Хроматография - Chromatography

Об альбоме Second Person см. Хроматография (альбом).

Тонкослойная хроматография используется для разделения компонентов растительного экстракта, иллюстрируя эксперимент с растительными пигментами, давший название хроматографии.

Хроматография это лабораторная техника для разделение смеси. Смесь растворяется в жидкости (газ, растворитель, вода, ...), которая называется Мобильная фаза, который проводит его через систему (колонна, капиллярная трубка, пластина или лист), на которой закреплен материал, называемый стационарная фаза. Различные составляющие смеси обладают разным сродством к неподвижной фазе. Различные молекулы остаются дольше или короче на неподвижной фазе, в зависимости от их взаимодействия с ее участками на поверхности. Таким образом, они движутся с разной кажущейся скоростью в подвижной жидкости, заставляя их разделяться. Разделение основано на дифференциальном разделении между подвижной и стационарной фазами. Тонкие различия в соединениях Коэффициент распределения приводят к дифференциальному удерживанию на неподвижной фазе и, таким образом, влияют на разделение.[1]

Хроматография может быть препаративной или аналитической. Целью препаративной хроматографии является разделение компонентов смеси для последующего использования, и поэтому она является формой очищение. Аналитическая хроматография обычно проводится с меньшими количествами материала и предназначена для установления присутствия или измерения относительных пропорций аналитов в смеси. Эти два понятия не исключают друг друга.[2]

Этимология и произношение

Хроматография, выраженная /ˌkрoʊмəˈтɒɡрəжя/, происходит от Греческий χρῶμα цветность, что значит "цвет ", и γράφειν графеин, что означает «писать». Комбинация этих двух терминов была напрямую унаследована от изобретения техники, впервые использованной для разделения пигментов.[3]

История

Основная статья: История хроматографии

Хроматография была впервые изобретена в России ученым итальянского происхождения. Михаил Цвет в 1900 г.[4] Он разработал технику, он придумал хроматография, в первом десятилетии ХХ века, в первую очередь для отделения растений пигменты Такие как хлорофилл, каротины, и ксантофиллы. Поскольку эти компоненты разделены полосами разного цвета (зеленый, оранжевый и желтый соответственно), они напрямую вдохновили название техники. Новые типы хроматографии, разработанные в 1930-х и 1940-х годах, сделали эту технику полезной для многих. процессы разделения.[5]

Техника хроматографии существенно развивалась в результате работы Арчер Джон Портер Мартин и Ричард Лоуренс Миллингтон Синдж в течение 1940-х и 1950-х годов, за что они выиграли 1952 г. Нобелевская премия по химии.[6] Они установили принципы и основные методы распределительной хроматографии, и их работа способствовала быстрому развитию нескольких хроматографических методов: бумажная хроматография, газовая хроматография, и то, что станет известно как высокоэффективная жидкостная хроматография. С тех пор технология быстро развивалась. Исследователи обнаружили, что основные принципы хроматографии Цвета можно применять по-разному, что приводит к различным разновидностям хроматографии, описанным ниже. Достижения постоянно улучшают технические характеристики хроматографии, позволяя разделять все более похожие молекулы.

Условия хроматографии

  • В аналит это вещество, которое нужно отделить во время хроматографии. Это также обычно то, что требуется от смеси.
  • Аналитическая хроматография используется для определения наличия и, возможно, концентрации аналита (ов) в образец.
  • А связанная фаза представляет собой неподвижную фазу, которая ковалентно связана с частицами подложки или с внутренней стенкой трубы колонны.
  • А хроматограмма это визуальный результат хроматографа. В случае оптимального разделения разные пики или рисунки на хроматограмме соответствуют различным компонентам разделенной смеси.
Хроматограмма с неразрешенными пиками Хроматограмма с двумя разрешенными пиками
По оси абсцисс отложено время удерживания, а по оси ординат - сигнал (например, полученный спектрофотометр, масс-спектрометр или ряд других детекторов), соответствующий отклику, создаваемому аналитами, покидающими систему. В случае оптимальной системы сигнал пропорционален концентрации выделенного конкретного аналита.
  • А хроматограф или же аэрограф это инструмент, позволяющий производить сложное разделение, например газохроматографическое или жидкостное хроматографическое разделение.
  • Хроматография представляет собой физический метод разделения, который распределяет компоненты для разделения между двумя фазами: одна неподвижная (стационарная фаза), а другая (подвижная фаза) движется в определенном направлении.
  • В элюировать подвижная фаза, покидающая колонку. Это также называется сточными водами.
  • В элюент представляет собой растворитель, переносящий аналит.
  • В элюит - аналит, элюируемое растворенное вещество.
  • An элюотропный ряд представляет собой список растворителей, ранжированных в соответствии с их элюирующей способностью.
  • An иммобилизованная фаза представляет собой неподвижную фазу, которая иммобилизована на частицах носителя или на внутренней стенке колонны.
  • В Мобильная фаза это фаза, которая движется в определенном направлении. Это может быть жидкость (ЖХ и капиллярная электрохроматография (CEC)), газ (GC) или сверхкритическая жидкость (хроматография сверхкритической жидкости, SFC). Подвижная фаза состоит из разделяемой / анализируемой пробы и растворителя, который перемещает пробу через колонку. В случае ВЭЖХ подвижная фаза состоит из неполярного растворителя (ей), такого как гексан, в нормальной фазе или полярного растворителя, такого как метанол, в обращенно-фазовой хроматографии и разделяемого образца. Подвижная фаза движется через хроматографическую колонку (неподвижная фаза), где образец взаимодействует с неподвижной фазой и разделяется.
  • Препаративная хроматография используется для очистки достаточного количества вещества для дальнейшего использования, а не для анализа.
  • В время удерживания - характерное время, необходимое аналиту для прохождения через систему (от входа колонки до детектора) при заданных условиях. Смотрите также: Индекс удержания Коваца
  • В образец это вещество анализируется в хроматографии. Он может состоять из одного компонента или из смеси компонентов. Когда образец обрабатывается в ходе анализа, фаза или фазы, содержащие интересующие аналиты, называются образцом, тогда как все представляющее интерес, отделенное от образца до или в ходе анализа, относится к как отходы.
  • В растворенное вещество относится к компонентам образца в распределительной хроматографии.
  • В растворитель относится к любому веществу, способному солюбилизировать другое вещество, и особенно к жидкой подвижной фазе в жидкостной хроматографии.
  • В стационарная фаза это вещество, закрепленное на месте для процедуры хроматографии. Примеры включают кремнезем слой в тонкослойная хроматография
  • В детектор относится к прибору, используемому для качественного и количественного определения аналитов после разделения.

