Гель фильтрация хроматография кратко

Обновлено: 30.06.2024

ЭКСКЛЮЗИОННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ (ситовая хро-матография), жидкостная хроматография, основанная на различной способности молекул разного размера проникать в поры неионогенного геля, к-рый служит неподвижной фазой. Различают гель-проникающую хроматографию (элюент - орг. р-ритель) и гель-фильтрацию (элюент - вода).
Ддя эксклюзионной хроматографии используют макропористые неорг. или полимерные сорбенты. Для эксклюзионной хроматографии полярных полимеров неорг. сорбенты (силикагели и макропористые стекла) модифицируют кремнийорг. радикалами, а для эксклюзионной хроматографии гидрофильных полимеров -гидрофильными группами. Среди полимерных сорбентов наиб. распространены стирол-дивинилбензольные (для эксклюзионной хроматографии высокополимеров и олигомеров). Для гель-фильтрации биополимеров, прежде всего белков, используют гидрофильные полимерные сорбенты (сефадексы - декстраны с поперечными сшивками, а также полиакриламидные гели) или модифицированные полисахаридами макропористые силикагели.
Эксклюзионную хроматографию эффективно применяют при разработке новых полимеров, технол. процессов их получения, контроле произ-ва и стандартизации полимеров. Эксклюзионную хроматографию используют для анализа ММР полимеров, исследования, выделения и очистки полимеров, в т. ч. биополимеров.

При эксклюзионной хроматографии молекулы, имеющие в р-ре большой размер, или совсем не проникают, или проникают только в часть пор сорбента (геля) и вымываются из колонки раньше, чем небольшие молекулы. Соотношение эффективных размеров макромолекул и пор сорбента определяет коэф. распределения K_d, от к-рого зависит объем удерживания компонента V_R в колонке:

где V₀ - объем пространства между частицами сорбента, V_p -объем пор сорбента.
Эффективным размером макромолекулы при эксклюзионной хроматографии является ее гидродинамич. радиус R, к-рый вместе с мол. массой полимера М определяет характеристич. вязкость полимера . Универсальную калибровочную зависимость V_R от произведения (ур-ние 2) впервые получил экспериментально Г. Бенуа, она имеет вид (рис. 1):

где А и В - константы. Ур-ние (2) одинаково справедливо для линейных и разветвленных полимеров, блок- и привитых сополимеров, олигомеров. Используя ур-ние Марка-Ку-на-Хувинка: где и а - табулированные константы, учитывающие взаимод. полимера с р-рителем и степень жесткости макромолекулы, можно перейти от универсальной зависимости (2) к рабочей зависимости (3) для исследуемого образца (рис. 2):

Рис. 1. Универсальная калибровочная зависимость Бенуа для эксклюзионной хроматографии: - линейный полистирол; - разветвленный полистирол; (+) -звездообразный полистирол;- гетеропривитой сополимер полистирола и полиметилметакрилата; - полиметилметакрилат;- разветвленный полифенилсилоксан; -полибутадиен.

С др. стороны, получив экспериментально зависимость (2) с использованием полимерных стандартов (не менее 3 образцов), для к-рых известны М, и а, а также зависимость (3) для полимера с неизвестными константами, можно найти для него, а и константы С₁ и С₂. Можно определять зависимость (3) и непосредственно путем калибровки узкодисперсными (с известными М)и широкодисперсными (с известным ММР) стандартами. Располагая эксклюзионной хроматограммой и калибровочной зависимостью определяют ММР исследуемого полимера.

Рис. 2. Рабочая калибровочная зависимость для эксклюзионной хроматографии.

