Тонкослойная хроматография в медицине и биологии

Содержание

Тонкослойная хроматография (ТСХ)

Тонкослойная хроматография в медицине и биологии
Подробности 14 Сентябрь 2013 Administrator

Область примененияОборудованиеРекомендацииурок

Тонкослойная хроматография – способ анализа (реже препаративного разделения) смесей жидких или твердых веществ, основанный на различном сродстве разделяемых веществ к неподвижной (сорбент) и подвижной (элюент) фазам. Как правило, чем лучше вещество сорбируется неподвижной фазой – тем медленнее вещество двигается по пластине. Тонкослойная хроматография чрезвычайно чувствительный метод, позволяет обнаруживать до ~0.5 масс.-% примесей.

Область применения

  1. Анализ смесей жидких или твердых веществ, различающихся по Rf.
  2. Анализ реакционных смесей, мониторинг протекания химических реакций.

  3. Определение чистоты конечного продукта.

Оборудование

Типичный прибор для проведения ТСХ анализа приведен на рисунке:

  1. Капилляр. Представляет собой стеклянную трубку с внутренним диаметром 0.3-1.0 мм, вытянутую в пламени(см. урок по вытягиванию капилляра, Важно! Оба конца капилляра должны быть открыты).

    Края капилляра должны быть ровными, чтобы не царапать слой сорбента и при легком прикосновении переносить раствор вещества на пластину. Важно!Чем уже капилляр, тем легче получить небольшое пятно вещества на пластине.

    В качестве капилляра также удобно использовать насадки для пипетмана (см. фото выше).

  2. Ёмкость для ТСХ. Химический стакан с плоским дном, на дно которого наливается элюент слоем 4-6 мм. Для воспроизводимых результатов дно и стенки емкости выкладываются фильтровальной бумагой, которая пропитывается элюентом. Емкость закрывается крышкой (или чашкой Петри, часовым стеклом) для избежания испарения элюента.

  3. Элюент.

    • Требования к элюенту (см. Подбор элюента и сорбента для тонкослойной (ТСХ) и колоночной (КХ) хроматографии).
      1. Выделяемые вещества не должны взаимодействовать с элюентом или разрушаться в его присутствии. Пример: гидролиз эпоксидов или ацеталей водой на силикагеле.
      2. Элюент может быть или индивидуальным растворителем или смесью нескольких растворителей. Растворители должны легко удаляться после проведения анализа (поэтому диметилсульфоксид (ДМСО) или диметилформамид (ДМФА) не подходят из-за высокой температуры кипения).
      3. Элюент подбирают таким образом, чтобы пятно целевого вещества выходило с Rf не более 0.5-0.6 после одного прогона хроматограммы и было хорошо дифференцировано от примесей (~0.1 Rf). Если на старте остались еще вещества (Rf = 0, “сидят на старте”), следует сменить элюент и проанализировать состав этой смеси. Иногда целевое вещество может “сидеть на старте”.
      4. Если под действием растворителей различной полярности (полярных (метанол, возможно с добавлением уксусной кислоты или триэтиламина) и неполярных (гексан, пентан)) вещество не сдвигается со старта или двигается с фронтом, следует перейти к другому сорбенту. Пример: Rf = 0, так ведут себя высоко полярные вещества (ионные жидкости, амины) на силикагеле; или неполярные вещества на сорбентах с обращенной фазой. Пример: Rf = 1, так ведут себя неполярные вещества на силикагеле; или высоко полярные вещества (ионные жидкости, амины) на сорбентах с обращенной фазой. Ряд растворителей по полярности см. здесь.
    • Количество элюента. Элюент наливается в емкость до образования слоя 4-6 мм. Важно! Пластину погружают в элюент так, чтобы пятна веществ не соприкасались непосредственно с элюентом, иначе произойдет вымывание веществ в элюирующую смесь.
  4. Сорбент. Выбирается исходя из свойств разделяемой смеси.
    • Требования к сорбенту.
      1. Разделяемые вещества не должны разрушаться в присутствии сорбента. Пример: разделение и очистка ацеталей на силикагеле (у него кислая реакция) практически невозможна из-за их разрушения. В то время как на нейтральном Al2O3 их удается эффективно разделить. См. также как с помощью ТСХ определить разлагается ли вещество на данном сорбенте.
      2. Если под действием растворителей различной полярности (полярных (метанол, возможно с добавлением уксусной кислоты или триэтиламина) и неполярных (гексан, пентан)) вещество не сдвигается со старта или двигается с фронтом, следует перейти к другому сорбенту (от полярного сорбента к неполярному и наоборот). Пример 1: Rf = 0, так ведут себя высоко полярные вещества (ионные жидкости, амины) на силикагеле; или неполярные вещества на сорбентах с обращенной фазой. Пример 2: Rf = 1, так ведут себя неполярные вещества на силикагеле; или высоко полярные вещества (ионные жидкости, амины) на сорбентах с обращенной фазой.
  5. Пластина.

