( Chromatography היא אחת הטכניקות החיוניות ביותר בכימיה אנליטית, המאפשרת למדענים להפריד, לזהות ולכמת רכיבים בתוך תערובת מורכבות.בין אם בפיתוח תרופות, ניטור סביבתי, או בדיקות בטיחות מזון, הכוח של chromatography הוא ביכולתו לפתור תרכובות דומות ישירות באמצעות הבדלים קלים של התפתחות אינטראקציה עם שלבים יציבים ונייד.

מה זה Adsorption in Chromatography?

בפרסומות chromatography, מולקולות בשלב הנייד להתחרות על אתרים מחייבים בשלב הישיבות.המדן (החומר שהופרד) מודעות למשטח של השלב הנייח דרך כוחות בלתי-חלפיים, בעוד שלב הנייד זורם בעבר, נושא רכיבים שאינם-עדים או פחות-מדומים קדימה.

חשוב להבחין בין מודעות להגדרה מ-FLT:0absorptionFLT:1 [בקליטה, חומר חודר את עיקר של מוצק או נוזל (כמו ספוג מים) ב chromatography, מודעות הוא תופעה פני השטח: מולקולות אנאליות מונעות נשאר על פני השטח החיצוני של חלקיקים שלב נייח.

המושג של מודעות ב chromatography חוזר לעבודה המוקדמת של מיכאיל צ'קט, אשר בשנת 1903 נפרד פיגמנטים צמחיים באמצעות עמודה פחמן סידן, עבודתו הניחה את הבסיס להבנת כי המודעות השונה של תרכובות מוביל ללהקות צבעוניות נפרדות - "Chromatography" המקורי (כתיבה היום), מודעות נשאר מרכזי לטכניקות כמו chlayermatography דק (C Performances), כאשר CLCMACed) באמצעות תחנת דלק מוצק (Cregrams) (Ced) ו-Creology).

מנגנונים של מודעות

מודעות ב chromatography ניתן לסווג באופן רחב לשתי מנגנונים עיקריים המבוססים על אופי האינטראקציות בין ה- אנאליט לבין השלב הנייח: FLT:0:0, מודעות פיזיקליות (פיזיות) אימפולסים ראשוניים המבוססים על טבע האינטראקציות בין ה-FLT:1 ו-FLT:2 מוטציות כימיות (chesorption)FLT 3.

מודעות פיזית (Physisorption)

Physisorption מסתמכת על כוחות חלשים, לא-קו-כוניים כגון כוחות ואן דר וואל, אינטראקציות dipole-dipole, וחיבור מימן.כוחות אלה הם בדרך כלל הפיכה ויש להם אנרגיה הפעלה נמוכה.הנטל של מודעות הוא קטן יחסית - באופן חד-פעמי בטווח של 5-40 kJ / mol זה אומר כי מולקולות יכולות להיות מטוות וקלות וקלות, אשר מאפשר תנאים סגסוגת כראוי.

דוגמאות לפיזיות ב chromatography כוללות:

  • שימור תרכובות לא קוטביות בעמודה C18 הפוכה באמצעות אינטראקציות הידרופוביות (דיספרסטיביות)
  • המודעות של אריות הקוטב על ג'ל סיליקה באמצעות מגע מימן עם קבוצות סילנוול פני השטח ב- HPLC רגיל.
  • שימור תרכובות אורגניות תנודתיות על שלב פולימרים ⁇ ב chromatography solid גז.

מכיוון שפיזיות היא הפוכה ו נשלטת על ידי כוחות חלשים, היא רגישה מאוד לשינויים בטמפרטורה, הרכב שלב נייד, ושטח פני השטח של השלב הנייח.העלייה בטמפרטורות בדרך כלל מפחיתה את הפיזיות, שכן אנרגיה תרמית מתגברת על הכוחות המושכים החלשים - שיקול חשוב בפיתוח עבור כאבים רגישים לטמפרטורה.