Хроматография основана на концепции коэффициента распределения. Любые перегородки растворенного вещества между двумя несмешивающимися растворителями. Когда мы делаем один растворитель неподвижным (путем адсорбции на твердой матрице-носителе), а другой - подвижным, это приводит к наиболее распространенным применениям хроматографии. Если матричный носитель или неподвижная фаза является полярной (например, бумага, диоксид кремния и т. Д.), Это хроматография прямой фазы, а если она неполярная (C-18), это обратная фаза.

Методы по форме хроматографического слоя

Колоночная хроматография

Дальнейшая информация: Колоночная хроматография

Колоночная хроматография - это метод разделения, при котором неподвижный слой находится внутри пробирки. Частицы твердой неподвижной фазы или носителя, покрытого жидкой неподвижной фазой, могут заполнять весь внутренний объем трубы (насадочной колонны) или концентрироваться на внутренней стенке трубы или вдоль нее, оставляя открытый неограниченный путь для подвижной фазы в средняя часть трубки (открытая трубчатая колонна). Различия в скорости движения через среду рассчитываются для разных времен удерживания образца.[7][8]

В 1978 году В. Кларк Стилл представил модифицированную версию колоночной хроматографии под названием колоночная флэш-хроматография (вспышка).[9][10] Методика очень похожа на традиционную колоночную хроматографию, за исключением того, что растворитель пропускается через колонку под действием положительного давления. Это позволило выполнить большинство разделений менее чем за 20 минут с улучшенным разделением по сравнению со старым методом. Современные системы флэш-хроматографии продаются в виде предварительно упакованных пластиковых картриджей, и растворитель прокачивается через картридж. Системы также могут быть связаны с детекторами и коллекторами фракций, обеспечивая автоматизацию. Введение градиентных насосов привело к более быстрому разделению и меньшему расходу растворителя.

В адсорбция в расширенном слое используется псевдоожиженный слой, а не твердая фаза, образованная уплотненным слоем. Это позволяет пропускать начальные этапы очистки, такие как центрифугирование и фильтрация, для культуральных бульонов или суспензий поврежденных клеток.

Фосфоцеллюлоза хроматография использует аффинность связывания многих ДНК-связывающих белков с фосфоцеллюлозой. Чем сильнее белок взаимодействует с ДНК, тем выше концентрация соли, необходимая для элюирования этого белка.[11]

Планарная хроматография

Планарная хроматография представляет собой метод разделения, в котором неподвижная фаза присутствует в виде плоскости или на ней. Самолетом может быть бумага, служащая таковой, или пропитанная веществом в качестве неподвижного слоя (бумажная хроматография ) или слой твердых частиц, распределенных на подложке, например на стеклянной пластине (тонкослойная хроматография ). Разные соединения в смеси образцов перемещаются на разные расстояния в зависимости от того, насколько сильно они взаимодействуют с неподвижной фазой по сравнению с подвижной фазой. Конкретные Фактор удержания (Рж) каждого химического вещества может быть использовано для идентификации неизвестного вещества.

Бумажная хроматография

Выполняется бумажная хроматография
Дальнейшая информация: Бумажная хроматография

Бумажная хроматография - это метод, при котором небольшая точка или линия раствора образца наносится на полоску бумага для хроматографии. Бумага помещается в емкость с неглубоким слоем растворитель и запечатан. Когда растворитель поднимается через бумагу, он встречает смесь образцов, которая начинает перемещаться по бумаге вместе с растворителем. Эта бумага сделана из целлюлоза, а полярное вещество, и соединения в смеси перемещаются дальше, если они менее полярны. Более полярные вещества связываются с целлюлозной бумагой быстрее и поэтому не распространяются так далеко.

Тонкослойная хроматография (ТСХ)

Дальнейшая информация: Тонкослойная хроматография

Тонкослойная хроматография (ТСХ) - широко используемый лабораторный метод, используемый для разделения различных биохимических веществ на основе их относительной привлекательности для неподвижной и подвижной фаз. Это похоже на бумажная хроматография. Однако вместо использования неподвижной фазы бумаги он включает неподвижную фазу тонкого слоя адсорбент подобно силикагель, глинозем, или же целлюлоза на ровной, инертной субстрат. TLC очень универсален; несколько образцов могут быть разделены одновременно на одном слое, что делает его очень полезным для скрининга, например, для определения уровней лекарств и чистоты воды.[12] Вероятность перекрестного загрязнения мала, поскольку каждое разделение выполняется на новом слое. По сравнению с бумагой, он имеет преимущество в более быстрых циклах, лучшем разделении, лучшем количественном анализе и выборе между различными адсорбентами. Для еще лучшего разрешающая способность и более быстрое разделение с использованием меньшего количества растворителя, высокопроизводительный TLC может быть использован. Более раннее популярное использование заключалось в дифференциации хромосом путем наблюдения за расстоянием в геле (разделение было отдельным этапом).