    1. Ширина пластины определяется: по 5 мм от краев пластины, и 4-6 мм расстояние между пятнами. Длина пластины: от 5 см (для хорошо разделяющихся веществ) до 10 см или более (для сложных смесей).

    2. Линия “старта” проводится карандашом на расстоянии 5-7 мм от нижнего края пластины, с этого же края отрезаются уголки (~2 мм) для того, чтобы фронт элюента шел по пластине ровным слоем.

    3. Вещество наносится на пластину в виде раствора с достаточно небольшой концентрацией (иначе возможна “перегрузка пластины”, т.е. вещества будут выходить длинной растянутой линией, не разделяясь) при помощи капилляра. Диаметр пятен 3-5 мм. При мелких пятнах 6 мм – вещество сильно размывается при элюировании затрудняя дифференциацию пятен.

    4. При анализе фракций колоночной хроматографии. Пятна нумеруют. Если все фракции не помещаются на одну пластину, то последняя фракция с предыдущей пластины также наносится на текущую пластину – для сравнения.
      Пример: на 1 пластине наносят фракции с 1 по 10, на второй с 10 по 19, на третьей с 19 по 28 и т.д.

    5. Линия “финиша” проводится карандашом после окончания элюирования на расстоянии 3-5 мм от верхнего края пластины. Важно!Для воспроизводимых результатов фронт элюента не должен достигать края пластины.
      Типичную ТСХ пластину после проведения анализа и проявления пятен можно посмотреть ниже:
      Пример:
  • Обнаружение пятен.
    Большинство органических соединений не окрашены, т.о. не удается визуально определить положение пятен на пластине. Поэтому, после проведения ТСХ анализа требуется проявить пятна в ультрафиолетовом свете (УФ), йоде (I2) или под действием специальных реагентов. Подробнее читайте в разделе Обнаружение веществ при тонкослойной (ТСХ) и колоночной (КХ) хроматографии.
    1. Если при помещении пластины в емкость фронт элюента пошел неровно, следует вынуть пластину, выровнять нижний край ножницами и поместить пластину в емкость снова.

    2. Для воспроизводимых результатов элюент для каждого ТСХ анализа следует готовить заново. Так как растворители испаряются.

    3. Для тщательного анализа смеси нескольких веществ можно использовать градиентное элюирование, т.е.

      (на примере хроматографии на силикагеле), начинать элюировать неполярными растворителями (пентан, гексан), далее постепенно увеличивать полярность смеси (смеси: гексан/этилацетат от 20:1 до 1:5) и, наконец, переходить к высоко полярным растворителям и смесям (метанол, смеси метанол/триэтиламин 20:1).

    Источник: http://orgchemlab.com/chromatography/thin-layer-chromatography.html

    Тонкослойная хроматография и ее роль в контроле качества пищевых продуктов

    Тонкослойная хроматография в медицине и биологии

    Сохрани ссылку в одной из сетей:

    В ИВС АН СССР разработанатехнология производства пластин длятонкослойной хроматографии на стеклянной,полимерной подложке и подложке изалюминиевой фольги.

    В настоящее времяпо этой технологии выпускаются пластиныдля ТСХ на стеклянной подложке размером20×20 см и полимерной подложке размером10×10 см в количестве 50000 и 500000 штук в год,соответственно, в двух модификациях:АТСХ (пластины для аналитической ТСХ)и ВЭТСХ (пластины для высокоэффективнойТСХ).

    В качестве сорбента используетсяфракционированный силикагель КСКГ(СССР) с диаметром пор 110-130 А и размеромфракций 5-17 мкм (АТСХ) и 8-12 мкм (ВЭТСХ).Толщина слоя сорбента 110-130 мкм. Могутвыпускаться пластины с толщиной слоядо 200 мкм. Выпускаются также пластиныэтих модификаций с люминофором свозбуждением 254 нм.