מודעות כימיות (Chemisorption)

[התפיסה] כוללת היווצרות של אג"ח כימי חזק יותר - שווה או איטוני - בין השלב הלוגי והשלב הנייח.ההשמנה של ⁇ הוא הרבה יותר גבוה, לעתים קרובות גדול מ 40 kJ / mol, והתהליך בדרך כלל אינו פגום בתנאים כרומוזומיים רגילים.

לדוגמה, amobilized מתכת chromatography (IMAC) מסתמכ על ⁇ של חלבונים מעוות-היד ניקל או cobalt ions הקשורים ל-Resin. אינטראקציה חזקה, סלקטיבית זו מאפשרת טיהור חד-משמעי גבוה בדרגה אחת.

בפיתוח שיטות, זה קריטי לדעת אם מנגנון השימור הדומיננטי הוא physisorption או chemisorption. Physisorption שיטות מבוססות פיזיולוגיות דורשות שליטה זהירה של קוטבי שלב נייד וטמפרטורה כדי להשיג החלטה. שיטות מבוסס צ'מיסורציה דורשות שליטה מדויקת של pH, ריכוז מלח, סוכנים מתחרים כדי לטשטש פיטורים ללא פגיעה ברצועה או בעמודה.

גורמים המשפיעים על Adsorption

היעילות והסלקטיביות של מודעות ב chromatography מושפעות ממשחק מורכב של גורמים. Mastering משתנים אלה הוא המפתח לשיטות מוכחות, ברזולוציה גבוהה.

שטח שטח ומבנה Pore של השלב התחנהי

אדמירפטה היא תופעה פני השטח, כך אזור פני השטח הספציפי של השלב הנייח משפיע ישירות על מספר אתרי המחייבים הזמינים.חומרים גבוהים-surface-area כמו ⁇ silica (300–500 מ"ר/g) או פולימרים פולימרים ⁇ מספקים יותר הזדמנויות לאינטראקציה, המוביל לחומרי שימור גדולים יותר וטעינה.ה גודל ההתפלגות גם משנה: משככי כאבים חייבים להיות מסוגלים לגשת למולקולות הפנימיות (אפקטים) עם חומרים קטנים בגודל 2 פעמים) הם לעתים קרובות מאוד, למעט חומרים קוליים מולקולריים בגודל של חומר צמחיים בגודל של חומר מכניים בגודל של חומר מכניים (תרכובות), אך ורקמותרפיים בגודל של חומר מכני) עם 2.

ב-HPLC, חלקיקים ⁇ לחלוטין (FPPs) נפוצים, אבל באופן שטחי חלקיקים (SPPs, הנקראים גם הליבה-shell) מציעים פשרה - ליבה מוצקה עם מעטפת דק מספקת יציבות מכנית גבוהה ועברה המונית אבל פחות שטח פני השטח.

הטבע של האנליסט

הגודל המולקולרי, הצורה, הקוטביות וקבוצות פונקציונליות של ה-Virtiate לקבוע את הכדאיות שלה לשלב הנייח.פול אנאליס (למשל, אלכוהול, amines, חומצות carboxylic) מודעות ל-Cyberaryשלבים קטבים כמו אחליקה או alumina ב-phase chromatography לא קוטבית (למשל, hydrox) מעדיפים נוכחות דומה עם מולקולה דומה של פחמן-פחמן עם הרבה יותר מאשר פחמימנים או ampremex לעתים קרובות יותר מאשר מולקולה דומה.

בנוסף, היכולת של פיראטיות ליצור:0 איגרות חוב מימן זעירות יותר ⁇ FLT:1 יכול להפחית את האינטראקציה שלה עם השלב הנייח, המוביל לשימור קצר יותר.

שלב נייד ו- pH

השלב הנייד מתחרה עם ה-Virtte עבור אתרי מודעות.ב chromatography רגיל, הגדלת הקוטביות של השלב הנייד (למשל, הוספת methanol או isopropanol to Hexane) להתחרות חזק יותר עם ה- אנאליטה עבור אתרי קוטב בשלב הירקארי, צמצום השימור.

