청색 LED 조명 기술을 통한 TLC 플레이트의 화합물 수율 추정

요약

본 프로토콜은 청색 LED 조명 기술을 사용하여 TLC 플레이트 상의 화합물의 수율을 추정하는 방법을 개발하였다. 이 접근법의 장점은 안전하고 효과적이며 저렴하며 연구원이 여러 샘플을 동시에 측정 할 수 있다는 것입니다.

초록

박막 크로마토그래피(TLC)는 미지 샘플의 수율을 정량화하기 위해 유기 화학 연구에 광범위하게 사용된 접근 가능한 분석 기술입니다. 본 연구는 청색 LED 조명기를 사용하여 TLC 플레이트에서 샘플의 수율을 추정하는 효과적이고 저렴하며 안전한 방법을 개발했습니다. 아스페르길루스 테레우스 로부터 추출된 로바스타틴은 본 연구에 사용된 예시 화합물이었다. 로바스타틴 표준에 기초한 회귀 모델을 사용하여 로바스타틴의 수율을 평가하였다. 세 가지 방법을 비교했습니다 : 생물학적 분석, UV 검출 및 청색 LED 조명. 결과는 청색 LED 조명 방법이 UV 검출 및 생물학적 분석 방법보다 훨씬 더 시간 효율적이라는 것을 보여주었습니다. 또한 청색 LED 조명은 생물학적 분석 방법의 생물학적 위험 (예 : 미생물 감염) 및 UV 검출 방법의 자외선 노출에 대한 우려 때문에 비교적 안전한 옵션이었습니다. GC, HPLC 및 HPTLC와 같이 독립적으로 작업하기 전에 특수 기기와 장기 교육이 필요한 값비싼 방법과 비교할 때 청색 LED 조명기를 사용하는 것은 TLC 플레이트에서 샘플의 수율을 추정하는 경제적인 옵션이었습니다.

서문

박막 크로마토 그래피 (TLC)는 유기 화학 ^1,2,3 분야에서 정성 및 정량 기술로 널리 사용됩니다. TLC의 주요 장점은 빠른 검출, 유연한 샘플 요구 사항을 제공하며 특수 장비가 필요하지 않다는^{것입니다 4}. 현재까지 많은 고급 접근법이 확립되었지만 TLC는 여전히 혼합물에서 알려지지 않은 샘플을 식별하는 주요 방법입니다. 그러나 이 접근법의 과제는 특히 예산이 제한된 개발 실험실의 경우 샘플 수율을 정량화하기 위한 안전하고 저렴한 장비가 부족하다는 것입니다. 따라서 본 연구는 샘플의 수율을 추정하기 위해 TLC와 결합하는 효율적이고 안전하며 저렴한 방법을 개발하는 것을 목표로 했습니다.

엄격한 시료 요구 사항, 시간 소모 및 시료 준비 ^1,5를 위한 다단계 참여가 있는 고성능 TLC(HPTLC), 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 및 가스 크로마토그래피(GC)와 달리 TLC는 몇 가지 이점을 보여주었습니다. 첫째, 샘플 준비를 위해 조추출물이 HPLC 및 GC의 컬럼을 막을 수 있기 때문에 HPLC 및 GC는 조추출물을 검출할 수 없습니다. 둘째, 샘플이 UV에 적합하지 않거나 (HPLC 분석에 중요 함) 휘발성이 낮은 경우 (GC 분석에 중요 함) TLC를 이러한 샘플에 적용 할 수 있으며 시각화 시약을 사용하면 분리 된 샘플을 얇은 층에서 볼 수 있습니다 ^6,7,8. 셋째, 일반 사용자의 경우 HPLC 및 GC는 일반적으로 TLC에 비해 독립적으로 작업하기 전에 상대적으로 오랜 시간의 사전 교육이 필요합니다. 또한 고성능 TLC(HPTLC)로 알려진 정량적 TLC 분석은 고감도 스캐너로 TLC 플레이트의 정보를 디지털화할 수 있습니다. 그러나 HPTLC 시스템의 비용은 상대적으로 비쌉니다. 따라서 TLC 플레이트에서 샘플을 정량화하기 위한 비용 효율적이고 빠른 접근 방식을 개발하는 것은 중요한 주제입니다.