    Особенности ТСХ-пластин,выпускаемых по технологии ИВС, связаныс использованием в качестве связующегозоля кремневой кислоты, который посленагревания переходит в силикагель.Таким образом, разработанные ТСХ-пластиныне имеют связующего и состоят из двухкомпонентов: слоя силикагеля и подложки.

    Если применять стеклянную подложку, тотакие ТСХ-пластины являются химическипрочными. Их химическая устойчивостьопределяется химической стойкостьюсиликагеля.

    В результате ТСХ-пластиныИВС могут многократно обрабатыватьсяагрессивными реагентами, например,горячей хромовой смесью, что снимаетограничения в использовании коррелирующихреагентов для модификации и детектированияпластин и позволяет проводить многократную(до 10 раз) регенерацию пластин с помощьюхромовой смеси.

    Механическая прочностьслоя сорбента может регулироваться,обеспечивая, с одной стороны, транспортировкуи многократность обработки пластин и,с другой стороны, возможность экстракциислоя адсорбента с разделившимисявеществами для их последующей эволюции.

    По эффективности АТСХ- иВЭТСХ-пластины ИВС соответствуют ДС- иHPTLC-пластинам фирмы “Merck” (ФРГ).

    Пластины широко испытаныв анализе производных аминокислот,пестицидов, липидов, антибиотиков, атакже других классов органических инеорганических соединений и высокополимеров.

    Пластины на стеклянной подложке:

    • АТСХ, 20×20 см
    • АТСХ, 10×20 см
    • АТСХ, 10×10 см
    • АТСХ, 5×10 см

    Стоимость: 0,62-2,25 $ за 1 шт.

    Пластины на алюминиевой подложке:

    • ПТСХ-АФ, 10×10
    • ПТСХ-АФ-УФ, 10×10
    • ПТСХ-АФ, 10×15
    • ПТСХ-АФ-УФ, 10×15

    Стоимость: 0,55-0,95 $ за 1 шт.

    Пластины на полимерной подложке:

    • ПТСХ-А, 10×10
    • ПТСХ-А-УФ, 10×10
    • ПТСХ-А, 10×15
    • ПТСХ-А-УФ, 10×15
    • ПТСХ-В, 10×10
    • ПТСХ-В-УФ, 10×10

    Стоимость: 0,5-0,9 $ за 1 шт.

    Двумерная ВЭТСХ смеси ДНС-аминокислот на пластине 6×6 (4 хроматограммы 3×3 см)
    ВЭТСХ ФТГ-аминокислотАТСХ технического образца ДДТОпределение бромистого метилав зерне послефумигации (АТСХ)ВЭТСХ липидов сыраОценкасодержанияродственныхпримесей вантибиотике акларубицине

    3.1.5 Контрольэффективности разделения

    Для идентификациитонкослойных хроматограмм требуетсяультрафиолетовое освещение двух типов:

    – длинноволновое, с длинойволны 365 нм – под которым разделенныевещества на пластинах флюоресцируютяркими пятнами, часто разного цвета, натемном фоне. Чувствительностьдетектирования в таком свете увеличиваетсяс ростом интенсивности облучения;

    – коротковолновое, с длинойволны 254 нм – под которым вещества,адсорбируя свет, становятся видимыми.Эти вещества выглядят как темные пятнана ярком зеленом фоне пластины.

    УФ-кабинеты фирмы НТЦ”Ленхром” разработаны специальнодля лабораторий ТСХ.

    Однако, они могутиспользоваться и для решения другихзадач: проверки подлинности документов,и денежных знаков, в минералогии,археологии, криминалистике и др.

    Лампыпомещены в защитный кожух, не пропускающийвидимый свет, что позволяет исследоватьхроматограммы в незатененных помещениях,сохраняя при этом высокую чувствительность.

    Выпускаются УФ-кабинеты двухтипов: УФ-кабинет254/365, УФО-254.

    3.1.6Хроматографические камеры

    Камера с плоским дном ипритертой крышкой – классическаяемкость для хроматграфии, позволяющаяпроводить процедуру хроматографии вусловиях частичного или полного насыщенияатмосферы камеры парами растворителя.Благодаря оптимальным размерам,происходит низкое потреблениерастворителей в процессе работы. Размеркамер предназначен для пластин разныхстандартных размеров: 10х10, 15х15 и 20х20см.