В области от V₀до V_T (объем колонки, доступный для р-рителя и молекул ниже определенного размера, соответствующего М_мин) рабочая зависимость имеет линейный (квазилинейный) характер. Соответствующие объемам V₀ и V_T мол. массы представляют собой пределы исключения - М_макс (молекулы большого размера, не проникают в поры сорбента) и М_мин, (молекулы небольшие, полностью проникают в поры сорбента). Эти величины, а также тангенс угла наклона линейной части калибровочной зависимости селективности разделения С₂ = V_p/lg(M_макс/M_мин)и степень ее линейности определяют качество сорбента для эксклюзионной хроматографии. Благодаря логарифмич. зависимости V от М селективность разделения dV/dM падает с увеличением М, поскольку С₂ = (dV/dM)M. Для разделения макромолекул с близкими М требуется сорбент, работающий в узком диапазоне М и обладающий высокой селективностью С₂. Сорбенты с порами одного размера теоретически способны разделять макромолекулы в пределах коммерческие сорбенты характеризуются . Ддя разделения макромолекул в большом диапазоне М нужны сорбенты с бимодальным и тримодальным распределением пор по размерам, обеспечивающие линейную мол.-массовую калибровочную зависимость в диапазоне М = 10 2,5 - 10 6,5 . Селективность С₂ подобного сорбента (или специально подобранной смеси сорбентов) естественно ниже, чем унимодального сорбента, но ее делают максимальной для заданного диапазона Макс. селективность достигается увеличением объема перового пространства сорбента, у бимодального и тримодального сорбентов, кроме того,-оптимальным распределением пор по размерам. Важно, чтобы при разделении смеси макромолекул их наибольшая и наименьшая М находились в пределах М_МИН - М_МАКС характерных для данного сорбента. Иначе по краям хроматограммы при V_T и V₀будут выходить из колонки макромолекулы соотв. с ММ_МИНи ММ_МАКС, образуя ложные хроматографич. пики.

Механизм эксклюзионной хроматографии. Макромолекулы в р-ре представляют собой статистич. ансамбль (статистич. клубок). Их распределение между пористым сорбентом и р-ром контролируется изменением энергии Гиббса при переходе макромолекулы из р-ра в поры: где- изменение энтальпии макромолекулы вследствие взаимод. ее сегментов с пов-стью сорбента (матрицей геля);- уменьшение энтропии при переходе макромолекулы из р-ра в поры; Т - абс. т-ра. Разделение макромолекул происходит в эксклюзионном режиме, когда, a K_d, зависящий от соотношения размеров макромолекул и пор, меньше 1.
В критич. условиях, когда при переходе макромолекул из р-ра в поры сорбента энергия Гиббса не изменяется происходит полная компенсация потери энтропии макромолекулы благодаря увеличению энтальпии: т.е. переход макромолекулы из р-ра в поры энергетически безразличен. При>0 и K_d> 1 наблюдается адсорбционная хроматография. В критич. условиях все макромолекулы, независимо от М, имеют K_d= 1 и, не разделяясь, выходят из колонки при V_R = V_Т В эксклюзионной области при макромолекулы с большей М сильнее вытесняются из пор, т. к. их энтропия при переходе из р-ра в поры уменьшается в большей степени.
На рис. 3 показаны кривые зависимости от энергии взаимод. сегментов макромолекулы (см. Макромолекула) с пов-стью сорбента. Эти кривые для макромолекул с разным числом сегментов (N)пересекаются в точке критич. энергии Кривые левее точкиотносятся к режиму эксклюзионной хроматографии. Отсюда ясно, что эксклюзионная хроматография включает значит. область энергетич. зависимостей гдеимеет значения от до Чем меньше тем больше изменение при попадании макромолекулы в поры и, следовательно, разделение макромолекулы более селективно.

Рис. 3. Зависимость и для разных N(N₁ >N₂>N₃).

Гетерополимеры (сополимеры, функциональные олигомеры) можно анализировать как с помощью эксклюзионной хроматографии (когда у всех компонентов ), так и в условиях, когда у одного из компонентов В этих (критических) условиях указанный компонент представляет хроматографич. "невидимку" (его K_d не зависит от М). Последнее позволяет по законам эксклюзионной хроматографии анализировать ММР отдельных блоков блок-сополимера, ММР функциональных олигомеров (отдельно для каждого типа функциональности), а вблизи критич. условий получать с помощью эксклюзионной хроматографии. ММР олигомеров для каждого типа функциональности.
У макромолекул, несущих электрич. заряд (полиэлектролитов), наблюдаются схожие, но более сильные изменения в зависимости от рН и ионной силы элюента, Это происходит благодаря увеличению размеров молекул полиэлектролитов при их диссоциации и проявлению кулоновских взаимод. между зарядами на больших расстояниях, чем в случае действия дисперсионных или электростатич. сил. При увеличении рН выше 4 пов-сть силикагелей приобретает отрицательный заряд. Взаимод. с ней нейтральной макромолекулы остается эксклюзионным (режим эксклюзионной хроматографии), поликатион адсорбируется благодаря ионообменной сорбции, а полианион исключается из пор по законам ионной эксклюзии значительно сильнее, чем при обычной эксклюзии.
Для подавления нежелательных для эксклюзионной хроматографии явлений ионной эксклюзии и ионообменной сорбции модифицируют пов-сть сорбентов (для придания ей нейтрального заряда при рН > 4), увеличивают ионную силу р-рителя, ослабляя кулоновские взаимод., добавляют орг. р-рители, смещая тем самым рК полиэлектролита или изоэлектрич. точку у полиамфолитов. С др. стороны, ионообменную сорбцию и ионную эксклюзию можно использовать для разделения нейтральных макромолекул, полианионов и поликатионов одного размера. Поскольку диссоциация полиэлектролитов увеличивается с разбавлением их р-ров, то при эксклюзионной хроматографии макромолекулы на краях хроматографич. колонки, где их концентрация мала, диссоциируют и движутся по колонке не по законам эксклюзионной хроматографии, а по законам ионообменной сорбции и ионной эксклюзии в зависимости от заряда пов-сти сорбента и макромолекулы, что приводит к искажению формы кривой зависимости V и М (рис. 4), а также позволяет диагностировать наличие того или другого процесса.

