‘In 1965 sloeg ik een nieuwe weg in: ik ontwikkelde het concept van een chromatografisch systeem waarin retentie wordt bepaald en gecontroleerd door een extern veld in plaats van door de stationaire fase. Dit systeem, dat we Field-flow fractionation (FFF) noemen, breidt het bereik van chromatografie uit naar macromoleculen en deeltjes van bijna elk type en elke grootte, van 0,001 tot 10 µm en meer. […] Ik zal hier verder niets aan toevoegen, want het verhaal van FFF hoort meer thuis in de toekomst dan in het verleden.’

Zo introduceerde J. Calvin Giddings, Distinguished Professor of chemistry aan de Universiteit van Utah, zijn uitvinding in 1979 in het Journal of Chromatography Library. Hoewel deze techniek al bijna zestig jaar oud is, wordt ze nog steeds te weinig gebruikt. En onderzoekers lopen daardoor kansen mis, aldus Alina Astefanei, universitair docent analytische chemie aan de Universiteit van Amsterdam.

Melk, bier, wijn, serum

Astefanei is gespecialiseerd in FFF en gelooft dat het potentieel van de techniek veel groter is dan de meeste mensen beseffen. ‘In wezen is FFF een familie van technieken die macromoleculen ‘fractioneren’ onder invloed van een extern veld’, zegt ze. ‘De meest gebruikte versie, asymmetrische flow FFF [AF4, red.], scheidt macromoleculen op basis van grootte, net als bij size exclusion-chromatografie. Het verschil is dat AF4 geen stationaire fase heeft: in plaats daarvan is het scheidingsveld een dwarsstroom over een semi-permeabel membraan. Zeer kleine moleculen gaan erdoorheen, terwijl je de stoffen die je wil analyseren scheidt op basis van hun diffusie onder invloed van de stroom.’

Het is een zachtaardige techniek, voegt Astefanei toe. ‘Moleculen worden niet door een stationaire fase geperst. In plaats daarvan bereiken ze een stabiele verdeling tussen diffusie en de dwarsstroom en worden ze vervolgens door de kanaalstroom naar de detectoren gevoerd.’ Zodra ze zijn geëlueerd, wordt het pas echt leuk. ‘Je kunt FFF koppelen aan allerlei soorten detectoren, waardoor je een schat aan informatie kunt verzamelen. De mogelijkheden zijn hier eindeloos, omdat je een breed scala aan mobiele fasen kunt gebruiken en tegelijkertijd “echte” monsters kunt injecteren, zoals melk, bier, wijn, serum, noem maar op.’

Grotere plaatje

‘FFF kan ook dienen als een reinigingsstap waarbij je ongewenste kleine moleculen verwijdert en de relevante analyten behoudt en vooraf concentreert. Dit maakt het zeer geschikt voor verdunde of complexe monsters’, legt Astefanei uit. ‘Bij massaspectrometrie zoom je sterk in. Maar bij FFF zoom je uit om het grotere geheel te zien’, vervolgt ze. ‘Alles in het monster blijft intact, met minimale verstoring van moleculaire assemblages. Vervolgens kun je een specifieke fractie kiezen en daarop inzoomen met behulp van een gekoppelde techniek zoals massaspectrometrie. Ik denk dat dit vooral interessant is voor biologen.’

Het is echter niet allemaal rozengeur en maneschijn. ‘Het is nu eenmaal een complexe techniek; de hardware is ingewikkelder dan een eenvoudige chromatografiekolom, er gebeurt veel. Zonder theoretisch inzicht en de juiste training kan het intimiderend zijn’, zegt Astefanei. ‘Aan de andere kant leren mensen niets over deze techniek, wat een negatieve spiraal creëert: mensen leren er niets over en zien de waarde ervan niet in, en als ze ermee in aanraking komen, gebruiken ze het vaak verkeerd of wijzen ze het af. We kunnen niet verwachten dat wetenschappers complexe technieken gebruiken als ze niet verder zijn opgeleid dan de basis. Studenten analytische chemie moeten op zijn minst bekend raken met deze techniek, zodat we een positieve spiraal kunnen creëren. Het is geen rocket science, het is gewoon wetenschap!’

Internationaal netwerk

Om de zichtbaarheid en het gebruik van FFF te vergroten, heeft Astefanei samen met een internationaal team de Young Scientists for FFF opgericht. ‘Ons doel is heel eenvoudig: onderwijzen. We bouwen een platform, dat we INFLOW noemen, om kennis te delen, problemen op te lossen, theorieën te ontwikkelen en nieuwe onderzoekers te ondersteunen die deze techniek gaan gebruiken.’ Net zo belangrijk is dat ze talent willen behouden, bestaande gebruikers willen ondersteunen door middel van mentoring en samenwerkingen willen bevorderen. Met andere woorden, een platform voor alles wat je nodig hebt om met FFF aan de slag te gaan en door te gaan.

Het platform brengt al interessante bijdragers uit de academische wereld, de industrie en de regelgeving samen. ‘We hebben iemand van de Amerikaanse Food and Drug Administration die FFF toepast om aan te tonen dat het helpt bij het valideren van geneesmiddelen voor de markt, bijvoorbeeld; er is ook iemand uit de biofarmaceutische en vaccinindustrie; en de leider van de enige FFF-hub ter wereld in Toulouse, Frankrijk, waar alle soorten FFF-instrumenten te vinden zijn die je maar kunt bedenken is ook aangesloten; enzovoort.’

Als je nog nooit van de techniek hebt gehoord, maar je nieuwsgierigheid is gewekt, dan is dit platform iets voor jou, zegt Astefanei. ‘We verwelkomen iedereen die geïnteresseerd is. Joost Reek van de UvA kwam bijvoorbeeld al naar me toe nadat hij het persbericht had gelezen om de mogelijkheden van FFF te verkennen en een samenwerking te bespreken. Ik denk dat hoe meer mensen erover horen, hoe beter. FFF is niet het antwoord op elk probleem, maar het kan echt een aanwinst zijn voor meer onderzoekers dan alleen ons.’