    Камера для проявления в парахйода

    Камера для окрашивания- плоская стеклянная камера предназначенадля окрашивания хроматографическихпластинок растворами реагентов влегколетучих растворителях методомпогружения. Камера позволяет равномернопо площади окрасить поверхность пластины.Камера потребляет малое количестводетектирующего реагента. Камерыпредназначены для пластин размером10х10 и 15х15 см.

    3.1.7Постхроматографическая дериватизация

    Пульверизатордля агрессивных жидкостей

    Благодаря конструктивнымособенностям, пульверизатор безопасенпри работе с агрессивными (н-р,концентрированные кислоты и щелочи)жидкостями. Пульверизатор может работатькак с использованием резиновой груши(маловязкие жидкости), так и с использованиемсжатого воздуха, что позволяет распылятьвязкие жидкости.

    Пульверизатор длямаловязких жидкостейПульверизаторработает с использованием резиновойгруши. Пульверизатор используют дляраспыления маловязких и неагрессивныхжидкостей, т.е. водных и спиртовыхрастворов.

    Спрей-камера

    Устойчивая к агрессивнымсредам спрей-камера предназначена дляокрашивания хроматограмм методоморошения (опрыскивания) различнымидетектирующими реагентами. Камерагарантирует безопасность процессараспыления вредных веществ для организмачеловека. Камера, по желанию, может бытьукомплектована гибкой трубой длясоединения с вытяжной вентиляцией.

    3.1.8 Оборудованиедля нанесения образцов

    Торрированныестеклянные капилляры

    Ассортимент капилляров:1, 2, 3, 5, 10, 20 мкл. Использование держателякапилляров “Микрокап” позволяетдостигать высокой точности дозировкивручную.

    100 штук капилляровкомплектуется 1 шт. “Микрокап”.

    Шприцевойдозатор “MULTISTEP-50” в комплекте смикрошприцем V=1 мкл (Аналог РВ-600 фирмыHamilton)

    Шприцевой дозатор”MULTISTEP-50″ предназначен для многократнойдозировки микроколичеств жидкости спомощью микрошприцев. “MULTISTEP-50″обеспечивает пятидесятикратноеповторение дозы (50 шагов). Для микрошприцевс рабочим объемом 1 мкл каждый шагдозатора “MULTISTEP-50” отмерит 0,02 мклжидкости. Дозатор “MULTISTEP-50” существеннооблегчает работы, связанные с многократнымповтором микродоз.

    Столик для нанесенияобразцов на пластины (с подогревом)

    Использование для нанесенияпроб на пластины столика с подогревомдает возможность получения пятенстартовых зон минимального размера(2-3 мм), что необходимо для болееэффективного разделения многокомпонентныхсмесей при хроматографии.

    3.1.9 Приборыи оборудование для высокоэффективнойтонкослойной хроматографии

    СИСТЕМА ДЛЯ ТОНКОСЛОЙНОЙХРОМАТОГРАФИИ С ДЕНСИТОМЕТРОМ”ДенСкан”

    Назначение и область применения

    Системы для тонкослойнойхроматографии и электрофореза сденситометром “ДенСкан” предназначеныдля качественного и количественногоанализа состава проб веществ и материаловв видимой области спектра и ультрафиолетовомсвете при длинах волн 254 и 365 нм. Областьприменения – исследования в химии,биохимии, биологии, медицине, фармакологии,аналитическом контроле чистых веществ,объектов окружающей среды и др.

    Технические данные

    • Денситометр обеспечивает расчет параметров и количественную оценку хроматограмм в видимой и ультрафиолетовой области спектра (max= 254 нм, max =365 нм)
    • Размер обрабатываемых пластин, не более 15 х 15
    • Время ввода изображения, с не более 5
    • Время обмера хроматограммы, мин 5
    • Отношение сигнал/шум: видимая область не менее 5/1УФ, 254 нм не менее 5/1УФ, 365 нм не менее 5/1
    • Относительное СКО по площади пятен, % видимая область не более 5УФ, 254 нм не более 5УФ, 365 нм не более 5
    • Размах значений Rf : видимая область не более 0,02УФ, 254 нм не более 0,02УФ, 365 нм не более 0.02
    • Масса осветительной камеры, кг не более 12 кг
    • Габаритные размеры осветительной камеры, мм не более длина. 420 ширина 420 высота 700
    • Напряжение питания, В 220 ± 22/33
    • Частота переменного тока, Гц 50 ± 1
    • Средняя наработка на отказ денситометра, ч не менее 5000
    1. Состав денситометра

    2. Денситометр “ДенСкан” состоит из камеры осветительной, черно-белой либо цветной видеокамеры или сканнера, блока ввода изображения, системы обработки данных. Камера осветительная выполнена в виде блочной конструкции, включающей следующие основные узлы:- источники света: лампы дневного света.