Рис. 4. Эксклюзионная хроматография нейтральных макромолекул (а) и полиэлектролитов: ионная эксклюзия (б), ионообменная сорбция (в).

Эффекты, аналогичные ионообменной сорбции, но только в более слабой степени, могут наблюдаться при гидрофобных взаимод. макромолекулярных сегментов с модифицированной гидрофобными радикалами пов-стью сорбента или при электростатич. взаимод. поверхностных силанольных гидроксигрупп с функциональными группами полярных макромолекул. Все эти эффекты должны подавляться при проведении эксклюзионной хроматографии.

Техника эксклюзионной хроматографии. Для разделения макромолекул в режиме эксклюзионной хроматографии используют колонки двух типов: работающие в узком = 10 2 и широком (= 10 4 — 10 5 диапазонах. Колонки широкого диапазона M имеют широкое распределение пор сорбента по размерам (бимодальное, тримодальное). Это распределение подбирается т. обр., чтобы при заданных степени линейности калибровочной мол.-массовой зависимости и диапазона масс обеспечивалась наиб. степень селективности С₂. Можно также составлять колонки для широкого диапазона М из колонок первого типа.
Разные типы полимеров требуют спец. р-рителей для эксклюзионной хроматографии наиб. универсальный р-ритель - ТГФ (для эксклюзионной хроматографии полибутадиена, полистирола, полиметакрилата, полиакрилатов). ТГФ имеет низкую вязкость, однако требует очистки от пероксидов. Толуол, хлороформ и метилэтилкетон также широко используют в эксклюзионной хроматографии полимеров. Для эксклюзионной хроматографии полиолефинов применяют о-дихлорбензол и 1,2,4-трихлорбензол, а для полиакрилонитрила, полиэфиров и полиамидов - м-крезол, фторированные спирты и к-ты.
Калибровку колонок в диапазоне масс 5 х 10 2 - 1,5 х 10 7 осуществляют с помощью стандартных узкодисперсных полистиролов. Выпускают также стандарты полиметилметакрилата, полиизопрена, полиэтилена, полиэтиленгликоля и биополимеров (декстран и др.).
Э ксклюзионная хроматография осуществляется с помощью хроматографа, детектором служит спектрофотометр или проточный рефрактометр с предельной чувствительностью 5 х 10 -8 ед. рефракции, что соответствует концентрации полимера 5-10 -5 %. Обычно прибор работает при комнатной т-ре, однако эксклюзионная хроматография полиолефинов требует повышенной т-ры, что способствует увеличению селективности разделения, эффективности колонок и скорости анализа вследствие уменьшения вязкости подвижной фазы. Совр. хроматографы комплектуются автоматич. устройством для приготовления (растворение полимера, фильтрация р-ра) и ввода пробы, компьютером для интерпретации результатов анализа ММР. Концентрацию пробы (с) следует уменьшать с ростом М полимера: для полимера с М10 4 с = 0,25 % по массе, 3 х 10 4 - 2 х 10 4 с = 0,1%, 4 х 10 5 - 2 х 10 6 с = 0,05%, М>2 х 10 6 с = 0,01%.
Применение комбинации рефрактометрич. детектора и детектора многоуглового рассеяния света - фотометра позволяет определять ММР и индексы разветвленности без калибровки хроматографа по полимерным стандартам.
Э ксклюзионную хроматографию применяют для исследования и выделения полимеров в диапазоне М 10 2 - 2 х 10 7 . Наилучшая селективность достигнута для олигомеров - выделяют олигомергомологи с числом звеньев до 10-15. Особенность эксклюзионной хроматографии олигомеров состоит в том, что на хроматограмме выходят пики для каждого из олигомергомологов, присутствующих в олигомере. Поэтому можно определять ММР олигомера без калибровки колонок, если известна М одного или неск. олигомергомологов.
При гель-фильтрации белков необходимо принимать меры для предотвращения их адсорбции на сорбенте и не допускать их денатурации. В отличие от эксклюзионной хроматографии синтетич. полимеров и олигомеров, используемой гл. обр. в аналит. целях, гель-фильтрация белков - один из важнейших способов их выделения и очистки. Разрешение белков по М при гель-фильтрации ниже, чем при гель-проникающей хроматографии синтетич. полимеров, т.к. для белков RМ 1/3 , а для гибкоцепных полимеров RМ 1/2 . Можно повысить чувствительность определения М белков методом гель-фильтрации, если проводить ее в условиях денатурации: в о М р-ре гуанидинхлорида (R ~ М 1/2 ) или в р-ре додецилсульфоната Na (R ~ M).
Гель-фильтрацию открыли в 1959 Д. Порат и П. Флодин, к-рые показали возможность фракционирования водорастворимых макромолекул, в т. ч. белков, по мол. массе, в качестве сорбента они использовали сшитый декстрановый гель. В 1964 Д. Мур предложил с помощью гель-проникающей хроматографии определять ММР полимеров, фракционируя их на стирол-дивинилбензольном геле.