Вытесняющая хроматография

Основной принцип вытесняющая хроматография это: молекула с высоким сродством к матрице хроматографии (вытеснитель) эффективно конкурирует за сайты связывания и, таким образом, вытесняет все молекулы с меньшим сродством.[13]Между вытеснительной и элюционной хроматографией есть явные различия. В режиме элюирования вещества обычно выходят из колонки в виде узких гауссовых пиков. Для максимальной очистки желательно широкое разделение пиков, предпочтительно до базовой линии. Скорость, с которой любой компонент смеси перемещается по колонке в режиме элюирования, зависит от многих факторов. Но для того, чтобы два вещества перемещались с разной скоростью и, таким образом, растворялись, должны быть существенные различия во взаимодействии между биомолекулами и хроматографической матрицей. Рабочие параметры регулируются для максимального эффекта от этой разницы. Во многих случаях разделение пиков по базовой линии может быть достигнуто только при градиентном элюировании и низкой загрузке колонки. Таким образом, двумя недостатками хроматографии в режиме элюирования, особенно в препаративном масштабе, являются операционная сложность из-за градиентной откачки растворителя и низкая производительность из-за низкой загрузки колонки. Вытеснительная хроматография имеет преимущества перед элюционной хроматографией в том, что компоненты разделяются на последовательные зоны чистых веществ, а не на «пики». Поскольку в процессе используется преимущество нелинейности изотерм, более крупное сырье колонки может быть разделено на данной колонке с очищенными компонентами, извлеченными при значительно более высоких концентрациях.

Методики по физическому состоянию подвижной фазы

Газовая хроматография

Дальнейшая информация: Газовая хроматография

Газовая хроматография (ГХ), также иногда известная как газожидкостная хроматография (ГЖХ), представляет собой метод разделения, в котором подвижной фазой является газ. Газохроматографическое разделение всегда проводят в колонке, которая обычно является «насадочной» или «капиллярной». Насадочные колонки - это рутинная работа в газовой хроматографии, они дешевле и проще в использовании и часто дают адекватные характеристики. Капиллярные колонки обычно дают намного лучшее разрешение, и, хотя они становятся все более дорогими, широко используются, особенно для сложных смесей. Оба типа колонок изготовлены из неадсорбирующих и химически инертных материалов. Нержавеющая сталь и стекло - обычные материалы для насадочных колонок, а кварц или плавленый кварц - для капиллярных колонок.

Газовая хроматография основана на равновесие раздела анализируемого вещества между твердой или вязкой жидкой неподвижной фазой (часто жидким материалом на основе силикона) и подвижным газом (чаще всего гелием). Неподвижная фаза приклеивается к внутренней части стеклянной трубки или трубки из плавленого кварца (капиллярная колонка) небольшого диаметра (обычно внутренний диаметр 0,53–0,18 мм) или твердой матрицы внутри большей металлической трубки (насадочная колонка). Он широко используется в аналитическая химия; хотя высокие температуры, используемые в GC, делают его непригодным для высокомолекулярных биополимеров или белков (тепло денатурирует их), что часто встречается в биохимия, он хорошо подходит для использования в нефтехимический, мониторинг окружающей среды и восстановление, и промышленная химия поля. Он также широко используется в химических исследованиях.

Жидкостная хроматография

Аппарат для препаративной ВЭЖХ

Жидкостная хроматография (ЖХ) - это метод разделения, при котором подвижная фаза является жидкостью. Его можно проводить как в колонне, так и в плоскости. Современная жидкостная хроматография, в которой обычно используются очень маленькие упаковочные частицы и относительно высокое давление, называется высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ).

В ВЭЖХ образец проталкивается жидкостью под высоким давлением (подвижная фаза) через колонку, заполненную неподвижной фазой, состоящей из частиц неправильной или сферической формы. пористый монолитный слой, или пористая мембрана. ВЭЖХ исторически делится на два разных подкласса в зависимости от полярности подвижной и стационарной фаз. Методы, в которых стационарная фаза более полярна, чем мобильная фаза (например, толуол в качестве мобильной фазы, диоксид кремния в качестве стационарной фазы), называются жидкостной хроматографией с нормальной фазой (NPLC) и наоборот (например, смесь воды и метанола в качестве мобильной фаза и C18 (октадецилсилил ) как неподвижная фаза) называется жидкостной хроматографией с обращенной фазой (RPLC).

Конкретные методы под этим общим заголовком перечислены ниже.

Аффинная хроматография

Дальнейшая информация: Аффинная хроматография

Аффинная хроматография[14] основан на избирательном нековалентном взаимодействии между аналитом и определенными молекулами. Это очень специфично, но не очень надежно. Его часто используют в биохимии для очистки белки привязаны к тегам. Эти слитые белки помечены такими соединениями, как Его теги, биотин или же антигены, которые специфически связываются с стационарной фазой. После очистки некоторые из этих меток обычно удаляют и получают чистый белок.

Аффинная хроматография часто использует сродство биомолекулы к металлу (Zn, Cu, Fe и т. Д.). Колонны часто подготавливаются вручную. Традиционные аффинные колонки используются в качестве подготовительного этапа для удаления нежелательных биомолекул.

Однако существуют методы ВЭЖХ, которые действительно используют свойства аффинной хроматографии. Аффинная хроматография с иммобилизованным металлом (IMAC)[15][16] полезен для разделения вышеупомянутых молекул на основе относительного сродства к металлу (например, Dionex IMAC). Часто эти столбцы могут быть загружены разными металлами для создания столбца с заданным сродством.

Сверхкритическая жидкостная хроматография

Дальнейшая информация: Сверхкритическая жидкостная хроматография

Сверхкритическая жидкостная хроматография - это метод разделения, при котором подвижная фаза представляет собой жидкость, находящуюся выше и относительно близкой к ее критической температуре и давлению.