      Лампы УФ диапазона, длина волны 254 нм лампы УФ диапазона, длина волны 365 нм- набор корректирующих светофильтров- детектор – черно-белая малогабаритная видеокамера OS-45D или аналогичная с чувствительностью не хуже 0,02 люкс, с ручной фокусировкой и ручной регулировкой диафрагмы либо цветной сканнер с разрешением от 200 d.p.i.

      и выше с интерфейсом, соответствующим TWAIN стандарту- установочный столик для пластин; – канал связи с блоком ввода изображенияСистема обработки данных с использованием персонального компьютера и программного обеспечения “Dens”. Минимальные требования к компьютеру:- Операционная система – Microsoft Windows 95, Windows 98, Windows NT (версия 4.

      0 или выше) – Процессор – Pentium 100 MHz- Оперативная память (RAM) – 8 Мбайт, рекомендуется 16 Мбайт- Цветной монитор – с диагональю не менее 14 дюймов- Место на жестком диске – 10 Мбайт- Манипулятор – “мышь”Блок ввода изображения видеобластер AverMedia ( и программное обеспечение к нему) используется для получения изображения хроматограммы на мониторе компьютера. Возможно использование аналогичных систем. [12]

    Литература

    1. Аналитическая хроматография/ Под ред. В.И. Сакодынского и др. М.: Химия,1993, с. 19 – 21.

    2. Кнорре Д.Г., КрыловаЛ.Ф., Музыкантов В.С. Физическая химия.- М.: Высш. шк., 1990. – 416с.

    3. Алесковский В.Б., БардинВ.В., Булатов М.И. Физико-химическиеметоды анализа. Практическое руководство.-Л.: Химия, 1988. – 376 с.

    4. Ольшанова К.М. Практикумпо хроматографическому анализу. М.,Высш. школа, 1970. -312с.

    5. Определение ддт,ддэ, ддд,альдрина, дильдрина, гептахлора, кельтана,метоксихлора, эфирсульфоната и другихядохимикатов в продуктах питанияхроматографией в тонком слое/ Методы определения микроколичествпестицидов в продуктах питания, кормахи внешней среде. М.: Колос, 1977. с. 9 – 17

    6. Е.С. Косматый, Б.М.Тверская, Ф.И. Полонская. Определениео,о-диэтил-8-(6-хлорбензоксазолинил-3-метил)-дитиофосфата(фозалона) в яблоках методом тонкослойнойхроматографии / Методы анализа пестицидов// Проблемы аналитической химии. Том II/ М., «Наука», 1972. С. 70 – 73.

    7. W.McKinley, S.J. Grahem. J.Assoc. Offic. Agric. Chemists, 43, 89 (I960).

    8. L.Fishbein, J. Fowkes, P. Jones. J.Chromatogr., 23, 47b (1966).

    9. Р.Nangniot, G. Dardenne. Bull.Inst. Agr. St. Res., 31,120 (1963).

    10. A.R.Kittleson. Analyt.Chem., 24, 1173 (1952).

    11. Л.М.Фукельман.СборниктрудовВИЗР, вып. 20, ч. 4, 61 (1964).

    12.http://lenchrom.spb.ru/chromatography/thinlayer_004.shtml

    Источник: https://works.doklad.ru/view/aZ-HnuCtqhw/8.html

    Хроматография

    Тонкослойная хроматография в медицине и биологии

    Председатель комитета – Мамедов Ильгар Салехович 

    • Программные задачи комитета   

    23.11.2014 Хроматогра́фия (от др.-греч. χρῶμα — цвет)  — динамический сорбционный метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ.

    Основан на распределении веществ между двумя фазами — неподвижной (твердая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент). Название метода связано с первыми экспериментами по хроматографии, в ходе которых разработчик метода Михаил Цвет разделял ярко окрашенные растительные пигменты.

    Метод хроматографии был впервые применён русским учёным-ботаником Михаилом Семеновичем Цветом в 1900 году. Он использовал колонку, заполненную карбонатом кальция, для разделения пигментов растительного происхождения.