Гель-фильтрация или эксклюзионная хроматография (ситовая, гель-проникающая, гель-фильтрационная хроматография) — разновидность хроматографии, в ходе которой молекулы веществ разделяются по размеру за счёт их разной способности проникать в поры неподвижной фазы. При этом первыми выходят из колонки наиболее крупные молекулы (бо́льшей молекулярной массы), способные проникать в минимальное число пор стационарной фазы. Последними выходят вещества с малыми размерами молекул, свободно проникающие в поры. В отличие от адсорбционной хроматографии, при гель-фильтрации стационарная фаза остается химически инертной и с разделяемыми веществами не взаимодействует.

Содержание

Принцип

Сорбенты

Гель — гетерогенная система, в которой подвижная фаза (обычно водная) всегда находится внутри пор стационарной или твердой фазы, называемой гелевой матрицей.

Низкого давления

декстран, ,
сефадекс,
сефакрил,
сефароза,
супердекс.

Высокого давления

Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
Добавить иллюстрации.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Эксклюзионная хроматография" в других словарях:

ЭКСКЛЮЗИОННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ — (ситовая хро матография), жидкостная хроматография, основанная наразл. способности молекул разного размера проникать в поры неионогенного геля, к рый служит неподвижной фазой. Различают гель проникающую хроматографию (элюент орг. р ритель) и гель … Химическая энциклопедия

эксклюзионная хроматография — ekskliuzinė chromatografija statusas T sritis chemija apibrėžtis Skysčių chromatografija, pagrįsta medžiagos molekulių pasiskirstymu tarp porose esančio ir judančio tirpiklio. atitikmenys: angl. exclusion chromatography rus. эксклюзионная… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Хроматография — (от др. греч … Википедия

Хроматография — (от греч. chroma, родительный падеж chromatos цвет, краска и . графия физико химический метод разделения и анализа смесей, основанный на распределении их компонентов между двумя фазами неподвижной и подвижной (элюент), протекающей через… … Большая советская энциклопедия

ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ — вид хрома тографии, в к рой подвижной фазой служитжидкость (элюент), а неподвижной та. сорбент, тв. носитель с нанесённой на его поверхность жидкостью или гель. Осуществляют в колонке, заполненной сорбентом (колоночная хроматография), на плоской… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Жидкостная хроматография — это хроматография, в которой подвижной фазой является жидкость. Жидкостная хроматография разделяется на жидкостно адсорбционную (разделение соединений происходит за счет их различной способности адсорбироваться и десорбироваться с поверхности… … Википедия