Техники по механизму разделения

Ионообменная хроматография

Дальнейшая информация: Ионообменная хроматография

Ионообменная хроматография (обычно называемая ионной хроматографией) использует механизм ионного обмена для разделения аналитов на основе их соответствующих зарядов. Обычно это выполняется в столбцах, но также может быть полезно в плоском режиме. В ионообменной хроматографии используется заряженная неподвижная фаза для разделения заряженных соединений, включая анионы, катионы, аминокислоты, пептиды, и белки. В традиционных методах стационарная фаза представляет собой ионообменная смола несёт заряженный функциональные группы которые взаимодействуют с противоположно заряженными группами соединения для удержания. Существует два типа ионообменной хроматографии: катионообменная и анионообменная. В катионообменной хроматографии неподвижная фаза имеет отрицательный заряд, а обмениваемый ион представляет собой катион, тогда как в анионообменной хроматографии неподвижная фаза имеет положительный заряд, а обмениваемый ион является анионом.[17] Ионообменная хроматография обычно используется для очистки белков с использованием FPLC.

Эксклюзионная хроматография

Дальнейшая информация: Эксклюзионная хроматография

Эксклюзионная хроматография (SEC) также известна как гель-проникающая хроматография (GPC) или гель-фильтрационная хроматография и разделяет молекулы в соответствии с их размером (или, точнее, в соответствии с их гидродинамическим диаметром или гидродинамическим объемом). Меньшие молекулы могут проникать в поры среды и, следовательно, молекулы захватываются и удаляются из потока подвижной фазы. Среднее время пребывания в порах зависит от эффективного размера молекул аналита. Однако молекулы, размер которых превышает средний размер пор упаковки, исключаются и, таким образом, практически не задерживаются; такие виды элюируются первыми. Как правило, это метод хроматографии с низким разрешением, и поэтому он часто используется для заключительного, «полирующего» этапа очистки. Это также полезно для определения третичная структура и четвертичная структура очищенных белков, тем более что его можно проводить под нативным решение условия.

Адсорбционное хроматографическое разделение с расширенным слоем

Дальнейшая информация: Адсорбция в расширенном слое

Хроматографическая адсорбционная колонка с расширенным слоем (EBA) для процесса биохимического разделения содержит распределитель жидкости для выравнивания давления, имеющий функцию самоочистки, под пористой блокирующей ситовой пластиной в нижней части расширенного слоя, узел сопла верхней части, имеющий функцию обратной промывки в верхней части расширенного слоя лучшее распределение исходной жидкости, добавляемой в расширенный слой, гарантирует, что жидкость, прошедшая через слой расширенного слоя, отображает состояние поршневого потока. Слой расширенного слоя отображает состояние потока поршня. Хроматографическая разделительная колонка с расширенным слоем имеет преимущества увеличения эффективности разделения в расширенном слое.

Адсорбционная хроматография с расширенным слоем (EBA) - удобный и эффективный метод для улавливания белков непосредственно из неочищенной неочищенной пробы. В хроматографии EBA осевший слой сначала расширяют восходящим потоком уравновешивающего буфера. Неочищенное сырье, смесь растворимых белков, загрязняющих веществ, клеток и клеточного мусора, затем проходит вверх через расширенный слой. Целевые белки захватываются адсорбентом, а твердые частицы и загрязнения проходят через него. Замена буфера для элюирования при сохранении восходящего потока приводит к десорбции целевого белка в режиме расширенного слоя. В качестве альтернативы, если поток обратный, адсорбированные частицы будут быстро оседать, и белки можно десорбировать с помощью буфера для элюирования. Режим, используемый для элюирования (расширенный слой по сравнению с неподвижным слоем), зависит от характеристик сырья. После элюирования адсорбент очищается заранее определенным раствором для очистки на месте (CIP) с очисткой с последующей регенерацией колонки (для дальнейшего использования) или хранением.

Специальные техники

Обращенно-фазовая хроматография

Основная статья: Обращенно-фазовая хроматография

Хроматография с обращенной фазой (RPC) - это любая процедура жидкостной хроматографии, в которой подвижная фаза значительно более полярна, чем неподвижная фаза. Он назван так потому, что в жидкостной хроматографии с нормальной фазой подвижная фаза значительно менее полярна, чем неподвижная фаза. Гидрофобные молекулы в подвижной фазе имеют тенденцию адсорбироваться на относительно гидрофобной неподвижной фазе. Гидрофильные молекулы в подвижной фазе будут стремиться элюироваться первыми. Разделительные колонки обычно содержат углеродную цепь C8 или C18, связанную с подложкой из частиц диоксида кремния.

Хроматография гидрофобного взаимодействия

Гидрофобные взаимодействия между белками и хроматографической матрицей могут быть использованы для очистки белков. В хроматографии гидрофобного взаимодействия матричный материал слегка замещен гидрофобными группами. Эти группы могут варьироваться от метильной, этильной, пропильной, октильной или фенильной групп.[18] При высоких концентрациях соли неполярные боковые цепи на поверхности белков «взаимодействуют» с гидрофобными группами; то есть оба типа групп исключаются полярным растворителем (гидрофобные эффекты усиливаются повышенной ионной силой). Таким образом, образец наносится на колонку в буфере с высокой полярностью. Элюент обычно представляет собой водный буфер с уменьшающейся концентрацией соли, увеличивающейся концентрацией детергента (который нарушает гидрофобные взаимодействия) или изменением pH.

