CSPs sur colonnes en OT-CEC avec des nanoparticules

Pour remédier au faible ratio surface/volume en tube ouvert, il est aussi possible d’utiliser des

nanoparticules organiques[156] et/ou hybrides[155, 159] afin d’augmenter la surface spécifique et la

quantité de sélecteur immobilisé en surface. Des revêtements à base de nanoparticules métalliques ou

organiques permettent ainsi l’immobilisation physique de CSP hybride ou organique pour l’OT-CEC.

L’équipe de Fang[160] utilise le procédé LbL pour immobiliser, sur la surface interne du capillaire

modifié par le 3-mercaptopropyl-triméthoxysilane (MPTMS), des couches de nanoparticules d’Or

(GNPs) et des couches de dérivé thiolé de β-CD (β-CD-SH) en monocouche et multicouches. Le

MEB nous permet de distinguer les tubes ouverts modifiés par un revêtement (Figures 29 et 57 cf

chapitre II). Les auteurs séparent en OT-CEC les énantiomères du méptazinole et d’autres

intermédiaires racémiques.

Figure 29 :Clichés MEB (A), d’un capillaire en tube ouvert de silice fondue non traitée et (B) celui

d’un tube ouvert modifié par des multicouches de GNPs/β-CD-SH[160].

L’équipe de Chen[161] obtient une CSP en copolymérisant le glycidyl méthacrylate modifié par des

nanoparticules de chitosane avec le méthacrylamide réticulé par du bisacrylamide. Cette CSP permet

l’énantioséparation du tryptophane et de la catéchine en OT-CEC. Récemment l’utilisation de GNPs

est souvent reprise pour augmenter le ratio surface-volume des phases stationnaires et ainsi accroitre

le phénomène de rétention et de résolution chirale lorsque ces GNPs sont modifiées par un sélecteur

chiral. Les GNPs sont souvent adsorbées physiquement en surface du capillaire via des bras

organosilanisés portant des groupements thiols (MPTS, MPTMS), mais l’immobilisation des GNPs

se fait également sur des groupements amines primaires d’un monolithe rigide organique [162, 163].

Ainsi une phase stationnaire immobilisant des GNPs peut être mise en œuvre dans un capillaire

modifié par l’APTEOS. Cette phase stationnaire montre une stabilité remarquable (900 analyses) et

57

de très bonnes efficacités de séparation de peptides[164]. Elle peut ensuite être fonctionnalisée par

un sélecteur chiral comme la BSA (albumine de sérum bovin) ou des dérivés thiolés de β-CD pour

des séparations en OT-CEC. L’équipe de Yang[165] immobilise une couche anionique de GNPs

modifiées par une β-CD thiolée par-dessus une couche polymère cationique (PDADMAC)

préalablement adsorbée en surface d’un tube ouvert. Ils décrivent les séparations chirales de certains

médicaments tels que le zopiclone, le tropicamide et la chlorphéniramine en OT-CEC sur

monocouche et multicouches de film de β-CD-GNPs.

Electrochromatographie capillaire chirale sur monolithe

Selon F. Svec, un monolithe est « un ensemble solide poreux ne contenant pas d’espaces

inter-particulaires ». L’équipe[166] de Horvàth offre la définition suivante pour les ɸ

stat

monolithiques :

« Une ɸ

stat

monolithique est une entité continue de structure poreuse obtenue par polymerisation

in-situ ou par consolidation à l’intérieur des colonnes, permettant si nécessaire une fonctionnalisation

de la surface afin d’obtenir des propriétés chromatographiques désirées ». Svec et Frechet sont des

spécialistes de l’élaboration de phases stationnaires de type monolithe acrylique pour l’emploi en

HPLC et en CEC [36, 167, 168]. Ces matrices perméables sont intégrées à la miniaturisation des

systèmes d’analyses sur capillaires et sur micropuces. Les colonnes monolithes sont dépourvues de

frittés et sont caractérisées par de faibles résistances aux transferts de masses permettant ainsi des

analyses rapides et une réduction en termes de coût et de quantité de produits utilisés. Les ɸ

stat

monolithiques sont par conséquent une alternative aux colonnes remplies utilisées pour l’HPLC et la

p-CEC mais aussi aux colonnes en tubes ouverts pour l’OT-CEC. Ce type de ɸ

stat

est largement décrit

dans la littérature pour des utilisations en HPLC et en CEC et particulièrement pour la CEC chirale.

Les colonnes monolithes peuvent être subdivisées en trois classes de support matriciel pour la CEC.

Ils sont, soit un réseau monolithe inorganique mésoporeux sol-gel, obtenu par hydrolyse et

polycondensation des alkoxysilanes et des silanols disponibles en milieu acide ou basique, soit un

monolithe polymère organique synthétisé in-situ par copolymérisation radicalaire (photochimique ou

thermique) de monomères vinyliques de type acrylique, acrylamide ou vinylbenzènique, soit un

monolithe hybride composé de précurseurs à la fois inorganiques et organiques. Au final, ces trois

types de squelettes monolithiques sont solides et stables sur une large gamme de pH allant de 2 à 12.

Les colonnes monolithes de type polystyrène, sont peu décrites pour la CEC chirale. Ce type de

colonne permet néanmoins la séparation en CEC et µ-HPLC de certains peptides[166].