гель проникающая хроматография — Gel Permeation Chromatography Гель проникающая хроматография (эксклюзионная, ситовая, гель фильтрационная) Вариант жидкостной хроматографии … Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

Хроматографическая колонка — Типичная установка для ручной колоночной хроматографии. Стеклянная колонка, снабженная внизу краном для регулирования скорости процесса, набита твердой фазой (белого цвета), резервуар вверху наполнен жидким элюентом, в верхней части твердой фазы… … Википедия

ЖИДКОСТЕЙ АНАЛИЗАТОРЫ — приборы, измеряющие содержание (концентрацию) одного или неск. компонентов в жидких средах; Ж. а. часто называют также приборы для определения св в жидкостей (вискозиметры, плотномеры и др.). Различают Ж. а. лабораторные и промышленные (для… … Химическая энциклопедия

ГЕЛЬ-ФИЛЬТРАЦИЯ — см. Эксклюзионная хроматография … Химическая энциклопедия

В ключевое отличие между гель-фильтрацией и гель-проникающей хроматографией заключается в том, что подвижная фаза гель-фильтрационной хроматографии представляет собой водный раствор, тогда как подвижная фаза гель-проникающей хроматографии представляет собой органический растворитель.

И гель-фильтрация, и гель-проникающая хроматография относятся к категории эксклюзионной хроматографии, в которой мы можем разделить молекулы в растворе в зависимости от их размера. То есть иногда мы можем разделить молекулы по их молекулярному весу. Обычно мы используем эти методы для разделения сложных молекул, таких как белки, а в промышленных масштабах - для разделения полимерных материалов. Основное различие между гель-фильтрацией и гель-проникающей хроматографией заключается в подвижной фазе, которую мы используем в каждом методе.

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое гель-фильтрационная хроматография
3. Что такое гель-проникающая хроматография?
4. Сравнение бок о бок - гель-фильтрация и гельпроникающая хроматография в табличной форме
5. Резюме

Что такое гель-фильтрующая хроматография?

Гель-фильтрационная хроматография - это форма эксклюзионной хроматографии, в которой мы используем водный раствор в качестве подвижной фазы. Поэтому в большинстве случаев подвижная фаза, которую мы используем в этом методе, представляет собой водный буфер. Кроме того, мы используем хроматографическую колонку для этого разделения, и нам нужно заполнить колонку пористыми шариками. Обычно в качестве пористого материала используются сефадекс и агароза. Следовательно, эти материалы являются стационарной фазой нашего эксперимента. Более того, мы можем использовать размер пор этих шариков, чтобы определить размер макромолекул, которые мы разделяем. Однако это всего лишь оценка.

Основное применение этого метода - разделение белков и других водорастворимых материалов по размеру. Этот метод работает путем захвата небольших молекул в порах неподвижной фазы (шариков), в то время как большие молекулы элюируются через гель. Следовательно, первая фракция содержит большие молекулы. Затем мы можем использовать другой растворитель, который может удалить маленькие молекулы внутри пор. Тогда наша вторая фракция содержит маленькие молекулы.

Что такое гель-проникающая хроматография?

Гель-проникающая хроматография - это форма эксклюзионной хроматографии, в которой мы используем органический растворитель в качестве подвижной фазы. Поэтому для этой цели мы можем использовать такие растворы, как гексан и толуол.

Стационарная фаза представляет собой пористый материал, такой же, как в гель-фильтрационной хроматографии. Этот метод часто применим к полимерам и другим органически растворимым материалам. Методика действия аналогична гель-фильтрационной хроматографии.

В чем разница между гель-фильтрацией и гель-проникающей хроматографией?

Гель-фильтрация и гель-проникающая хроматография - это две формы эксклюзионной хроматографии, которая включает разделение молекул в образце в соответствии с размером молекул. Единственная разница между гель-фильтрацией и гельпроникающей хроматографией заключается в используемой подвижной фазе и, следовательно, в применении метода. Следовательно, ключевое различие между гель-фильтрацией и гель-проникающей хроматографией заключается в том, что подвижная фаза гель-фильтрационной хроматографии представляет собой водный раствор, тогда как подвижная фаза гель-проникающей хроматографии представляет собой органический растворитель.

На приведенной ниже инфографике в табличной форме представлена разница между гель-фильтрацией и гель-проникающей хроматографией.