В общем, хроматография с гидрофобным взаимодействием (HIC) является предпочтительной, если образец чувствителен к изменению pH или агрессивным растворителям, обычно используемым в других типах хроматографии, но не к высоким концентрациям солей. Обычно варьируется количество соли в буфере. В 2012 году Мюллер и Францреб описали влияние температуры на HIC, используя бычий сывороточный альбумин (BSA) с четырьмя различными типами гидрофобных смол. Исследование изменило температуру, чтобы повлиять на аффинность связывания BSA с матрицей. Был сделан вывод, что циклическое изменение температуры от 50 до 10 градусов не было бы достаточным для эффективного вымывания всего BSA с матрицы, но могло бы быть очень эффективным, если бы колонку использовали только несколько раз.[19] Использование температуры для изменения температуры позволяет лабораториям сократить расходы на покупку соли и сэкономить деньги.

Если вы хотите избежать высоких концентраций соли вместе с колебаниями температуры, вы можете использовать более гидрофобный, чтобы конкурировать с вашим образцом за его элюирование. [источник] Этот так называемый солевой независимый метод HIC показал прямое выделение человеческого иммуноглобулина G (IgG) из сыворотки с удовлетворительным выходом и использовал бета-циклодекстрин в качестве конкурента для вытеснения IgG из матрицы.[20] Это в значительной степени открывает возможность использования HIC с образцами, чувствительными к соли, поскольку мы знаем, что высокие концентрации соли осаждают белки.

Гидродинамическая хроматография

Гидродинамическая хроматография (HDC) основана на наблюдаемом явлении, что большие капли движутся быстрее, чем маленькие.[21] В столбце это происходит потому, что центр массы Более крупные капли не могут быть так близко к сторонам колонны, как более мелкие, из-за их большего общего размера.[22] Капельки большего размера будут элюироваться первыми из середины колонки, в то время как капли меньшего размера прилипают к краям колонки и вымываются последними. Эта форма хроматографии полезна для разделения аналитов на молярная масса, размер, форма и структура при использовании вместе с рассеяние света детекторы, вискозиметры, и рефрактометры.[23] Два основных типа HDC - открытая трубка и насадочная колонна. Открытая пробирка обеспечивает быстрое разделение мелких частиц, тогда как насадочная колонка HDC может повысить разрешение и лучше подходит для частиц со средней молекулярной массой больше дальтон.[24] HDC отличается от других типов хроматографии, потому что разделение происходит только во внутреннем объеме, который представляет собой объем, окружающий и между частицами в насадочной колонке.[25]

HDC имеет тот же порядок элюирования, что и Эксклюзионная хроматография (SEC), но эти два процесса по-прежнему во многом различаются.[24] В исследовании, сравнивающем два типа разделения, Изенберг, Брюэр, Коте и Штригель использовали оба метода для полисахарид характеристики и заключаем, что HDC в сочетании с многоугольное рассеяние света (MALS) обеспечивает более точную молярно-массовое распределение по сравнению с автономным MALS, чем с SEC, за значительно меньшее время.[26] Это в значительной степени связано с тем, что SEC является более деструктивным методом из-за того, что поры в колонке разрушают аналит во время разделения, что имеет тенденцию влиять на распределение массы.[26] Однако главный недостаток HDC - низкий разрешающая способность пиков аналита, что делает SEC более жизнеспособным вариантом при использовании с химическими веществами, которые трудно разлагаются и где быстрое элюирование не важно.[27]

HDC играет особенно важную роль в области микрофлюидика. Первое успешное устройство для системы HDC-on-a-chip было предложено Chmela и др. в 2002.[28] Их конструкция позволила достичь разделения с использованием канала длиной 80 мм в масштабе времени 3 минуты для частиц с диаметром от 26 до 110 нм, но авторы выразили потребность в улучшении удерживания и разброс параметры.[28] В публикации Jellema, Markesteijn, Westerweel и Verpoorte в 2010 году внедрение HDC с рециркулирующим двунаправленным потоком привело к разделению с высоким разрешением и размером только с каналом длиной 3 мм.[29] Такой короткий канал и высокое разрешение считались особенно впечатляющими, учитывая, что в предыдущих исследованиях использовались каналы длиной 80 мм.[28] Для биологического применения в 2007 году Huh, et al.предложили микрожидкостное сортировочное устройство на основе HDC и силы тяжести, которое было полезно для предотвращения попадания потенциально опасных частиц диаметром более 6 микрон в кровоток при инъекции контрастные вещества в ультразвук.[30] Это исследование также улучшило экологическую устойчивость микрофлюидики из-за отсутствия внешней электроники, управляющей потоком, что стало преимуществом использования устройства на основе гравитации.

Двумерный хроматограф GCxGC-TOFMS при Химический факультет из GUT Гданьск, Польша, 2016

Двумерная хроматография

В некоторых случаях селективность, обеспечиваемая использованием одной колонки, может быть недостаточной для обеспечения разделения аналитов в сложных образцах. Двумерная хроматография направлена ​​на увеличение разрешения этих пиков за счет использования второй колонки с другими физико-химическими (химическая классификация ) характеристики.[31][32] Поскольку механизм удерживания на этой новой твердой подложке отличается от разделения по первому размеру, можно разделить соединения путем двумерная хроматография которые неотличимы от одномерной хроматографии. Более того, разделение по второму измерению происходит быстрее, чем по первому.[31] Примером двумерного разделения методом ТСХ является то, что образец наносится на один угол квадратной пластины, проявляется, сушится на воздухе, затем поворачивается на 90 ° и обычно повторно проявляется во второй системе растворителей. Двумерная хроматография может применяться к разделению методом ГХ или ЖХ.[31][32] Этот метод разделения также может использоваться при резком вскрытии.[33] где конкретные интересующие области по первому измерению выбираются для разделения по второму измерению или в комплексном подходе,[31][32] где все аналиты из первого измерения подвергаются разделению во втором измерении.