TLC 수율 정량화를 위해 유사한 방법이 개발되었습니다. 예를 들어, Johnson⁹ 은 컴퓨터에 부착된 평판 스캐너를 사용하여 TLC 플레이트 상의 샘플을 정량화할 수 있는 기술을 보고했습니다. 2001년에, El-Gindy 등¹⁰ 은 광학 밀도를 갖는 화합물을 검출하는데 사용된 TLC-농도계 방법을 개발하였고, 이 기술은 또한 Elkady 등[¹¹]에 의해 적용되었다. 2007 년 Hess² 는 자외선과 결합 된 디지털 카메라를 사용하여 TLC 플레이트에서 화합물의 수율을 감지하기 위해 적용된 디지털 강화 TLC (DE-TLC) 방법을 발표했습니다. Hess는 또한 HPTLC와 DE-TLC 방법의 비용 차이를 비교하고 DE-TLC 방법이^{저렴한 비용으로 인해} 고등학교 및 대학 실험실에서 사용될 수 있다고 결론지었습니다2. 그러나 TLC- 농도 측정 방법의 비용은 여전히 비쌌으며 자외선의 작동에는 사용자가 자외선에 노출 될 수있는 경우에 대비하여 적절한 사전 교육이 필요합니다. 따라서, TLC와 호환가능하여, 샘플 수율을 정량화하기 위한 효율적이고 안전하며 저렴한 방법을 개발하는 것이 바람직하다.

본 연구에서는 청색 LED 조명기를 사용하여 TLC 플레이트에서 샘플을 검출하는 프로토콜을 설명하고, 대역의 치수를 측정한 다음 화합물 수율을 결정하기 위해 높은 신뢰도(높은 R-제곱값)를 갖는 회귀 모델을 개발했습니다. 마지막으로, 청색 LED 조명 방법은 비교적 안전하다는 것을 알 수 있었습니다(vs. UV 검출 방법), 저렴한 (vs. GC, HPLC 및 HPTLC) 및 수율 정량화를 위한 효과적인(대 생물학적 분석 방법) 접근 방식.

프로토콜

본 프로토콜은 로바스타틴을 예로서 사용하여 설명된다. 로바스타틴은 1주령 아스페르길루스 테레우스로부터 추출하였다.

1. 화합물 추출

참고: 화합물 추출에 대한 자세한 내용은 그림 1을 참조하십시오.

1. 배양 아스페르길루스 테레우스 를 30°C에서 감자 덱스트로스 한천 (PDA, 재료 표 참조) 배지 상에.
2. 배양물을 40°C에서 24시간 동안 건조시킨다. 멸균된 핀셋을 사용하여 건조된 배양액을 50mL 튜브로 옮기고 15mL 에틸 아세테이트를 추가합니다.
3. 혼합물을 1분 동안 볼텍싱하여 격렬하게 흔들고 200rpm에서 흔들면서 40°C에서 1시간 동안 배양합니다.
4. 40 kHz 초음파 수조 ( 재료 표 참조)를 사용하여 혼합물을 초음파 처리 40 °C에서 1 시간 동안 초음파 처리합니다.
5. 혼합물을 실온에서 1분 동안 5,000 x g 로 원심분리하고 11μm 여과지를 통해 여과합니다.
6. 분리 깔때기에서 동일한 부피의 멸균 물로 여과액을 추출하십시오.
7. 상 분리 후, 유기 층을 수집 한 다음 회전 증발기에서 증발시킵니다 ( 재료 표 참조). 잔류물을 에틸 아세테이트 2mL에 녹인다.

