Juba aastaid tagasi töötasid TalTechi keemikud välja kapillaar-elektroforeesi (KE) tehnika, mis kasutab pingestatud peenikesi kapillaare laetud molekulide üksteisest eraldamiseks. KE eelised võrreldes teiste keemilise analüüsi meetoditega on selle vastavus rohelise analüütilise keemia põhimõtetele. Nendeks on kõrge eraldusvõime ja analüüsi tõhusus, analüüsi kiirus, väike proovi ja reaktiivide tarbimine ning võime eraldada erinevat tüüpi molekule, sealhulgas neutraalseid molekule ja kiraalsed ühendeid. KE kasutab alternatiivseid lahusteid (nt vesilahused), millel võib olla madalam toksilisus ja suurem taaskasutatus kui tavalistel lahustitel.

Välja on töötatud veel mitmeid ühiskonnale olulisi seadmeid

Viimastel aastatel on teadlased aga viinud KE-tehnoloogia veelgi lähemale rohelise analüütilise keemia vajadustele. Nooremprofessor Jekaterina Mazina-Šinkari juhendatav uurimisrühm on välja töötanud miniatuurseid ja kaasaskantavaid KE-instrumente. Need instrumendid on KE instrumentide variatsioonid, mida saab kasutada kohapeal, välitingimustes või kohtades, kus puuduvad proovide transportimise, töötlemise ja ladustamise võimalused.

Kaasaskantavate KE eelised on väiksem energiatarve, instrumendi väiksem suurus ja kaal, suurem paindlikkus ja mobiilsus erinevate rakenduste jaoks ning madalamad kulud ja hooldusnõuded.

Hiljuti avaldatud teadusartiklites on dr Mazina-Šinkari uurimisrühma teadlased demonstreerinud portatiivse instrumendi rakendamist nn vägistamisdroogi (GHB) kohapeal määramiseks ohvri süljes ja selle instrumendi kasutusvõimalusi amatöörteadlaste jaoks.

Tänases seisuga ei ole see veel ideaalne, aga tulevikus planeerib grupp mõningate olemasolevate puuduste kõrvaldamist, millest võib esile tõsta: seadme madal eraldusvõime, piiratud võimalused proovide ettevalmistamisel ning ebastabiilsus. Usaldusväärsete ja robustsetee meetodite väljatöötamine, mis suudavad toime tulla temperatuurist, niiskusest ja vibratsioonist tingitud häirete ja ebastabiilsusega, aitaksid kaasaskantava instrumendi jõudlust parandada. Samuti on plaanis rakendada kvaliteedi tagamise ja kontrolli protseduure, mis kindlustavad tulemuste täpsuse.

Mis on aga rohelise keemia peamine eesmärk?

Rohelise analüütilise keemia (RAK) eesmärk vähendada keemilise analüüsi meetodite ja protseduuride keskkonnamõju. See tähendab, et kogu maailma ja ühiskonna huvides on vähendada toksiliste, biolagunevate, taastuvate või ringlusse võetavate reaktiivide ja lahustite kasutamist, minimeerida jäätmeteket ning ka jäätmeid nõuetekohaselt kõrvaldada või töödelda. Sama oluline on ka energia tarbimise vähendamine ning taastuvate või alternatiivsete energiaallikate kasutamine keemilises analüüsis.

Põhjalikumalt saab dr Mazina-Šinkari teadusrühma töödest lugeda ajakirjas Journal of Chromatography ilmunud artiklitest: “Evaluation of different operating modes of an autosampler for portable capillary electrophoresis” 2023  ja “Autosampler for portable capillary electrophoresis” 2022, samuti ajakirjas Trends in Analytical Chemistry 2022 ilmunud “Portable capillary electrophoresis as a green analytical technology”.