Хроматография с имитацией движущегося слоя

Дальнейшая информация: Имитация движущейся кровати

Метод имитации движущегося слоя (SMB) является вариантом высокоэффективной жидкостной хроматографии; он используется для разделения частиц и / или химических соединений, которые иначе было бы трудно или невозможно разделить. Это повышенное разделение достигается за счет конструкции клапана и колонки, которая используется для неограниченного удлинения стационарной фазы. В методе препаративной хроматографии с подвижным слоем ввод сырья и извлечение аналита осуществляются одновременно и непрерывно, но из-за практических трудностей с была предложена техника непрерывно движущейся кровати, имитирующая движущуюся кровать. В методе имитации движущегося слоя вместо перемещения слоя позиции входа для пробы и выхода анализируемого вещества непрерывно перемещаются, создавая впечатление движущегося слоя. Хроматография с истинным движущимся слоем (TMBC) является лишь теоретической концепцией. Его имитация, SMBC, достигается за счет использования множества последовательно соединенных колонок и сложной системы клапанов, которая обеспечивает подачу пробы и растворителя, а также отвод аналита и отходов в соответствующих местах любой колонки, что позволяет переключаться через равные промежутки времени. вход пробы в одном направлении, вход растворителя в противоположном направлении, при этом также соответствующим образом изменяются положения отвода аналита и отходов.

Пиролизная газовая хроматография

Пиролиз – газовая хроматография – масс-спектрометрия. представляет собой метод химического анализа, при котором образец нагревается до разложения с образованием более мелких молекул, которые разделяются с помощью газовой хроматографии и обнаруживаются с помощью масс-спектрометрии.

Пиролиз - это термическое разложение материалов в инертной атмосфере или вакууме. Образец помещают в прямой контакт с платиновой проволокой или помещают в кварцевую трубку для образца и быстро нагревают до 600–1000 ° C. В зависимости от области применения используются даже более высокие температуры. В реальных пиролизерах используются три различных метода нагрева: изотермическая печь, индукционный нагрев (нить накала точки Кюри) и резистивный нагрев с использованием платиновых нитей. Большие молекулы расщепляются в самых слабых местах и ​​производят более мелкие и более летучие фрагменты. Эти фрагменты можно разделить с помощью газовой хроматографии. Хроматограммы пиролизной ГХ обычно сложные, поскольку образуется широкий спектр различных продуктов разложения. Данные можно использовать как отпечаток пальца для подтверждения идентичности материала, или данные ГХ / МС используются для идентификации отдельных фрагментов для получения структурной информации. Для увеличения летучести полярных фрагментов в образец перед пиролизом могут быть добавлены различные метилирующие реагенты.

Помимо использования специальных пиролизеров, пиролизную газовую хроматографию твердых и жидких образцов можно проводить непосредственно в инжекторах испарителя с программируемой температурой (PTV), которые обеспечивают быстрый нагрев (до 30 ° C / с) и высокие максимальные температуры 600–650 ° C. Этого достаточно для некоторых приложений пиролиза. Основное преимущество состоит в том, что не нужно покупать специальный прибор, а пиролиз можно проводить как часть обычного анализа ГХ. В этом случае необходимо использовать кварцевые вкладыши на входе ГХ. Могут быть получены количественные данные, а также опубликованы хорошие результаты дериватизации внутри инжектора PTV.

Быстрая жидкостная хроматография белков

Дальнейшая информация: Быстрая жидкостная хроматография белков

Быстрая жидкостная хроматография белков (FPLC) - это форма жидкостной хроматографии, которая часто используется для анализа или очистки смесей белков. Как и в других формах хроматографии, разделение возможно, потому что разные компоненты смеси имеют разное сродство к двум материалам: движущейся жидкости («подвижная фаза») и пористому твердому телу (неподвижная фаза). В FPLC подвижная фаза представляет собой водный раствор или «буфер». Расход буфера регулируется нагнетательным насосом и обычно поддерживается постоянным, в то время как состав буфера можно изменять, забирая жидкости в разных пропорциях из двух или более внешних резервуаров. Стационарная фаза представляет собой смолу, состоящую из шариков, обычно из сшитой агарозы, упакованных в цилиндрическую стеклянную или пластиковую колонку. Смолы FPLC доступны в широком диапазоне размеров гранул и поверхностных лигандов в зависимости от области применения.

Противоточная хроматография

Дальнейшая информация: Противоточная хроматография
Пример системы HPCCC

Противоточная хроматография (CCC) - это тип жидкостно-жидкостной хроматографии, в которой как неподвижная, так и подвижная фазы являются жидкостями. Принцип работы прибора CCC требует наличия колонны, состоящей из открытой трубки, намотанной на бобину. Катушка вращается в двухосном круговом движении (кардиоида), что заставляет поле переменной силы тяжести (G) воздействовать на колонну во время каждого вращения. Это движение заставляет колонку видеть одну ступень разделения на оборот, а компоненты образца разделяются в колонке из-за их коэффициента разделения между двумя используемыми несмешивающимися жидкими фазами. Сегодня доступно множество типов CCC. К ним относятся HSCCC (High Speed ​​CCC) и HPCCC (High Performance CCC). HPCCC - это последняя и наиболее эффективная версия инструментария, доступная в настоящее время.

Периодическая противоточная хроматография

Дальнейшая информация: Периодическая противоточная хроматография

В отличие от противоточной хроматографии (см. Выше), периодическая противоточная хроматография (PCC) использует твердую неподвижную фазу и только жидкую подвижную фазу. Таким образом, он намного больше похож на обычный аффинная хроматография чем противоточная хроматография. PCC использует несколько столбцов, которые на этапе загрузки соединяются в линию. Этот режим позволяет перегрузить первую колонку в этой серии без потери продукта, который уже прорывается через колонку до того, как смола полностью насыщается. Продукт прорыва улавливается в следующих столбцах. На следующем этапе столбцы отключаются друг от друга. Первая колонка промывается и элюируется, в то время как другие колонки все еще загружаются. Как только (первоначально) первая колонка уравновешена, ее повторно вводят в загрузочный поток, но в качестве последней колонки. Затем процесс продолжается циклически.

