Het huidige protocol ontwikkelde een methode om de opbrengst van verbindingen op de TLC-plaat te schatten met behulp van de blauw-LED-verlichtingstechniek. De voordelen van deze aanpak zijn dat het veilig, effectief en goedkoop is en de onderzoeker in staat stelt om meerdere monsters tegelijkertijd te meten.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Schatting van de opbrengst van verbindingen op de TLC-plaat via de Blue-LED-verlichtingstechniek
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Thin-layer chromatography (TLC) is een toegankelijke analytische techniek die op grote schaal is gebruikt in organisch chemisch onderzoek om de opbrengst van onbekende monsters te kwantificeren. De huidige studie ontwikkelde een effectieve, goedkope en veilige methode om de opbrengst van monsters op een TLC-plaat te schatten met behulp van de blauwe LED-verlichting. Lovastatine geëxtraheerd uit Aspergillus terreus was de voorbeeldverbinding die in deze studie werd gebruikt. Regressiemodellen op basis van de lovastatinestandaard werden gebruikt om de opbrengst van lovastatine te evalueren. Drie methoden werden vergeleken: bioassay, UV-detectie en blue-LED-verlichting. Het resultaat toonde aan dat de blauwe LED-verlichtingsmethode aanzienlijk tijdsefficiënter is dan UV-detectie- en bioassaymethoden. Bovendien was de blauwe LED-verlichting een relatief veilige optie vanwege de bezorgdheid over biologische gevaren in de bioassay-methode (bijv. Microbiële infectie) en ultraviolette blootstelling in de UV-detectiemethode. Vergeleken met de dure methoden die gespecialiseerde instrumenten en langdurige training vereisen voordat zelfstandig wordt gewerkt, zoals GC, HPLC en HPTLC, was het gebruik van de blauwe LED-verlichting een economische optie om de opbrengst van monsters van een TLC-plaat te schatten.
Inleiding
Dunnelaagchromatografie (TLC) wordt veel gebruikt als kwalitatieve en kwantitatieve techniek op het gebied van organische chemie 1,2,3. De belangrijkste voordelen van TLC zijn dat het snelle detectie, flexibele monstervereisten biedt en geen gespecialiseerde apparatuur vereist4. Tot op heden is TLC, hoewel er veel geavanceerde benaderingen zijn vastgesteld, nog steeds de belangrijkste methode voor het identificeren van onbekende monsters in een mengsel. De uitdaging van deze aanpak is echter het gebrek aan veilige en goedkope apparatuur voor het kwantificeren van de monsteropbrengst, vooral voor het ontwikkelen van laboratoria met beperkte budgetten. De huidige studie was daarom gericht op het ontwikkelen van een efficiënte, veilige en goedkope methode in combinatie met TLC om de opbrengst van de monsters te schatten.
In tegenstelling tot high-performance TLC (HPTLC), high-performance vloeistofchromatografie (HPLC) en gaschromatografie (GC) met strenge monstervereisten, tijdrovend en betrokkenheid van meerstappen voor monstervoorbereiding 1,5, toonde TLC verschillende voordelen. Ten eerste kunnen de HPLC en GC voor monstervoorbereiding het ruwe extract niet detecteren omdat het ruwe extract de kolom HPLC en GC kan aansluiten. Ten tweede, wanneer de monsters niet UV-geschikt zijn (belangrijk voor HPLC-analyse) of met een lage vluchtigheid (belangrijk voor GC-analyse), kan TLC op deze monsters worden toegepast en het gebruik van visualisatiereagens maakt de geïsoleerde monsters zichtbaar op dunne lagen 6,7,8. Ten derde vereisen HPLC en GC voor algemene gebruikers over het algemeen een relatief lange pre-training voordat ze zelfstandig werken, in vergelijking met TLC. Bovendien kan kwantitatieve TLC-analyse, bekend als high-performance TLC (HPTLC), de informatie op een TLC-plaat digitaliseren met een zeer gevoelige scanner. De kosten van het HPTLC-systeem zijn echter relatief duur. Als zodanig is het ontwikkelen van een kosteneffectieve en snelle aanpak om monsters op de TLC-plaat te kwantificeren een belangrijk onderwerp.
