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Beim neuen Technikansatz werden die Analyten in der Raumdomäne aufgetrennt und jeder Peak ist durch seine X-Y-Z-Koordinaten im „Trennraum“ charakterisiert Vereinfacht ausgedrückt werden die Analyten bei der 3D-LC-Trennung gezwungen zu verschiedenen Positionen in einem 3D-Körper den man sich als Würfel vorstellen kann zu migrieren Der erste funktionierende Prototyp wurde bereits 2017 vorgestellt [1] Nach der Probenaufgabe in der ersten Dimension findet vorerst eine Chromatographie in X-Richtung statt Nach dem Abschluss dieser Trennung in der ersten Dimension wurde die 2D-Separationsstufe gleichzeitig in 16 parallelen Y-Kanälen gestartet Im letzten Schritt der Spatial 3D-LC konnten alle in der X-Y-Ebene befindlichen Verbindungen noch in 254 parallelen 3D-Kanälen in Z-Richtung aufgetrennt werden Was so bestechend einfach klingt ist eine riesige Herausforderung bei der miniaturisierten Herstellung der 3D-Strukturen z B UVinitiierte Polymerisation in Kombination mit Photomasken und der Phasenbelegung im bzw Füllung des mikrofluidischen Chip z Bpolymermonolithische stationäre Phasen Auch für die fluidmechanischen Probleme bei der Ansteuerung der verschiedenen Dimensionen und vor allem zugunsten gleichmäßiger Verteilungen der Flüsse etc müssen neue Lösungsansätze gefunden werden Die miteinander verbundenen 2Dund 3D-Strömungsverteiler müssen dafür allerdings möglichst homogene Strömungen in der zweiten und dritten Dimension gewährleisten Außerdem sind für die drei Trennphasen passende Kombinationen von Retentionsmechanismen erforderlich die sowohl orthogonal als auch bezüglich der Laufmittel ausreichend kompatibel sind Zu guter Letzt ist die Detektion mit den üblichen Arbeitsweisen nicht kompatibel und erfordert völlig neue Denkansätze Eine Idee besteht darin den Nachweis von Analyten über eine Art „Drucktechnik“ zu realisieren Die Eluate der letzten Trenndimension könnten in regelmäßigen Intervallen auf einem geeigneten Substrat immobilisiert werden Das Zwischen-Resultat der 3D-Separation könnte dann eine Reihe von „2D-Zeitbildern“ sein Mit massenspektrometrischen Imaging-Verfahren ließen sich daraus schließlich 3D-Ansichten rekonstruieren Diese Technologie hat sicherlich noch einen langen Entwicklungsweg vor sich aber es lohnt sich ihn zu gehen denn am Ziel werden sich beispiellose Trennleistungen mit kurzen Analysenzeiten vereinen lassen Gyroide mit 3D-Druck Die Herstellung hocheffizienter Trennsäulen durch 3D-Drucker wird immer realistischer da sie zunehmend erschwinglicher werden und ihre Auflösung Geschwindigkeit und Materialflexibilität ständig zunimmt Dies rückt völlig neue Ideen für die Gestaltung stationärer Phasen in den Vordergrund die sich nicht mehr nur auf die klassischen Packungen mit kugelförmigen Partikeln beschränken Wenn die technischen Herstellungs-Voraussetzungen gegeben sind können alle möglichen interessanten Geometrien am Computer entwickelt ausgedruckt und dann real getestet werden Damit eröffnen sich vielfältige Möglichkeiten welche die Mathematik mit der Berechnung idealer Geometrien zu bieten hat z Btrigonometrische Approximationen Das können z B Gebilde mit sog Minimalflächen sein Bild 2 Unter einer Minimalfläche versteht man eine Fläche im Raum die lokal minimalen Flächeninhalt hat Derartige Formen nehmen beispielsweise Seifenblasenhäute an wenn sie über einen entsprechenden Rahmen Blasring gespannt werden Die resultierenden Seifenfilmähnlichen Blätter sind so konstruiert dass sie minimale Oberflächenspannungen aufweisen Die Entwicklung führt letztlich zu verdrehten gekrümmten Geometrien wie sie z B Gyroid-Strukturen aufweisen [2] Solche Gebilde sind schon länger bekannt ihre interessanten mechanischen Eigenschaften werden aber erst seit kurzem gezielt in der Technik genutzt Da sie keine Knotenpunkte haben son-38 www labo de 11 2024 Chromatographie Bild 2 Gyroide Minimalfläche eingefärbt um die Gauß‘sche Krümmung an jedem Punkt zu zeigen Bild Wikipedia www wikipedia org