Хиральная хроматография

Хиральная хроматография включает разделение стереоизомеров. В случае энантиомеров они не имеют никаких химических или физических различий, кроме как трехмерные зеркальные изображения. Обычная хроматография или другие способы разделения не позволяют их разделить. Чтобы обеспечить возможность хирального разделения, либо подвижная фаза, либо стационарная фаза сами должны быть сделаны хиральными, что дает различное сродство между аналитами. Хиральная хроматография Колонки для ВЭЖХ (с хиральной неподвижной фазой) как в нормальной, так и в обращенной фазе имеются в продаже.

Водная нормально-фазовая хроматография

Водная хроматография с нормальной фазой (ANP) характеризуется элюирующим поведением в классическом режиме нормальной фазы (т.е. когда подвижная фаза значительно менее полярна, чем неподвижная фаза), в котором вода является одним из компонентов системы растворителей подвижной фазы. Он отличается от жидкостной хроматографии с гидрофильным взаимодействием (HILIC) тем, что механизм удерживания обусловлен адсорбцией, а не распределением.[34]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Макмерри Дж. (2011). Органическая химия: с биологическими приложениями (2-е изд.). Бельмонт, Калифорния: Брукс / Коул. стр.395. ISBN  9780495391470.
  2. ^ Хостеттманн К., Марстон А., Хостеттманн М. (1998). Применение методов препаративной хроматографии при выделении природных продуктов (Второе изд.). Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg. п. 50. ISBN  9783662036310.
  3. ^ Харпер, Дуглас. "хроматография". Интернет-словарь этимологии.
  4. ^ Ettre LS, Zlatkis A, eds. (26 августа 2011 г.). 75 лет хроматографии: исторический диалог. Эльзевир. ISBN  978-0-08-085817-3.
  5. ^ Эттре Л.С., Сакодынский К.И. (март 1993 г.). «М. С. Цветт и открытие хроматографии II: Завершение развития хроматографии (1903–1910)». Хроматография. 35 (5–6): 329–338. Дои:10.1007 / BF02277520. S2CID  97052560.
  6. ^ "Нобелевская премия по химии 1952 г.". nobelprize.org. Получено 25 августа 2016.
  7. ^ Ettre LS (1993). «Номенклатура хроматографии (Рекомендации ИЮПАК 1993 г.)». Чистая и прикладная химия. 65 (4): 819–872. Дои:10.1351 / pac199365040819.
  8. ^ Маниш Т. "Как работает колоночная хроматография?". BrightMags. Архивировано из оригинал 21 апреля 2017 г.. Получено 7 апреля 2017.
  9. ^ Еще WC, Кан М., Митра А. (1978). «Быстрая хроматографическая техника для препаративного разделения с умеренным разрешением». J. Org. Chem. 43 (14): 2923–2925. CiteSeerX  10.1.1.476.6501. Дои:10.1021 / jo00408a041.
  10. ^ Харвуд Л.М., Муди С.Дж. (1989). Экспериментальная органическая химия: принципы и практика (Иллюстрированный ред.). WileyBlackwell. стр.180–185. ISBN  978-0-632-02017-1.
  11. ^ Буржуа С, Пфаль М (1976). «Репрессоры». В Anfinsen CB, Edsall JT, Richards FM (ред.). Достижения в химии белков. 30. С. 6–7. Дои:10.1016 / S0065-3233 (08) 60478-7. ISBN  978-0-12-034230-3. PMID  779429.
  12. ^ Бернард Ф (2003). Справочник по тонкослойной хроматографии. Marcel Dekker Inc. ISBN  978-0824748661. OCLC  437068122.
  13. ^ Вытесняющая хроматография 101 В архиве 15 сентября 2008 г. Wayback Machine. Sachem, Inc. Остин, Техас 78737
  14. ^ Вильчек М., Чайкен И. (2000). «Обзор аффинной хроматографии». В Bailon P, Ehrlich GK, Fung WJ, Berthold W (ред.). Аффинная хроматография. Методы молекулярной биологии. 147. Humana Press. С. 1–6. Дои:10.1007/978-1-60327-261-2_1. ISBN  978-1-60327-261-2. PMID  10857080.
  15. ^ Сингх Н.К., ДСоуза Р.Н., Биби Н.С., Фернандес-Лахор М. (2015). «Прямой захват белков с меткой His6 с использованием мегапористых криогелей, разработанных для аффинной хроматографии с ионами металлов». В Reichelt S (ред.). Прямой захват His-меченых белков с использованием мегапористых криогелей, разработанных для аффинной хроматографии с ионами металлов. Методы молекулярной биологии. 1286. С. 201–12. Дои:10.1007/978-1-4939-2447-9_16. ISBN  978-1-4939-2447-9. PMID  25749956.
  16. ^ Габерк-Порекар V, Менарт V (октябрь 2001 г.). «Перспективы аффинной хроматографии с иммобилизованным металлом». Журнал биохимических и биофизических методов. 49 (1–3): 335–60. Дои:10.1016 / S0165-022X (01) 00207-X. PMID  11694288.
  17. ^ Нинфа AJ (2009). Фундаментальные лабораторные подходы к биохимии и биотехнологии. ISBN  978-0-470-47131-9.
  18. ^ Нинфа А.Дж., Баллоу Д.П., Бенор М. (2010). Фундаментальные лабораторные подходы к биохимии и биотехнологии. Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли.