    Первое сообщение о разработке метода хроматографии было сделано Цветом 30 декабря 1901 года на XI Съезде естествоиспытателей и врачей в С.-Петербурге. Первая печатная работа по хроматографии была опубликована в 1903 году, в журнале Труды Варшавского общества естествоиспытателей.

    Впервые термин хроматография появился в двух печатных работах Цвета в 1906 году, опубликованных в немецком журнале Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft. В 1907 году Цвет демонстрирует свой метод Немецкому Ботаническому обществу.

    В 1910—1930 годы метод был незаслуженно забыт и практически не развивался.

    В 1931 году Р. Кун, А. Винтерштейн и Е. Ледерер при помощи хроматографии выделили из сырого каротина α и β фракции в кристаллическом виде, чем продемонстрировали препаративную ценность метода.

    В 1941 году А. Дж. П. Мартин и Р. Л. М. Синг разработали новую разновидность хроматографии, в основу которой легло различие в коэффициентах распределения разделяемых веществ между двумя несмешивающимися жидкостями. Метод получил название «распределительная хроматография».

    В 1947 году Т. Б. Гапон, Е. Н. Гапон и Ф. М. Шемякин разработали метод «ионообменной хроматографии».

    В 1952 году Дж. Мартину и Р. Сингу была присуждена Нобелевская премия в области химии за создание метода распределительной хроматографии.

    С середины XX века и до наших дней хроматография интенсивно развивалась и стала одним из наиболее широко применяемых аналитических методов.

    Терминология

    Основные термины и понятия относящиеся к хроматографии, а также области их применения были систематизированы и унифицированы специальной комиссией ИЮПАК[1]. Согласно рекомендациям ИЮПАК, термин «хроматография» имеет три значения и используется для обозначения специального раздела химической науки, процесса, а также метода.

    • Хроматография — наука о межмолекулярных взаимодействиях и переносе молекул или частиц в системе несмешивающихся и движущихся друг относительно друга фаз.
    • Хроматография — процесс дифференцированного многократного перераспределения веществ или частиц между несмешивающимися и движущимися относительно друг друга фазами, приводящий к обособлению концентрационных зон индивидуальных компонентов исходных смесей этих веществ или частиц.

    Хроматография — метод разделения смесей веществ или частиц, основанный на различиях в скоростях их перемещения в системе несмешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз.[править | править вики-текст]

    • Колонка — содержит хроматографический сорбент, выполняет функцию разделения смеси на индивидуальные компоненты.
    • Элюент — подвижная фаза (растворитель или смесь растворителей): газ, жидкость или (реже) сверхкритический флюид.
    • Неподвижная фаза — твердая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе, в адсорбционной хроматографии — сорбент.
    • Хроматограмма — результат регистрирования зависимости концентрации компонентов на выходе из колонки от времени.
    • Детектор — устройство для регистрации концентрации компонентов смеси на выходе из колонки.
    • Хроматограф — прибор для проведения хроматографии.

    Классификация видов хроматографии

    Существуют различные способы классификации хроматографических методов. I. По физической природе неподвижной и подвижной фаз: 1.

    жидкостная хроматография (если подвижная фаза жидкая) Жидкостную хроматографию в свою очередь можно разделить в зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы на твердо-жидкофазную (ТЖХ) — неподвижная фаза твердая и жидко-жидкофазную хроматографию (ЖЖХ) — неподвижная фаза жидкая. ЖЖХ часто называют распределительной хроматографией. 2.

    газовая хроматография (если подвижная фаза газообразная). Газовую хроматографию в зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы делят на газоадсорбционную (ГТХ, ГАХ) и газожидкостную (ГЖХ) или газораспределительную. II. В зависимости от способа перемещения сорбатов вдоль слоя сорбента различают: 1.

     проявительный (элюентный)- при его использовании пробу исследуемой смеси вводят порцией в начальной точке (вход в колонку) на слой хроматографической насадки (сорбента).

    Под действием потока подвижной фазы зона пробы начинает перемещаться вдоль колонки, причем скорости перемещения отдельных компонентов пробы обратно пропорциональны величинам соответствующих им констант распределения. 2.

    фронтальный – при этом разделяемая смесь непрерывно поступает на слой сорбента в начальной точке и, таким образом, фактически играет роль подвижной фазы. 3.