Voor de kwantificering van de TLC-opbrengst zijn vergelijkbare methoden ontwikkeld; Johnson9 rapporteerde bijvoorbeeld een techniek die de kwantificering van de monsters op een TLC-plaat mogelijk maakt met behulp van een flatbedscanner die op een computer is aangesloten. In 2001 ontwikkelden El-Gindy et al.10 de TLC-densitometrische methode, die werd gebruikt om de verbinding met optische dichtheid te detecteren, en de techniek werd ook toegepast door Elkady et al.11. In 2007 presenteerde Hess2 de digitally enhanced-TLC (DE-TLC) methode toegepast om de opbrengst van een verbinding op een TLC-plaat te detecteren met behulp van een digitale camera in combinatie met UV-licht. Hess vergeleek ook de kostenverschillen tussen HPTLC en DE-TLC-methode en concludeerde dat de DE-TLC-methode kon worden gebruikt in middelbare school- en universiteitslaboratoria vanwege de betaalbare kosten2. De kosten van de TLC-densitometrische methode waren echter nog steeds duur en de werking van ultraviolet licht vereist adequate pre-training voor het geval de gebruikers kunnen worden blootgesteld aan ultraviolette straling. Daarom is het wenselijk om, compatibel met TLC, een efficiënte, veilige en goedkope methode te ontwikkelen om de monsteropbrengst te kwantificeren.
De huidige studie beschreef een protocol voor het detecteren van het monster op een TLC-plaat met behulp van de blauwe LED-illuminator en ontwikkelde een regressiemodel met hoge betrouwbaarheid (hoge R-kwadraatwaarde) om de afmetingen van de banden te meten en vervolgens de samengestelde opbrengst te bepalen. Ten slotte bleek dat de blauwe LED-verlichtingsmethode relatief veilig is (vs. UV-detectiemethode), goedkoop (vs. GC, HPLC en HPTLC), en effectieve (vs. bioassay methode) benadering voor opbrengstkwantificering.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Het huidige protocol wordt beschreven met lovastatine als voorbeeld. Lovastatine werd geëxtraheerd uit een week oude Aspergillus terreus.
1. Samengestelde extractie
OPMERKING: Voor meer informatie over de extractie van verbindingen, zie figuur 1.
- Kweek Aspergillus terreus op het medium aardappel dextrose agar (PDA, zie Materiaaltabel) bij 30 °C.
- Droog de cultuur bij 40 °C gedurende 24 uur. Breng de gedroogde cultuur over in een buis van 50 ml met behulp van een gesteriliseerd pincet en voeg 15 ml ethylacetaat toe.
- Schud het mengsel krachtig door gedurende 1 min te vortexen en incubeer gedurende 1 uur bij 40 °C met schudden bij 200 tpm.
- Soniceer het mengsel met behulp van een ultrasoon bad van 40 kHz (zie materiaaltabel) bij 40 °C gedurende 1 uur.
- Centrifugeer het mengsel bij 5.000 x g gedurende 1 minuut bij kamertemperatuur en filtreer door een filterpapier van 11 μm.
- Extraheer het filtraat met een gelijk volume steriel water in een separatortrechter.
- Na fasescheiding verzamelt u de organische laag en verdampt u vervolgens in een roterende verdamper (zie Materiaaltabel). Los het residu op in 2 ml ethylacetaat.
2. Scheiding van het ruwe extract door een adsorptiekolom in de normale fase (NP)
- Verpak de kolom met NP-silicagel als de stationaire fase en gebruik n-hexaan:ethylacetaat:trifluorazijnzuur (H:E:T; 80:20:0.1, v/v/v) als mobiele fase.
- Laad 2 ml van het extract (stap 1) op de kolom en voeg het mobiele faseoplosmiddel toe met een stroomsnelheid van 1 ml/min om het extract te elueren.