(ה- pH הוא קריטי כאשר השלב הנייח או ה-MRI מכיל קבוצות ionizable.עבור שלבים מבוססי סימיסה, קבוצות סילנוול (Si-OH) יכולות להידרדר בעמודה מעל 3-4, יצירת אתרים טעונים שלילי (Hol-H) יכולות להוביל לשימור חד-פעמי (reversed-de-de-phase בתוספת ion) אם ה-Ratetete הוא חיובי עבור דלקת ריאות, 2.

טמפרטורה

הטמפרטורה משפיעה על המודעות בשתי דרכים עיקריות: היא משפיעה על האנרגיה הקינטית של מולקולות (הפחתת משקל קבוע של מודעות) וזה משנה את ההיקף של השלב הנייד.עבור פיזיולוגית, טמפרטורה מוגברת בדרך כלל מפחיתה את השימור כי כוחות ואן דר Waals חלשים להתגבר בקלות רבה יותר. עבור כימותרפיה, הטמפרטורה עשויה להגדיל את שיעור המודעות או אם התהליך הוא מוגבל, אך ורק תגובה מופחתת יותר כלפי יתר לחץ דם.

ב HPLC, תנורי עמודה משמשים לעתים קרובות כדי לשמור על טמפרטורה קבועה (±0.1 ° C) כדי להבטיח זמני שימור הסתברותיים. טמפרטורות אלבated (40-60 מעלות צלזיוס) יכול לשפר את העברת המסה ולהקטין את הדחק האחורי, אבל הם מסכנים השפלה תרמית של כאבים רגישים או שלבים נייחים. in גז chromatography, תכנות טמפרטורה היא דרך שגרתית כדי לשנות מודעות ולהשיג הפרדה עם טווח רחב של נקודות רותחות.

כוח איטוני ו-Buff Type

הריכוז והסוג של מלחים בשלב הנייד משפיעים על האינטראקציות אלקטרוסטטי בין אתרי משטח טעון וטעימים. in ion-exchange chromatography, ריכוז מלח גדל (במיוחד נגדים) מתחרים עם ה-Virtte עבור אתרים מחייבים, צמצום השימור ומתן אמצעי ל- ⁇ elution.TheFLT:0Hofister seriesFLT1 מתאר כיצד אינטראקציות שונות ו- hydrochicology הוא רלוונטי.

עבור הפרדה לאחור-phase של תרכובות ionizable, הוספת buffer לשלוט pH וכוח ionic הוא תרגול סטנדרטי.לדוגמה, 0.1% חומצה mic או 10 mM ammonium formate משמש בדרך כלל. עם זאת, טיפול חייב להיות נלקח כי כמה buffers (למשל, פוספט) יכול להסתער עם פותרים אורגניים, ולא-לא-לא-לא-לא-מבול יכול להיות bufflebuffle יכול להיות מופרעשים.

השלכות על פיתוח שיטות

הבנת המנגנון והגורמים של מודעות הופכת את התפתחות השיטה מאימון ניסיוני וטרור לתהליך אופטימיזציה רציונלי.כאן אסטרטגיות מעשיות הנגזרות מעקרונות המודעות.

