20 bis 28,42) auf die Oberfläche (18) der Absorptionsschicht (16) unter Verwendung eines Druckmaterials (56) aufgedruckt ist, welches in den beim Chromatographieren zur Anwendung kommenden Flüssigkeiten unlöslich ist.

Chromatographieplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Markierung vorgesehen ist, welche als Ursprungsmarkierung (20 bis 28) den Punkt der Oberfläche (18) der Absorptionsschicht (16) bezeichnet, an dem eine Probe (54) des gelösten,

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zu untersuchenden Stoffes (30) aufgebracht wird.

4. Chromatographieplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ursprungsmarken (20) längs einer Fluchtlinie im Abstand vom Mittelpunkt der Oberfläche

(18) der Absorptionsschicht(16) vorgesehen sind.

5. Chromatographieplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Abstand von der mindestens einen Ursprungsmarke (20) mindestens eine Distanzmarke (42) vorgesehen ist.

6. Chromatographieplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Distanzmarken (42) vorgesehen sind.

7. Chromatographieplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Distanzmarken (42) vorgesehen sind, welche längs einer Fluchtlinie ausgerichtet sind, die senkrecht zur Fluchtlinie der Ursprungsmarken (20 bis 28) verläuft.

8. Chromatographieplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu mindestens einer Marke (68) auf der Absorptionsschicht mindestens eine weitere Marke (66) auf einem unbeschichteten Randbereich (64) des Substrats (12) vorgesehen ist.

9. Verfahren zum Herstellen einer Dünnschicht-Chromatographieplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem

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die beschichtbare Fläche eines Substrats mit einer Absorptionsschicht beschichtet wird, welche eine Oberfläche aufweist, die sich im Abstand von der beschichtbaren Oberfläche des Substrats befindet, dadurch gekennzeichnet, dass man an der Absorptionsschicht (16) mindestens eine Marke (20) anbringt, welche einen vorgegebenen Punkt der Oberfläche (18) der Absorptionsschicht (16) kennzeichnet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man die Marke mit einem Markierungsmaterial (56) anbringt, welches in den beim Chromatographieren verwendeten Flüssigkeiten unlöslich ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Marke (20 bis 28, 42,50) auf die •Absorptionsschicht (16) aufgedruckt wird.

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