OPMERKING: Het debiet werd handmatig geregeld met behulp van een stopkraan. - Controleer het effluent met TLC om de aanwezigheid van lovastatine te bevestigen en verdamp vervolgens in een roterende verdamper bij 45 °C totdat het oplosmiddel wordt verwijderd. Deze stap duurt ongeveer 20-25 minuten.
- Los het residu op in 1 ml ethylacetaat en meng vervolgens met een gelijk volume van 1% trifluorazijnzuur.
- Centrifugeer het mengsel op 5.000 x g gedurende 1 min bij kamertemperatuur en verzamel de organische laag in een nieuwe glazen buis.
3. Voorbereiding en laden van dunnelaagchromatogramplaten (TLC)
- Steek 5 μL monsters en lovastatinestandaarden (zie materiaaltabel) op de basislijn van de TLC-plaat met behulp van een capillaire pipet, waarbij een rand van 1 cm aan de zijkanten van de TLC-plaat overblijft.
- Droog de TLC-plaat in een zuurkast gedurende 5 minuten bij kamertemperatuur.
- Plaats de plaat voorzichtig met een tang in een verzadigde glazen kamer met daarin het mobiele faseoplosmiddel. Bedek de kamer met een glazen deksel en laat de plaat zich volledig ontwikkelen.
- Verwijder de plaat uit de kamer wanneer de oplosmiddellijn 1 cm van de bovenkant van de plaat bereikt.
4. Analyse door de blauwe LED-verlichting
- Markeer de oplosmiddellijn met een potlood. Droog de plaat in de zuurkast gedurende 10 minuten bij kamertemperatuur.
- Laat na het drogen de plaat onmiddellijk weken in 10% H2SO4 oplosmiddel en droog vervolgens 10 minuten in de zuurkast bij kamertemperatuur.
- Plaats de plaat op het verwarmingspaneel totdat de bruine vlekken verschijnen. Zorg ervoor dat de plaat niet oververhit raakt, omdat dit visualisatie van lovastatine moeilijk kan maken.
- Breng de plaat over naar de blauwe LED-verlichting en scan met behulp van een compatibele freeware (MiBio Fluo) (zie Materiaaltabel).
5. Opbrengstschatting door het regressiemodel
- Meet de afmetingen van banden met behulp van de ImageJ-software (zie Materiaalopgave).
- Stel een regressiemodel op met behulp van data-analyse en grafische software (zie Tabel van materialen) op basis van de dalende concentraties van lovastatinestandaarden, waaronder 1 mg / ml, 0,75 mg / ml, 0,5 mg / ml en 0, 25 mg / ml.
- Pas het regressiemodel toe om de opbrengst van de monsters te schatten.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Deze studie presenteerde de blue-LED-verlichtingsmethode om de opbrengst van verbindingen te schatten, en deze methode werd gevalideerd en vergeleken met bioassay en UV-gedetecteerde methoden (tabel 1). De regressiemodellen werden ontwikkeld op basis van de afmetingen van banden en de concentratie van normen voor respectievelijk drie methoden om de opbrengst van monsters te voorspellen. Ten eerste was in de resultaten van de bioassaymethode het R-kwadraat tussen de afmetingen van de remmingszone en lovas...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
De huidige studie beschreef een nieuwe benadering, de blue-LED illuminator, om verbindingen te kwantificeren zonder dure en gespecialiseerde apparatuur te gebruiken, zoals HPTLC, HPLC en GC-methode, en de methode werd vergeleken met de bioassay en UV-gedetecteerde methoden om kwantificeringsprestaties te evalueren. Als gevolg hiervan werd geconcludeerd dat de blue-LED-verlichtingsmethode een relatief veilig en effectief protocol is dat wordt gebruikt om de opbrengst van gerichte verbindingen op de TLC-plaat te kwantifice...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
Alle auteurs verklaren dat ze geen belangenconflicten hebben.