בחירת השלב המצופה

אם מנגנון השימור הדומיננטי הוא physisorption באמצעות אינטראקציות הידרופוביות, עמודה לאחור C18 או C8 מתאים.עבור תרכובות קוטביות שנשמרות בצורה גרועה על הפוך, לשקול cyano (CN), amino (NH2), או דילוליים המציעים גם מודעות קוטביות בינוניות.אם chemorption הוא הרצוי - לדוגמה, כדי ללכוד חלבון ספציפי - בגודל של חלבון ספציפי - כלומר, כלומר, עם גודל חלבון (חומר כפול) עם גודל חלבון (חומר) נמוך יותר, אך קטן יותר חלבון) עם גודל חלבון (חומר)

בטורוגרפיה רגילה-phase, סיליקה או alumina טורים הם אפשרויות קלאסיות, אבל חלופות מודרניות כמו silica חשוף (Type B, טוהר גבוה) מציעים שיפור טוב יותר של שלבים נייחים היברידיים (למשל, ethylene-bridged silica) להרחיב את טווח ה- pH ולהפחית פעילות סילנול, אשר יכול לפשט את הפיתוח עבור תרכובות בסיסיות.

אופטימיזציה של Mobile Phase

השתמש במנגנון המודעות כדי להנחות את בחירת שלב נייד.עבור הפוך-phase, להתחיל עם ⁇ של מים / אימפטוןטריל (או methanol) ולהתאים את ה-% הראשוני והאחרונה אורגני כדי להשיג גורמי שימור (k) בין 1 ל 10.אם ה-Riiditte הוא מאוד הקוטב, לשקול באמצעות תוכן גבוה (למשל, 95%) או כמות קטנה של מהפך של שלב אורגני כדי להפחית את השלב הפחתת שלב.

(לדוגמא: רגיל-phase, להתחיל עם מפלט לא קוטבי כמו hexane או heptane ולהגדיל את המנטר הקוטבי (isopropanol, ethyl acetate) כדי להשמיט יותר ויותר אנאליטים הקוטביים.The FLT:0polar indexFLT:1 של פותרים מספק מדריך כמותי.תמיד להבטיח שלב נייד תואם את העמודה - לדוגמה, גבוה (אשר יכול להתמוסס) על גבי עמודה 7).

בקרת pH וביופר

עבור תרכובות ionizable, להגדיר את ה- pH בשלב הנייד לפחות 2 יחידות הרחק מן pKa אנאליט לשמור אותו במלואו בצורת איטוני אחד (או נייטרלי עבור היפוך לאחור או טעון עבור שינוי ion-exchange) השתמש ב-Virtle buffers (ammonium formate, ammonium acetate) אם הפיכה לספקטרום המוני.

אופטימיזציה טמפרטורה

בצע סוללת בדיקת טמפרטורה (למשל, 30 מעלות צלזיוס, 40 ° C, 50 מעלות צלזיוס) כדי לצפות את ההשפעה על שימור וכושר שיא. A ירידה בשמירת טמפרטורה מאשר מנגנון physisorption-inant (אם הטמפרטורה יש השפעה קטנה או עלייה של שימור (rare), chemisorption עשוי להיות מעורב.

המונחים: Adsorption Isotherms and Peak Shape

הקשר בין ריכוז של משככי כאבים בשלב הנייד והריכוז שלו בשלב הנייח מתואר על ידי ההרחבה:0adsorption הוא אחרמדומים 1 (FLT:1 ).

המודלים הנפוצים ביותר ב chromatography הם:

  • (FLT:0)angmuir הוא אחרm: אסטמאלי 1 [Asumes monolayer מודעות על פני השטח הומוגני עם מספר סופי של אתרים זהים.מודל זה מתאים רבים היפרדות לאחור ונורמלי-phase הפרדה בריכוזים נמוכים עד בינוני.הוא צופה שיאים סימטריים בעומס נמוך וחזית (הרחבה) בשל עומס גבוה לאתר התיישבות נמוכה.
  • (FLT:0)Freundlich הוא אחרm:FreaLT:1 ; Describes multilayer מודעותorption על משטחים heterogeneous.It משמש לעתים קרובות לחומרים ⁇ או כאשר סוגים מרובים של אינטראקציה להתרחש.
  • (FLT:0) ,טוב (Brunauer-Emmett- teller) הוא אחר:03FLT:1) מתאים למודעות פתורות גז, אך לפעמים רלוונטי ב chromatography נוזלי כאשר שלב נייד מודעות מאוד לשלב התחנה, יצירת שכבות מרובות.