  19. ^ Мюллер Т.К., Францреб М. (октябрь 2012 г.). «Пригодность коммерческих сорбентов гидрофобного взаимодействия для жидкостной хроматографии белков с регулируемой температурой в условиях низкого содержания соли». Журнал хроматографии А. 1260: 88–96. Дои:10.1016 / j.chroma.2012.08.052. PMID  22954746.
  20. ^ Рен Дж, Яо П, Чен Дж, Цзя Л. (ноябрь 2014 г.). «Солевая гидрофобная вытесняющая хроматография для очистки антител с использованием циклодекстрина в качестве надмолекулярного вытеснителя». Журнал хроматографии А. 1369: 98–104. Дои:10.1016 / j.chroma.2014.10.009. PMID  25441076.
  21. ^ Song H, Tice JD, Исмагилов РФ (февраль 2003 г.). «Микрожидкостная система для управления реакционными сетями во времени». Angewandte Chemie. 42 (7): 768–72. Дои:10.1002 / anie.200390203. PMID  12596195.
  22. ^ Small H, Langhorst MA (1 июля 1982 г.). «Гидродинамическая хроматография». Аналитическая химия. 54 (8): 892A – 898A. Дои:10.1021 / ac00245a724. ISSN  0003-2700.
  23. ^ Брюэр А.К., Стригель А.М. (апрель 2011 г.). «Определение характеристик коллоидного диоксида кремния в виде нитей жемчуга с помощью многодетекторной гидродинамической хроматографии и сравнение с многодетекторной эксклюзионной хроматографией, автономным многоугловым статическим светорассеянием и просвечивающей электронной микроскопией». Аналитическая химия. 83 (8): 3068–75. Дои:10.1021 / ac103314c. PMID  21428298.
  24. ^ а б Стегеман Г., Ван Астен А.С., Краак Дж. К., Поппе Х., Тейссен Р. (1994). «Сравнение разрешающей способности и времени разделения при фракционировании в потоке термического поля, гидродинамической хроматографии и эксклюзионной хроматографии». Аналитическая химия. 66 (7): 1147–1160. Дои:10.1021 / ac00079a033. ISSN  0003-2700.
  25. ^ Малая H (1 июля 1974 г.). «Гидродинамическая хроматография - метод анализа размеров коллоидных частиц». Журнал коллоидной и интерфейсной науки. 48 (1): 147–161. Bibcode:1974JCIS ... 48..147S. Дои:10.1016/0021-9797(74)90337-3. ISSN  0021-9797.
  26. ^ а б Изенберг С.Л., Брюэр А.К., Коте Г.Л., Стригель А.М. (сентябрь 2010 г.). «Гидродинамическая характеристика альтернативной хроматографии по сравнению с эксклюзионной хроматографией и сравнение с автономным MALS». Биомакромолекулы. 11 (9): 2505–11. Дои:10.1021 / bm100687b. PMID  20690593.
  27. ^ Штригель А.М., Брюэр А.К. (19 июля 2012 г.). «Гидродинамическая хроматография». Ежегодный обзор аналитической химии. 5 (1): 15–34. Bibcode:2012ARAC .... 5 ... 15S. Дои:10.1146 / annurev-anchem-062011-143107. PMID  22708902.
  28. ^ а б c Chmela E, Tijssen R, Blom MT, Gardeniers HJ, van den Berg A (июль 2002 г.). «Чип-система для разделения макромолекул и частиц по размерам с помощью гидродинамической хроматографии». Аналитическая химия. 74 (14): 3470–5. Дои:10.1021 / ac0256078. PMID  12139056.
  29. ^ Jellema LJ, Markesteijn AP, Westerweel J, Verpoorte E (май 2010 г.). «Настраиваемая гидродинамическая хроматография микрочастиц, локализованных в коротких микроканалах». Аналитическая химия. 82 (10): 4027–35. Дои:10.1021 / ac902872d. PMID  20423105.
  30. ^ Хух Д., Банг Дж. Х., Линг Й., Вей Х. Х., Крипфганс О. Д., Фаулкс Дж. Б. и др. (Февраль 2007 г.). «Устройство для сортировки микрожидкостных частиц с гравитационным приводом и усилением гидродинамического разделения». Аналитическая химия. 79 (4): 1369–76. Дои:10.1021 / ac061542n. ЧВК  2527745. PMID  17297936.
  31. ^ а б c d Prebihalo SE, Berrier KL, Freye CE, Bahaghighat HD, Moore NR, Pinkerton DK, Synovec RE (январь 2018 г.). «Многомерная газовая хроматография: достижения в приборостроении, хемометрии и приложениях». Аналитическая химия. 90 (1): 505–532. Дои:10.1021 / acs.analchem.7b04226. PMID  29088543.
  32. ^ а б c Столл Д. Р., Карр П. В. (январь 2017 г.). "Двумерная жидкостная хроматография: современное учебное пособие". Аналитическая химия. 89 (1): 519–531. Дои:10.1021 / acs.analchem.6b03506. PMID  27935671.
  33. ^ Tranchida PQ, Sciarrone D, Dugo P, Mondello L (февраль 2012 г.). «Поразительная многомерная газовая хроматография: обзор последних достижений, приложений и будущих перспектив». Analytica Chimica Acta. Подборка докладов, представленных на 12-м Международном симпозиуме по технологиям добычи (ExTech 2010). 716: 66–75. Дои:10.1016 / j.aca.2011.12.015. PMID  22284880.
  34. ^ Kulsing C, Nolvachai Y, Marriott PJ, Boysen RI, Matyska MT, Pesek JJ, Hearn MT (февраль 2015 г.). «Понимание происхождения селективности разделения с адсорбентами гидрида кремния». Журнал физической химии B. 119 (7): 3063–9. Дои:10.1021 / jp5103753. PMID  25656442.

внешняя ссылка