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Chromatographie en phase liquide intégralement bidimensionnelle : applications aux problématiques environnementales et aux échantillons naturels
Ramia Al Bakain, doctorante. Crédits : ESPCI ParisTech
La demande sociétale pour caractériser des échantillons complexes dont le nombre de constituants dépasse plusieurs centaines est de plus en plus forte, aussi bien dans le domaine environnemental que dans celui de la sante publique. Des outils analytiques toujours plus
performants sont nécessaires pour répondre à ces problématiques.
Ce travail de thèse a été mené dans le Laboratoire des Sciences Analytiques, Bioanalytiques et Miniaturisation (LSABM) de l’ESPCI ParisTech, qui s’est forgé une solide expérience dans le cadre de la recherche ciblée de composés organiques à l’état de trace dans diverses matrices environnementales en développant plusieurs approches pour le traitement de l’échantillon. De manière complémentaire au traitement sélectif de l’échantillon, lorsqu’une caractérisation globale de l’échantillon est recherchée, les techniques séparatives multidimensionnelles apparaissent comme la solution pour améliorer drastiquement le pouvoir séparatif. Le but de cette thèse est
de mettre en oeuvre et de mieux comprendre le couplage en LC×LC grâce à des études portant sur l’orthogonalité, le couplage en ligne et hors ligne avec la détection UV et la spectrométrie de masse.
L’utilisation des courbes de Van Deemter et Knox comme outil d’évaluation de la performance des phases stationnaires dans la deuxième dimension a également été approfondie. L’objectif était de pouvoir mettre en oeuvre et développer la chromatographie en phase liquide intégralement bidimensionnelle ou « LC×LC » pour l’analyse de mélanges complexes de composés peu volatils, ce que sont une grande partie des échantillons environnementaux ou biologiques. Pour réaliser cet objectif, le travail de thèse a compris plusieurs étapes :
- Dans un premier temps, nous avons étudié, grâce à des composés modèles issus de problématiques environnementales et biologiques, les combinaisons de mécanismes de séparation en phase inverse qui permettraient de réaliser des couplages favorables du point de vue de l’orthogonalité, Ce travail, qui nécessitait une caractérisation statistique rigoureuse, a été mené en étroite collaboration avec l’Équipe de Statistique Appliquée (ESA) de l’ESPCI.
- Puis, nous avons optimisé les meilleures conditions qui conviennent à notre système pour réaliser une séparation rapide et efficace dans la deuxième dimension.
- Ensuite, nous avons réalisé de manière effective le couplage LC×LC en ligne en adaptant des systèmes chromatographiques existant et en développant éventuellement les outils qui font défaut. L’évaluation a été menée en utilisant de solutions synthétiques contenant des composés neutres, acides et basiques. Parallèlement à une
séparation en ligne, nous avons réalisé une séparation hors ligne afin de comparer la capacité des pics dans ces deux modes de LC×LC. - Enfin, pour gérer la masse conséquente d’informations générée par les analyses, des stratégies chimiométriques et statistiques pour le traitement des résultats ont été utilisées.
Des exemples d’applications couplées avec la détection UV et la spectrométrie de masse, en particulier avec un mélange synthétique, ont confirmé la pertinence de notre démarche et le potentiel de la technique LC×LC.