Резюме - гель-фильтрация против гельпроникающей хроматографии

Эксклюзионная хроматография бывает двух основных типов: гель-фильтрация и гель-проникающая хроматография. Ключевое различие между гель-фильтрацией и гель-проникающей хроматографией заключается в том, что подвижная фаза гель-фильтрационной хроматографии представляет собой водный раствор, тогда как подвижная фаза гель-проникающей хроматографии представляет собой органический растворитель.

Неподвижной фазой в гель-хроматографии является растворитель, находящийся в порах геля, а подвижной – сам растворитель, т.е и подвижную и неподвижную фазы составляет одно и тоже вещество или одна и та же смесь вещества. Гель готовят на основе, например, декстрана, полиакриламида или других природных и синтетических соединений.

В отличии от других хроматографических методов , использующих различия в химических свойствах разделяемых веществ, проявляющихся при их распределении между стационарной и подвижной фазами, разделение основано на ситовом эффекте, характерном для гелей с определенным радиусом пор. Растворитель (подвижная фаза) заполняет как внешний объем между зернами геля, так и внутренний объем пор. Объем растворителя между зернами геля – V_м называют промежуточным, транспортным или мертвым объемом, а внутренний объем пор – V_п рассматривается как объект стационарной фазы. Когда в колонку вводят пробу, содержащую несколько типов ионов или молекул с разными размерами, то они стремятся из подвижной фазы проникнуть внутрь пор. Такое проникновение обусловлено энтропийным распределением, поскольку концентрация молекул разделяемых веществ в наружном растворе оказывается выше, чем в поровом пространстве. Но оно становится возможным только в том случае, если размеры ионов или молекул меньше диаметра пор. [3]

Рис 5 Общий вид градуировочной кривой в гель-хроматографии:

1 – область исключения, где все молекулы имеют размер больше m₂;

2 – область проникновения или разделения, где размеры молекул лежат в интервале от m₁ и m₂;

3 - область, где происходит полное проникновение молекул с размерами менее m_1. [3]

В процессе гель-хроматографирования могут быть отделены крупные молекулы, которые гелем не сорбируются, так как их размеры превышают размеры пор, от мелких, которые проникают в поры, а затем могут быть элюированы. Проводятся и более тонкие разделения, так как размеры пор можно регулировать, изменяя, например, состав растворителя и, как следствие, набухаемость геля. Гель-хроматография может быть выполнена в колоночном варианте и в тонкослойном.

Применяемые на практике гели обычно подразделяют на мягкие, полужесткие и жесткие. Мягкими гелями являются высокомолекулярные органические соединения с незначительным числом поперечных связей. Фактор емкости, равный отношению объема растворителя внутри геля к его объему вне геля, у них равен 3. При набухании они значительно увеличивают собственный объем. Это сефадексы или декстрановые гели, агарочные гели, крахмал и др. Они применяются для разделения смесей низкомолекулярных веществ, часто в тонкослойном варианте. Хроматографирование на мягких гелях называют гель - фильтрацией.

Полужесткие гели получают путем полимеризации. Большое распространение получили стирогели — продукты сополимеризации стирола и дивинилбензола с большим числом поперечных связей. Фактор емкости полужестких гелей лежит в пределах 0,8. 1,2, их объем при набухании увеличивается не очень значительно (в 1,2. 1,8 раза ). Хроматографирование на полужестких гелях называют гель-проникающей хроматографией.

К жестким гелям относят силикагели и часто пористые стекла, хотя они и не являются гелями. Жесткие гели имеют небольшой фактор емкости (0,8. 1,1) и фиксированный размер пор. Эти материалы используют в гель-хроматографии при высоком давлении.

Растворители гель-хроматографии должны растворять все компоненты смеси, смачивать поверхность геля и не адсорбироваться на ней.

Практическое применение гель-хроматографии связано, главным образом, с разделением смеси высокомолекулярных соединений, хотя нередко они используются для разделения и низкомолекулярных, так как разделение этим методом возможно при комнатной температуре. [2]

6. Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЖКХ)

Высокоэффективная жидкостная хроматография – наиболее эффективный метод анализа органических проб сложного состава. Процесс анализа пробы делится на 2 этапа:

· разделение пробы на составляющие компоненты;

· детектирование и измерение содержания каждого компонента.

Задача разделения решается при помощи хроматографической колонки, которая представляет собой трубку, заполненную сорбентом. При проведении анализа через хроматографическую колонку подают жидкость (элюент) определенного состава с постоянной скоростью. В этот поток вводят точно отмеренную дозу пробы.