Dankbetuigingen
Deze studie werd ondersteund door het Ministerie van Wetenschap en Technologie, Taiwan (MOST 108-2320-B-110-007-MY3).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| American bacteriological Agar | Condalab | 1802.00 | |
| Aspergillus terreus | ATCC 20542 | ||
| Blue-LED illuminator | MICROTEK | Bio-1000F | |
| Centrifuge | Thermo Scientific | HERAEUS Megafuge 8 | |
| Compact UV lamp | UVP | UVGL-25 | |
| Ethyl Acetate | MACRON | MA-H078-10 | |
| Filter Paper 125mm | ADVANTEC | 60311102 | |
| ImageJ | NIH | Freeware | https://imagej.nih.gov/ij/download.html |
| Lovastatin standard | ACROS | A0404262 | |
| MiBio Fluo | MICROTEK | V1.04 | |
| n-Hexane | C-ECHO | HH3102-000000-72EC | |
| OriginPro | OriginLab | 9.1 | https://www.originlab.com/origin |
| Potato dextrose broth H | STBIO MEDIA | 110533 | |
| Rotary evaporator | EYELA | SB-1000 | |
| Sulfuric acid | Fluka | 30743-2.5L-GL | |
| TLC silica gel 60 F254 | MERCK | 1.05554.0001 | |
| Trifluoroacetic acid | Alfa Aesar | 10229873 | |
| Ultrasonic vibration machine | DELTA | DC600 |
Referenties
- Pyka, A. Detection progress of selected drugs in TLC. BioMed Research International. 2014, 732078(2014).
- Hess, A. V. I. Digitally enhanced thin-layer chromatography: An inexpensive, new technique for qualitative and quantitative analysis. Journal of Chemical Education. 84 (5), 842-847 (2007).
- Ullah, Q., Mohammad, A. Vitamins determination by TLC/HPTLC-a mini-review. Journal of Planar Chromatography - Modern TLC. 33 (5), 429-437 (2020).
- Chen, Z., Tao, H., Liao, L., Zhang, Z., Wang, Z. Quick identification of xanthine oxidase inhibitor and antioxidant from Erycibe obtusifolia by a drug discovery platform composed of multiple mass spectrometric platforms and thin-layer chromatography bioautography. Journal of Separation Science. 37 (16), 2253-2259 (2014).
- Duncan, J. D. Chiral separations: A comparison of HPLC and TLC. Journal of Liquid Chromatography. 13 (14), 2737-2755 (1990).
- Sherma, J. Thin-layer chromatography in food and agricultural analysis. Journal of Chromatography A. 880 (1-2), 129-147 (2000).
- Bocheńska, P., Pyka, A., Bocheńska, P., Bocheńska, B. Determination of acetylsalicylic acid in pharmaceutical drugs by TLC with densitometric detection in UV. Journal of Liquid Chromatography. 35 (10), 1346-1363 (2012).
- Poole, C. F. Planar chromatography at the turn of the century. Journal of Chromatography A. 856 (1-2), 399-427 (1999).
- Rapid Johnson, M. E. simple quantitation in thin-layer chromatography using a flatbed scanner. Journal of Chemical Education. 77 (3), 368-372 (2000).
- El-Gindy, A., Ashour, A., Abdel-Fattah, L., Shabana, M. M. First derivative spectrophotometric, TLC-densitometric, and HPLC determination of acebutolol HCL in presence of its acid-induced degradation product. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 24 (4), 527-534 (2001).
- Elkady, E. F., Mahrouse, M. A. Reversed-phase ion-pair HPLC and TLC-densitometric methods for the simultaneous determination of ciprofloxacin hydrochloride and metronidazole in tablets. Chromatographia. 73 (3-4), 297-305 (2011).
- Musharraf, S. G., Ul Arfeen,, Shoaib, Q., M, Development and validation of TLC-densitometric method for the quantification of a steroidal drug, danazol in its pharmaceutical formulations. Journal of Planar Chromatography - Modern TLC. 25 (4), 331-337 (2012).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