2. 순상(NP) 흡착탑에 의한 조추출물의 분리

1. NP 실리카겔을 고정상으로 사용하여 컬럼을 포장하고 이동상으로 n- 헥산 : 에틸 아세테이트 : 트리 플루오로 아세트산 (H : E : T; 80 : 20 : 0.1, v / v / v)을 사용합니다.
2. 추출물 2mL(단계 1)를 컬럼에 넣고 이동상 용매를 1mL/분의 유속으로 첨가하여 추출물을 용리합니다.
   알림: 유량은 스톱 콕을 사용하여 수동으로 제어되었습니다.
3. TLC로 유출물을 확인하여 로바스타틴의 존재를 확인한 다음 용매가 제거될 때까지 45°C의 회전 증발기에서 증발시킵니다. 이 단계는 약 20-25분 정도 걸립니다.
4. 잔류 물을 1mL의 에틸 아세테이트에 녹인 다음 동일한 부피의 1 % 트리 플루오로 아세트산과 혼합한다.
5. 혼합물을 실온에서 1분 동안 5,000 x g 에서 원심분리하고 새로운 유리 튜브에 유기층을 수집합니다.

3. 박층 크로마토그램(TLC) 플레이트의 준비 및 로딩

1. 모세관 피펫을 사용하여 TLC 플레이트의 기준선에 5μL의 샘플과 로바스타틴 표준물질( 재료 표 참조)을 스팟하고 TLC 플레이트의 측면에 1cm의 테두리를 남깁니다.
2. TLC 플레이트를 흄 후드에서 실온에서 5분 동안 건조시킵니다.
3. 이동상 용매를 포함하는 포화 유리 챔버에 집게로 플레이트를 부드럽게 놓습니다. 유리 뚜껑으로 챔버를 덮고 플레이트가 완전히 발달하도록하십시오.
4. 용매 라인이 플레이트 상단에서 1cm에 도달하면 챔버에서 플레이트를 제거합니다.

4. 청색 LED 조명기에 의한 분석

1. 솔벤트 라인을 연필로 표시하십시오. 흄 후드의 플레이트를 실온에서 10분 동안 건조시킵니다.
2. 건조 후, 플레이트를 즉시 10%_H2SO4용매에 담그고, 이어서 실온에서 10분 동안 흄후드에서 건조시킨다.
3. 갈색 반점이 나타날 때까지 가열 패널에 판을 놓습니다. 플레이트가 과열되지 않았는지 확인하십시오., 이것은 로바스타틴의 시각화를 어렵게 만들 수 있습니다.
4. 플레이트를 청색 LED 조명기로 옮기고 호환되는 프리웨어(MiBio Fluo)를 사용하여 스캔합니다( 재료 표 참조).

5. 회귀 모델에 의한 수율 추정

1. ImageJ 소프트웨어를 사용하여 밴드의 치수를 측정합니다( 재료 표 참조).
2. 1 mg / mL, 0.75 mg / mL, 0.5 mg / mL 및 0.25 mg / mL를 포함한 로바스타틴 표준의 내림차순 농도를 기반으로 데이터 분석 및 그래프 소프트웨어 ( 재료 표 참조)를 사용하여 회귀 모델을 설정합니다.
3. 회귀 모델을 적용하여 표본의 수율을 추정합니다.

결과

이 연구는 화합물의 수율을 추정하기 위해 청색 LED 조명 방법을 제시했으며,이 방법은 검증되었으며 생물학적 분석 및 UV 검출 방법과 비교되었습니다 (표 1). 회귀 모델은 샘플의 수율을 예측하기 위해 각각 세 가지 방법에 대한 밴드의 차원과 표준 농도를 기반으로 개발되었습니다. 첫째, 생물 분석 방법의 결과에서, 억제 영역과 로바스타틴 표준의 차원 사이의 R- 제곱은 0.99 였고, 샘...

토론

본 연구에서는 HPTLC, HPLC 및 GC 방법과 같은 값 비싸고 전문화 된 장비를 사용하지 않고 화합물을 정량화하는 새로운 접근법 인 청색 LED 조명기를 설명했으며이 방법을 생물학적 분석 및 UV 검출 방법과 비교하여 정량화 성능을 평가했습니다. 그 결과, 청색 LED 조명 방법은 TLC 플레이트에서 표적 화합물의 수율을 정량화하는 데 사용되는 비교적 안전하고 효과적인 프로토콜이라는 결론을 내렸습니다...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
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