Компоненты пробы, введенной в хроматографическую колонку, из-за их разного сродства к сорбенту колонки двигаются по ней с различными скоростями и достигают детектора последовательно в разные моменты времени.

Таким образом, хроматографическая колонка отвечает за селективность и эффективность разделения компонентов. Подбирая различные типы колонок можно управлять степенью разделения анализируемых веществ. Идентификация соединений осуществляется по их времени удерживания. Количественное определение каждого из компонентов рассчитывают, исходя из величины аналитического сигнала, измеренного с помощью детектора, подключенного к выходу хроматографической колонки.

При анализе соединений с низкими ПДК (биогенные амины, полиароматические углеводороды, гормоны, токсины) из-за трудоемкости подготовки реальных проб особенно важной характеристикой становится чувствительность и селективность метода. Применение флуориметрического детектора позволяет не только снизить пределы обнаружения, но и селективно выделить анализируемые вещества на фоне матричных и сопутствующих компонентов пробы.

Метод ВЭЖХ применяется в санитарно-гигиенических исследованиях, экологии, медицине, фармацевтике, нефтехимии, криминалистике, для контроля качества и сертификации продукции.

В качестве блока подачи элюента используется насос "Питон" шприцевого типа, который имеет следующие особенности:

· отсутствие пульсаций давления при подаче растворителя;

· большой диапазон объемных скоростей потока;

· большой объем камеры насоса;

· расширяемость (возможность сочетать несколько блоков для создания градиентной системы).

В хроматографической системе могут использоваться различные типы детекторов, например, "Флюорат-02-2М" (спектральная селекция осуществляется фильтрами) или "Флюорат-02 Панорама" (спектральная селекция осуществляется монохроматорами). [8]

Жидкостная хроматография важнейший физико-химический метод исследования в химии, биологии, биохимии, медицине, биотехнологии. Ее используют для анализа, разделения, очистки и выделения аминокислот, пептидов, белков, ферментов, вирусов, нуклеотидов, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, гормонов и т. д.; изучения процессов метаболизма в живых организмах лекарственных препаратов; диагностики в медицине; анализа продуктов химического и нефтехимического синтеза, полупродуктов, красителей, топлив, смазок, нефтей, сточных вод; изучения изотерм сорбции из раствора, кинетики и селективности хим. процессов.

В химии высокомолекулярных соединений и в производстве полимеров с помощью жидкостной хроматографии анализируют качество мономеров, изучают молекулярно-массовое распределение и распределение по типам функциональности олигомеров и полимеров, что необходимо для контроля продукции. Жидкостную хроматографию используют также в парфюмерии, пищевой промышленности, для анализа загрязнений окружающей среды, в криминалистике. [9]

Начало ХХ века ознаменовалось открытием хроматографического метода анализа, обогатившего и объединившего различные области науки, без которых немыслим научный прогресс XXI века. Внедрение хроматографических методов, и в первую очередь жидкостной хроматографии, в медицину позволило решить многие жизненно важные проблемы: исследование степени чистоты и стабильности лекарственных средств, препаративное выделение индивидуальных гормональных препаратов (например, инсулина, интерферона), количественное определение в биологических объектах нейромедиаторов: адреналина, норадреналина. С наличием этих веществ в живом организме связывают способность к запоминанию, обучению, приобретению каких-либо навыков. Идентификация методами ВЭЖХ стероидов, аминокислот, аминов и других соединений оказалась крайне важной при диагностике некоторых наследственных заболеваний: инфаркта миокарда, диабета, различных заболеваний нервной системы. Одной из актуальных задач клинической медицины для экспресс-диагностики является проведение так называемого профильного анализа компонентов биологического объекта, осуществляемого методами жидкостной хроматографии, что позволяет не проводить идентификацию каждого пика, а сопоставлять профили хроматограмм для заключения о норме или патологии. Обработка огромного массива информации осуществляется только с использованием ЭВМ (метод получил название "метод распознавания образов").[10]

1. Васильев В. П. Аналитическая химия, В 2 кн. Кн. 2 Физико-химические методы анализа: Учеб. для студ. вузов, обучающихся по химико-технол. спец. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2004 – 384 с.

2. Москвин Л.Н., Царицына Л.Г. Методы разделения и концентрирования в аналитической химии . – Л.: Химия, 1991. – 256 с.

Читайте также: