Weiterbildung: Ob Medikament oder Museumsstück - wie eine HPLC Substanzen analysiert

Wer wissen will, woraus etwas besteht, muss es in seine Bestandteile
zerlegen. Analytisch funktioniert das mit einer HPLC. Wie Substanzen mit
diesem chemisch-technischen Verfahren getrennt und quantifiziert werden,
war Thema eines besonderen Weiterbildungskurses an der Hochschule Coburg.
Er wurde in Zusammenarbeit mit der Gesellschaft Deutscher Chemiker
angeboten.

In der Pharmaindustrie und der Lebensmittelbranche, beim
Kunststoffhersteller – und sogar wenn’s um die Schätze im Museum geht:
Analytische Methoden der Chemie helfen zum Beispiel, die Qualität zu
sichern, Gefahren auszuschließen und eben immer dann, wenn es darum geht,
herauszufinden, welche und wie viele Substanzen eine Probe enthält. Für
Anwendungen aus sehr unterschiedlichen Branchen wird dafür ein Verfahren
genutzt: die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC). An der
Hochschule Coburg wurde zu diesem Thema jetzt erstmals ein
Weiterbildungskurs angeboten. „Wir freuen uns sehr, dass die Gesellschaft
Deutscher Chemiker (GDCh) uns damit beauftragt hat“, sagt Prof. Dr. Stefan
Kalkhof, Professor für instrumentelle Bioanalytik und einer der Leiter des
Instituts für Bioanalytik der Hochschule Coburg.
Naturwissenschaftler:innen aus ganz Deutschland kamen nach Coburg, um sich
zu informieren, wie sie die HPLC in ihren sehr unterschiedlichen
Berufsfeldern am besten nutzen können. „Bei der HPLC handelt es sich um
eine der wichtigsten analytischen Methoden. Sie wird sowohl zur Trennung
komplexer Mischungen wie Blutproben oder Bodenextrakte als auch
beispielsweise zur Quantifizierung von pharmazeutischen Wirkstoffen und
Umweltschadstoffen eingesetzt“, erklärt Kalkhof. Er vermittelte den
theoretischen Part. Die Praxis wurde mit Übungen und Simulationen in
kleinen Gruppen im Chemielabor der Hochschule Coburg veranschaulicht.

Ordentlich getrennt: Moleküle nach Eigenschaft und Größe sortiert

Aber wie funktioniert die HPLC? „Im Prinzip wie in einem Versuch, den
viele Kinder kennen“, sagt Nadine Kiefer. Mit den beiden anderen
wissenschaftlichen Mitarbeitenden Dr. Olaf Schröder und Josefine Schlemmer
hat sie den praktischen Kurs-Teil übernommen. Kiefer ist Chemikerin und
erklärt: „Wenn man mit einem Filzstift einen Punkt auf ein Löschpapier
malt und dann das Papier Wasser aufsaugen lässt, erscheinen Streifen in
verschiedenen Farben.“ Vom Stift-Hersteller wurde das Orange oder Braun ja
aus verschiedenen Farben zusammengemischt. Auf dem Löschpapier verdünnt
das Wasser die Farbe und nimmt sie mit. Weil aber beispielsweise der gelbe
und der rote Anteil verschieden leicht von Wasser transportiert werden,
verlaufen sie auf dem Löschpapier unterschiedlich weit. So entstehen bunte
Streifen. „Das ist auch das Grundprinzip der HPLC: Das Gerät trennt
Moleküle aufgrund ihrer Eigenschaften und Größen.“ Dem Löschpapier
entspricht eine so genannte Säule, ein Metallrohr, das mit vielen kleinen
Partikeln gefüllt ist, an denen die Substanzen unterschiedlich lange
hängen bleiben. Das wird auf einem Bildschirm als Diagramm dargestellt.
Kiefer zeigt eine Linie mit mehreren hohen Spitzen. „Ich muss verstehen,
wie diese Peaks zustande kommen, damit ich in der Praxis Probleme lösen
kann.“ Und genau darum ging es in dem Kurs.

Die Methode ist entscheidend

Die HPLC verbindet verschiedene technische und chemische Verfahren, um
eine sehr hohe Genauigkeit zu erzielen: Es gibt einen „Ofen“, einen so
genannten Autosampler, eine doppeltgeschaltete Hubkolbenpumpe und diverse
Möglichkeiten, das hochkomplexe und genaue Laborgerät einzustellen und die
Messmethode zu variieren. Mit einer anderen Säule, einem anderen
Lösungsmittel, bei einer anderen Temperatur oder mit einem leicht
veränderten pH-Wert, verändern sich auch die Ergebnisse. Aber nur mit der
gleichen Methode bleiben Ergebnisse auch vergleichbar. Um die einzelnen
Substanzen zu identifizieren, werden standardisierte Vergleichsproben
genutzt. „Mit Hilfe eines Standards kann ich nicht nur analysieren, ob zum
Beispiel das Unkrautvernichtungsmittel Glyphosat in einer Gewässerprobe
vorkommt – sondern auch, wie hoch die Konzentration ist“, erklärt Kiefer.
Die jeweilige Methode muss oft auch von staatlicher Stelle abgenommen
werden und darf dann nicht oder nur nach strengen Vorgaben variiert
werden. „Wir hatten im Kurs aber wirklich alles dabei: von akademisch bis
Industrie, von Pharma bis Food und von extrem reguliert bis Museum und zur
akademischen Forschung, in der Methoden mit deutlich weniger Aufwand
angepasst und geändert werden dürfen.