Les monolithes furent employés pour la première fois dans les années 70[169], sous forme de

poly(uréthane) à partir de condensations in-situ entre diisocyanates et alcools pour des besoins de

58

consolidation des phases stationnaires en HPLC et GC. Ces matériaux macroporeux appelés

« mousses » ont cessé d’être développés en raison d’une mauvaise résistance thermique en GC. Par

la suite, dans les années 90, l’équipe de Hjérten[170] a développé des ɸ

stat

monolithiques organiques

sous forme de gels homogènes macroporeux de poly(méth)acrylamides. Elles sont obtenues par

polymérisation radicalaire à température ambiante. Ce type de matrice fut antérieurement utilisé dans

les années 80, pour des applications de séparation de biopolymères en électrophorèse sur gel. Il s’agit

de matrices organiques faiblement réticulées nommées « lits continus » avec des compositions

précises en amorceur radicalaire, monomère, agent réticulant et solvants. Dans le même temps, Svec

et Frechet élaborent des monolithes plus rigides et plus stables avec des (co)-monomères

(méth)acrylates, un agent réticulant (EDMA), des porogènes et un amorceur radicalaire pris entre 1

et 2% en masse. La polymérisation radicalaire du mélange précurseur est amorcée de façon thermique

ou photochimique. Le procédé d’élaboration photochimique des monolithes polymères organiques

permet de contrôler spatialement, en quelques minutes, la synthèse in-situ du bloc polymère poreux

sur les longueurs efficaces des capillaires ou des micropuces. Parmi les amorceurs radicalaires

employés pour les monolithes organiques, on retrouve l’azobisisobutyronitrile (AIBN), le

2,2’-azobi-(2-méthyl-propioamidine) (V

50

), le 2,2-diméthoxy-2-phénylacétophénone (DMPA), le dibenzoyl

peroxyde (BPO) ou le lauroyl de peroxide (LPO). Leur nature et leur concentration influent sur la

structure et la morphologie du monolithe synthétisé [171, 172]. Les sélecteurs et/ou co-monomères

employés sont souvent de nature ionique afin de générer un mouvement endoosmotique dans la

colonne en CEC. Néanmoins, il peut toutefois subsister un mouvement endoosmotique dans les

capillaires monolithiques polaires dépourvus de charges utilisés en condition de phase normale à

cause du phénomène d’adsorption des ions de l’électrolyte en surface[173].

Les monolithes inorganiques, dits monolithes de silice sont moins faciles à fabriquer que les

monolithes organiques précédemment décrits. Ils sont employés vers la fin des années 80, en tant que

ɸ

stat

en HPLC par l’équipe de Cortès[174]. Vers la fin des années 90, leur utilisation est largement

décrite dans la littérature pour élaborer des CSPs ayant de grandes surfaces spécifiques (centaine de

m

2

.g

-1

) et aux propriétés optimales en CEC.

Les principaux attraits des colonnes monolithes pour la CEC sont probablement leur simplicité de

mise en œuvre, leur perméabilité ainsi que les diverses possibilités de fonctionnalisation du réseau

polymère poreux par une large gamme de précurseurs monomériques commerciaux. La mise en

œuvre de phases stationnaires monolithiques poreuses et perméables dans des micro-canaux est un

nouvel axe offrant des applications en séparation chirale mais aussi retrouvé dans diverses autres

applications analytiques telles que l’extraction[175, 176], la pré-concentration[177] et la séparation

de biomolécules cibles[178] et de certains polluants retrouvés dans l’eau courante[179]. En effet,

pour l’industrie pharmaceutique, les phases monolithiques chirales connaissent plus particulièrement

59

un grand intérêt ces 30 dernières années [54, 77, 180, 181]. L’élaboration de CSPs, sur les trois types

de colonnes monolithiques décrits, peut se faire de façon directe en une étape ou de façon indirecte

avec des étapes de post-fonctionnalisation du monolithe support. Ainsi, le sélecteur chiral est soit

ajouté directement en début de polymérisation servant ainsi de précurseur[182-186] monolithique,

soit greffé chimiquement ou immobilisé lors d’une étape de post modification[26, 41, 42, 67, 92,

187-200] du monolithe. En raison des réajustements et des ré-optimisations nécessaires pour obtenir une

CSP robuste et efficace en synthèse directe, la méthode de synthèse indirecte impliquant plusieurs

étapes de réactions chimiques est souvent l’alternative envisagée pour les CSPs monolithiques. En

effet la première étape sert à préparer le monolithe achiral par copolymérisation radicalaire ou

polyccondensation, in-situavec des monomères achiraux en présence d’un agent de réticulation, un

amorceur radicalaire ou un catalyseur et des solvants porogènes. Ensuite, une post-modification de la

matrice par un sélecteur chiral permet de lier celui-ci ou de l’adsorber physiquement en surface du

support poreux. Parmi les nombreux sélecteurs chiraux, nous citerons, dans ce travail, principalement

les CSPs monolithiques obtenues en incorporant ou polymérisant des dérivés ou des polymères de

β-CD.

Dans le document Conception et évaluation de phases stationnaires chirales pour l'emploi en électrochromatographie capillaire ( Tubes ouverts et colonnes monolithes ) (Page 57-60)