סימטריה גבוהה (tailing or fronting) היא לעתים קרובות ביטוי ישיר של אתרי לא לינארית.לדוגמה, זנב חמור עשוי להצביע על כך שלשלב הנייח יש מספר קטן של מודעות באנרגיה גבוהה (למשל, מתכות או עומסי סילק פעילים) כי לקשור את ה- אנאליקה יותר חזק מאשר האתר הממוצע.זה יכול להיות מופחת על ידי הוספת סוכן תחרותי (למשל, סוג של קימפולינה) עם תרכובות גבוהה יותר מדגימה (דלקת) עם הדגימה גבוהה).

יעילות העמודים, כפי שמספר הלוחות התיאורטיות (N), מושפעת גם מאנטינטיקה של מודעות.שיעורי מיפוי איטי (מסברה של התנגדות) מרחיבים את השיאים. חלקיק קטן ושיעורי זרימה מהירים יותר משפרים את המסה, אך רק עד למהירות הליני האופטימלית (FLT:0van Deemter משוואות FLT:1), מספק מסגרת להבנת התרומות של פיזור, ופירוק זמן רב.

מחקרים על פיתוח שיטות

(FLT:0)Example 1: חלוקת שלושה נוגדי חמצון של הקוטב על עמודה רגילה של סיליקה.FLT:103FLT:2 תנאים אינטימיים (hexane / אתyl acetate 80:20) נתן החלטה גרועה וגידול זנב כבד.על ידי מעבר לגדר גבוהה עם הפסקת קצה-capping ולהוסיף 0.1% חומצה אצטית לשלב הלינימינליזציה של 15% (התיקים) שיפור רמת ריכוז גבוהה יותר ויותר.

(FLT:0)Example 2: Purifying a חלבון recombinant באמצעות IMAC.FLT 1FLT:2A Ni-NTA היה שווה עם bu מחייב (20 mM puin, 500 mM NaCl, 20 mM ספציפי, pH) מודעות חלבון היעד באמצעות סגסוגת של 20 mMidad חלבון מחייב כדי להפחית את ריכוז הפחתת רמת הסימון שלו על ידי מטה נמוך יותר מגובהו של 20 מ"מ"מ"מ"ד, 20 מ"מ.

מסקנה

אדסנסציה היא לא תהליך חד-משמעי, מונוליטי; היא כוללת ספקטרום של אינטראקציות מנקודות חלשות, ונהוגות כוחות ואג'ינג חזק, סלקטיבי קוהנדסיינג; ב chromatography, היכולת לזהות איזה סוג של מודעות אופטיות שולט בשמירת - וכדי לתפעל את הגורמים המשפיעים על זה - ניתוח התפתחות על ידי מזל מעיצוב על ידי עיצוב ביסודיות, על ידי שינוי של מולקולות שלב מחסומים, אך ורק חומרים רגישים, אך ורק על פני השטח, אך ורק על ידי טיפול תרופתי, הם מסוגלים לספק את ההשפעות האפשרי, אך ורק על ידי שיטות אבטחה גבוהה, אך ורק על פני השטח, אך ורק על ידי טיפול פסיכולוגיים, אך ורק על ידי שינוי יעיל, אך ורק על ידי שינוי יעיל, או חומרים חזקים, אך ורק על ידי שינוי יעיל, או חומרים חזקים, או חומרים בטוחים, אך ורק על ידי טיפול פסיכולוגי, אך ורק על ידי טיפול פסיכולוגי, הם מסוגלים לספק את ההשפעות מסוגלות, אך ורק על ידי שינוי יעיל.

מקורות נוספים (בתרגום חופשי:0)

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ 0 (בלטינית:0) כימיה אנליטית: התקדמות אחרונה ב- Adsorption-based SeparationscioFLT:1
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : יסודות של אדמירציה (חלק 1)החליפה 1