KORKEAN SUORITUSKYVYN NESTEKROMATOGRAFIA (HPLC): PERUSTEET, LAITTEET, TYYPIT - KEMIA - 2025

Korkean erotuskyvyn nestekromatografia on instrumentaalinen käytetty tekniikka kemiallisten analyysien jossa erilliset seokset ovat sallittuja, puhdistaa ja määrittää sen komponentteja, ja lisätutkimuksia. Se tunnetaan lyhenteellä HPLC, johdettu englannista: High Performance Liquid Chromatography.

Siksi, kuten nimensä osoittaa, se toimii manipuloimalla nesteitä. Ne koostuvat seoksesta, joka koostuu kiinnostuksen kohteena olevasta analyytistä tai näytteestä ja yhdestä tai useammasta liuottimesta, jotka toimivat liikkuvana faasina; ts. se, joka vetää analyytin kaikkien HPLC-laitteiden ja pylvään läpi.

HPLC-laitteet. Lähde: Dqwyy

HPLC: tä käytetään laajalti monen yrityksen laadun analysointilaboratorioissa; kuten lääkkeet ja ruoka. Kyseisen analyytikon on valmisteltava näyte, liikkuva faasi, tarkistettava lämpötila ja muut parametrit ja asetettava injektiopullot pyörän tai karusellin sisään, jotta laite voi suorittaa injektiot automaattisesti.

HPLC-laite kytketään tietokoneeseen, jonka kautta generoidut kromatogrammit voidaan tarkkailla, samoin kuin analyysien aloittamisesta, liikkuvan vaiheen virtauksen ohjaamisesta, eluoinnin tyypin ohjelmoinnista (isokraattinen tai gradientti) ja ilmaisimien kytkemisestä päälle (UV) -Vis tai massaspektrofotometri).

Perusta

Toisin kuin tavanomaisella nestekromatografialla, kuten paperilla tai silikageelillä täytetyllä pylväskromatografialla, HPLC ei riipu nesteen painovoimasta, joka kastaa kiinteän faasin. Sen sijaan se toimii korkeapainepumppuilla, jotka kastelevat liikkuvaa faasia tai eluenttia pylvään läpi suuremmalla intensiteetillä.

Tällä tavalla ei ole tarpeen kaataa liikkuvaa vaihetta niin usein pylvään läpi, vaan järjestelmä tekee sitä jatkuvasti ja suuremmilla virtausnopeuksilla.

Mutta tämän tekniikan tehokkuus ei johdu yksinomaan tästä yksityiskohdasta, vaan myös pienistä täyteainehiukkasista, jotka muodostavat kiinteän vaiheen. Koska se on pienempi, sen kontaktipinta liikkuvan faasin kanssa on suurempi, joten se vuorovaikuttaa paremmin analyytin kanssa ja sen molekyylit erottuvat enemmän.

Nämä kaksi ominaisuutta sekä se tosiasia, että tekniikka mahdollistaa ilmaisimien kytkemisen, tekevät HPLC: stä huomattavasti parempia kuin ohutkerros- tai paperikromatografia. Erottelut ovat tehokkaampia, liikkuva faasi kulkee paremmin paikallaan olevan vaiheen läpi, ja kromatogrammit voivat havaita analyysin mahdolliset viat.

Laitteet

Yksinkertaistettu kaavio HPLC-laitteen toiminnasta. Lähde: Gabriel Bolívar.

Yllä on yksinkertaistettu kaavio HPLC-laitteen toiminnasta. Liuottimet ovat vastaavissa astioissaan, jotka on järjestetty letkuilla siten, että pumppu vie pienen määrän niistä laitteistoon; meillä on siis mobiili vaihe.

Liikkuvasta faasista tai eluentista on ensin poistettava kaasu siten, että kuplat eivät vaikuta analyyttimolekyylien erotukseen, joka sekoitetaan liikkuvan faasin kanssa, kun laite on tehnyt injektiot.

Kromatografiapylväs sijaitsee uunin sisällä, joka mahdollistaa lämpötilan säätämisen. Siksi eri näytteille on olemassa riittävät lämpötilat korkean suorituskyvyn erottelujen aikaansaamiseksi, samoin kuin laaja pylväsluettelo ja tyyppisiä täyttö- tai kiinteitä vaiheita erityistä analyysiä varten.

Liikkuva faasi liuenneen analyytin kanssa saapuu pylvääseen, ja siitä eluoituvat ensin molekyylit, jotka "tuntevat" vähemmän affiniteettia paikallaan olevaa faasia vastaan, kun taas ne, jotka sen pitävät enemmän, eluoituvat myöhemmin. Jokainen eluoitu molekyyli tuottaa kromatogrammissa näkyvän signaalin, jossa erotettujen molekyylien retentioajat havaitaan.

