Richard Laurence MillingtonSynge – objevitel rozdělovací chromatografie

K vědeckým osobnostem, které se podstatnou měrou zasloužily o rozvoj analytické a separační chromatografie, patří britský chemik Richard Laurence Millington Synge. Vloni uplynulo sto let od jeho narození a dvacet let od jeho úmrtí. Ačkoliv velká část nejoslavovanějších vědeckých a technologických objevů a vynálezů, které změnily svět, je dílem náhodných okolností, nečekaných inspirací a nenadálých změn chápání, věda ve skutečnosti postupuje kupředu řadou relativně malých kroků, z nichž každý staví na práci předchůdců. Cílený výzkum je jednou z nejproduktivnějších metod vědeckotechnického vývoje. Životopis úspěšného vědce Richarda Laurence Millington Syngeho ukazuje, že velké průlomy v zásadě vždy přicházely jako vyvrcholení mnohaleté usilovné práce.

Curriculum vitae

Narodil se 28. října 1914 v Liverpoolu v rodině burzovního makléře. V roce 1928 se přihlásil ke studiu na prestižní soukromé škole Winchester College poskytující „akademicky a společensky privilegované dětství, kterého si absolventi váží po celý život“ a Trinity College v Cambridgi, tradičně považované za nejaristokratičtější kolej, kde mimo mnoha jiných významných osobností například studoval Isaac Newton. Začal se studiem klasické archeologie, ale po třech letech přešel na přírodní vědy (doktorát získal v roce 1941). Po ukončení studia pracoval v letech 1939-943 ve výzkumu Svazu vlnařského průmyslu v Leedsu a poté v Listerově institutu preventivní medicíny. V poválečných letech 1946-1947 působil externě na univerzitě v Uppsale u profesora A. W. K. Tiselia (1902-1971), autora dnes již rutinní metody nazývané elektroforéza a absorpční analýza (Nobelova cena za chemii v roce1948). Po návratu ze Švédska byl od roku 1948 vedoucím oddělení chemie proteinů Rowettova výzkumného ústavu ve městě Bucksburnu u skotského Aberdeenu. V roce 1950 se stal členem Královské společnosti a v roce 1952 mu byla společně s A. J. P. Martinem udělena Nobelova cena za chemii. Cenu získal za objev rozdělovací chromatografie, která se postupně stala všeobecně akceptovanou a stále častěji využívanou analytickou technikou, jež výrazně zjednodušila řešení celé řady problémů, zejména souvisejících s analýzou směsí látek. V roce 1957 podal nominaci na Nobelovu cenu za chemii (v pořadí osmnáctou) pro českého profesora Jaroslava Heyrovského za objev a rozpracování analytické polarografické metody. V letech 1958-1959 strávil jeden rok na Novém Zélandu, kde zkoumal houbový toxin. Zemřel 18. srpna 1994 v Norwichi ve věku nedožitých 80 let.

Badatelská činnost

Při studiu fyzikálních a chemických vlastností různých organických látek a hledání nových cest v analýze aminokyselin začal dále rozvíjet dosavadní známé postupy chromatografie. V obtížných pracovních a životních podmínkách v letech druhé světové války se spojil s tehdejším vedoucím oddělení fyzikální chemie Národního ústavu lékařského výzkumu v Londýně, biochemikem A. J. P. Martinem (1910-2002), a společně v roce 1941 objevili nový typ chromatografické analýzy, tzv. rozdělovací (kapalinovou, částicovou) chromatografii, umožňující výzkum makromolekulárních sloučenin (např. bílkovin a uhlovodíků) a dělení řady dalších, nejčastěji polárních nízkomolekulárních látek (alkaloidy, peptidy). Zkoumal také antibiotika a pomocí rozdělovací chromatografie izoloval a prozkoumal nové antibiotikum – gramicidin, který působí aktivně proti různým bakteriím. Podařilo se mu izolovat z bílkovin některé aminokyseliny, které nebyly dosud známy. Věnoval se také studiu trávení proteinů, uhlovodíků a mikroorganismů, přičemž používal elektrokinetickou ultrafiltraci. Tou nahradil velmi složité separační postupy zcela jednoduchými procesy, pro jejichž použití postačovala jedna kapka zkoumané kapaliny. Nová metoda se záhy začala používat v řadě oblastí chemie a dalších oborů, kde vedla k četným novým objevům.

Chromatografie

Souhrnné označení pro skupinu fyzikálně-chemických separačních metod. Název pochází z řeckého chroma – barva a grafó – píši. Dnes je jednou z nejrozšířenějších analytických metod, umožňující účinnou separaci látek nutnou pro spolehlivou identifikaci a kvantifikaci složek zkoumaného vzorku. K rozdělení látek dochází na základě jejich různé pohyblivosti v systému dvou fází – stacionární (zakotvené) a mobilní (pohyblivé). Různé látky se liší ve svých absorpčních vlastnostech, v hodnotách rozdělovacích koeficientů, ve svých rozměrech či ve svých nábojích, což lze vše využít v chromatografii k jejich rozdělení na vhodném chromatografickém zařízení. Stacionární látkou může být pevná látka (papír, SiO₂, Al₂O₃), ale i kapalná fáze zakotvená na pevném nosiči, mobilní fází pak bývá kapalina či plyn.Chromatografické metody se využívají v analytické chemii pro kontrolu totožnosti látky a její čistoty a pro analýzu směsí.

Objev chromatografie

Je připisován ruskému botanikovi a univerzitnímu profesoru ve Varšavě (tehdy součásti Ruska), Tartu a Voroněži M. S. Cvětovi (1872-1919), který v roce 1901 v uspořádání kapalina-adsorbent první rozdělil na sloupci sorbentu (uhličitan vápenatý) listová barviva (chlorofyly a karotenoidy). Metoda byla veřejně presentována 30. prosince 1901 na XI. kongresu přírodopisců a doktorů v Petrohradu. První tištěný popis byl publikován v roce 1903 (Proc. Warsaw Soc. Nat. Sci. Biol. Sec. 14, 20). Cvětův objev přišel pro jeho současníky poněkud předčasně, a tak byl přijat bez většího zájmu. Teprve po čtyřiceti letech byl rozpoznán velký vědecký a technický význam tohoto způsobu dělení. Chromatografie se dnes považuje za významnou metodu separačních postupů. Výrazně posunula meze detekce látek a manipulace s nimi. Analyzovat či preparovat lze látky od nejlehčích plynů až po polymery, buňky, viry či částice, často i s přihlédnutím k izotopové, isomerní či iontové povaze. Ovlivňuje výrazně metodickou úroveň chemického, farmaceutického a dalšího laboratorního výzkumu, výrobu léčiv, kriminalistiky (soudní a toxikologickou praxi), vesmírného programu i řízení chemických a petrochemických výrob. Její pomocí se oddělují vzácné plyny z tekutého vzduchu, transuranové prvky, prvky velmi podobných vlastností jako hafnium odzirkonu a tantal odniobu, užívá se při rozboru slitin, rozboru důlních plynů a kontrole jakosti plynných a kapalných paliv aj. Vyvolala také vznik průmyslové výroby nové třídy vědeckých a měřicích přístrojů.

Plynová chromatografie

Zkoumaný vzorek se dávkuje injektorem do proudu plynu, který jej unáší dále kolonou. Proto se mobilní fáze nazývá nosný plyn (dusík, helium, argon). V koloně se složky separují na základě rozdílné schopnosti různě silně se poutat se stacionární fází. Složky opouštějící kolonu indikuje detektor. Signál z detektoru se vyhodnocuje a z časového průběhu intenzity signálu se určí druh a kvantitativní zastoupení složek.

V poslední době byla plynová chromatografie hojně využívána v souvislosti s metanolovou aférou, která postihla ČR na podzim roku 2012. Je totiž jednou z technik (další je například Ramanova spektroskopie), jak stanovit množství vysoce toxického metanolu vedle relativně méně škodlivého etanolu.

Zdroje

Bober, J.: Laureáti Nobelových cen. Bratislava 1971.

Holzbecher, Z., Churáček, J.: Analytická chemie. Praha 1987.

Churáček, J.: Analytická separace látek. Praha 1990.

Kouda, P.: Moderní analytické metody. Ostrava 2003.

Janák, J.: Chem. Listy 105, 285 (2011).

Mikeš, O.: Laboratorní chromatografické metody. Praha 1980.

Michal, J.: Chromatografie v anorganické analýze. Praha 1970.

Popl, M.: Základy chromatografie. Praha 1979.

Smolková-Keulemansová, E.: Chem. Listy 97, 134 (2003)

Sodomka, L, aj: Kronika Nobelových cen. Praha 2004.

Šimek, J.: Chromatografické metody. Praha 1955.

Švec, J.: Chem. Listy 103, 266 (2009)

Weinlich, R.: Laureáti Nobelových cen za chemii. Olomouc 1998.