Ja toisaalta, liikkuva vaihe pääsee detektorin läpi kulkemaan jätesäiliöön.

HPLC-tyypit

HPLC-tyyppejä on monen tyyppisiä, mutta kaikkein merkittävimmät ovat seuraavat neljä.

Normaalifaasikromatografia

Normaalifaasikromatografialla tarkoitetaan sellaista, jossa paikallaan oleva faasi on luonteeltaan polaarinen, kun taas liikkuva faasi on polaarinen. Vaikka sitä kutsutaan normaaliksi, se on itse asiassa vähiten käytetty, käänteisvaiheen ollessa yleisin ja tehokkain.

Käänteinen faasikromatografia

Koska käänteinen vaihe on nyt, paikallaan oleva vaihe on polaarinen ja liikkuva vaihe on polaarinen. Tämä on erityisen hyödyllistä biokemiallisessa analyysissä, koska monet biomolekyylit liukenevat paremmin veteen ja polaarisiin liuottimiin.

Ioninvaihtokromatografia

Tämän tyyppisessä kromatografiassa analyytti, positiivisella tai negatiivisella varauksella, liikkuu pylvään läpi korvaamalla siinä taloutuvat ionit. Mitä korkeampi varaus, sitä korkeampi sen pidättäytyminen, minkä vuoksi sitä käytetään laajasti siirtymämetallien ionisten kompleksien erottamiseen.

Koon poissulkemiskromatografia

Tämä kromatografia erottelun sijasta vastaa saadun seoksen puhdistamisesta. Kuten nimensä osoittaa, analyytti ei erotella enää sen mukaan, kuinka läheisesti se liittyy kiinteään faasiin, vaan sen koon ja molekyylimassien mukaan.

Pienemmät molekyylit säilyvät enemmän kuin suuret molekyylit, koska viimeksi mainitut eivät ole loukussa polymeeripylväätäytteiden huokosten välillä.

Sovellukset

HPLC mahdollistaa sekä laadullisen että kvantitatiivisen analyysin. Laadulliselta puolelta vertaamalla kromatogrammin retentioaikoja tietyissä olosuhteissa voidaan havaita tietyn yhdisteen läsnäolo. Tällainen läsnäolo voi olla osoitus sairaudesta, väärentämisestä tai huumeiden käytöstä.

Siksi se on diagnostisten laboratorioiden tietokoneosa. Samoin sitä löytyy lääketeollisuudesta, koska sen avulla voidaan varmistaa tuotteen puhtaus ja sen laatu suhteessa sen liukenemiseen mahaympäristöön. Lähtöaineet altistetaan myös HPLC: lle niiden puhdistamiseksi ja lääkkeen synteesin paremman suorituskyvyn varmistamiseksi.

HPLC mahdollistaa proteiinien, aminohappojen, hiilihydraattien, lipidien, porfyriinien, terpenoidien monimutkaisten seosten analysoinnin ja erottamisen, ja se on käytännössä erinomainen vaihtoehto kasvien uutteiden kanssa työskentelemiseen.

Ja lopuksi, molekyyliekskluusiokromatografia antaa sinun valita erikokoisia polymeerejä, koska jotkut voivat olla pienempiä tai suurempia kuin toiset. Tällä tavalla saadaan tuotteita, joiden molekyylimassat ovat alhaiset tai korkeat, mikä on määräävä tekijä niiden ominaisuuksissa ja tulevissa sovelluksissa tai synteesissä.

Viitteet

1. Day, R., ja Underwood, A. (1989). Määrällinen analyyttinen kemia. (viides painos). PEARSON Prentice Hall.
2. Bussi Juan. (2007). Korkean suorituskyvyn nestekromatografia.. Palautettu osoitteesta: fing.edu.uy
3. Wikipedia. (2019). Korkean suorituskyvyn nestekromatografia. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
4. Clark Jim. (2007). Korkean suorituskyvyn nestekromatografia. Palautettu: kemguide.co.uk
5. Matthew Barkovich. (5. joulukuuta 2019). Korkean suorituskyvyn nestekromatografia. Kemia LibreTexts. Palautettu osoitteesta: chem.libretexts.org
6. GP Thomas. (15. huhtikuuta 2013). Suorituskykyinen nestekromatografia (HPLC) - menetelmät, edut ja sovellukset. Palautettu osoitteesta: azom.com