     вытеснительный – методика проведения разделения вытеснителъным методом аналогична методике проведения разделения проявительным методом, но без использования несорбирующегося элюента (подвижной фазы). Перемещение хроматографических зон достигается путем вытеснения компонентов разделяемой смеси веществом, которое сорбирует сильнее любого из этих компонентов. Каждый компонент этой пробы вытесняет компоненты, которые взаимодействуют с неподвижной фазой менее сильно, чем он сам. 4. электрохроматография – хроматографический процесс, при котором движение заряженных частиц осуществляется под действием приложенного напряжения. Скорость движения частиц определяется их массой и зарядом. Для аналитических целей наиболее широко используется элюентный (проявительный) метод хроматографирования.

    III. В зависимости от природы процесса, обусловливающего распределение сорбатов между подвижной и неподвижной фазами, различают: 1. адсорбционная хроматография – разделение за счет адсорбции основано на различии адсобируемости компонентов смеси на данном адсорбенте; 2.

     распределительная хроматография – разделение основано на различии в растворимости сорбатов в подвижной и неподвижной фазах или на различии в стабильности образующихся комплексов; 3. ионообменная хроматография – разделение основано на различии констант ионообменного равновесия; 4.

     осадочная хроматография – разделение основано на различной растворимости осадков в подвижной фазе; 5. аффинная хроматография – основана на биоспецифическом взаимодействии компонентов с аффинным лигандом; 6.

     эксклюзионная хроматография – разделение основано на различии и проницаемости молекул разделяемых веществ в неподвижную фазу. Компоненты элюируются в порядке уменьшения их молекулярной массы.

    1. В зависимости от механизма сорбции, по которой хроматография подразделяется на молекулярную, ситовую, хемосорбционную и ионообменную.В молекулярной хроматографии природой сил взаимодействия между неподвижной фазой (сорбентом) и компонентами разделяемой смеси являются межмолекулярные силы типа сил Ван-дер-Ваальса.

    К хемосорбционной хроматографии относят осадочную, комплексообразовательную (или лигандообменную), окислительно-восстановительную. Причиной сорбции в хемосорбционной хроматографии являются соответствующие химические реакции.

    1. По технике выполнения (характеру процесса) различают: колоночную хроматографию (неподвижная фаза находится в колонке); плоскостную (планарную) — бумажную и тонкослойную (неподвижная фаза — лист бумаги или тонкий слой сорбента на стеклянной или металлической пластинке); капиллярную хроматографию (разделение происходит в пленке жидкости или слое сорбента, размещенном на внутренней стенке трубки); хроматографию в полях (электрических, магнитных, центробежных и других сил).
    2. В зависимости от цели проведения хроматографического процесса различают аналитическую, неаналитическую, препаративную и промышленную хроматографию.Аналитическая хроматография предназначена для определения качественного и количественного состава исследуемой смеси.

    По агрегатному состоянию фаз

    По рабочему давлению

    • Хроматография низкого давления (FPLC)
    • Хроматография высокого давления (HPLC)
    • Хроматография ультравысокого давления (UHPLC)

    По способу ввода пробы

    • Элюентная хроматография (проявительная, редк. элютивная)

    Наиболее часто используемый вариант проведения аналитической хроматографии. Анализируемую смесь вводят в поток элюента в виде импульса . В колонке смесь разделяется на отдельные компоненты, между которыми находятся зоны подвижной фазы.

    • Фронтальная хроматография

    Смесь непрерывно подают в колонку, при этом на выходе из колонки только первый, наименее удерживаемый компонент можно выделить в чистом виде. Остальные зоны содержат 2 и более компонентов. Родственный метод — твердофазная экстракция (сорбционное концентрирование).

    • Вытеснительная хроматография

    В колонку после подачи разделяемой смеси вводят специальное вещество-вытеснитель, которое удерживается сильнее любого из компонентов смеси. Образуются примыкающие друг к другу зоны разделяемых веществ.

    См. также

    • Рудаков О.Б. Востров И.А. Спутник хроматографиста. — Воронеж: Водолей, 2004. — 528 с. — ISBN 5-88563-049-6.
    • Яшин Я. И., Яшин Е. Я., Яшин А. Я. Газовая хроматография. — М., 2009. — 528 с. — ISBN 978-5-94976-825-9.
    • Долгоносов А. М. «Методы колоночной аналитической хроматографии» – учебное пособие для студентов химических специальностей, Дубна ,2009г.
    • Цвет М. С., Труды Варшавского общества естествоиспытателей, Отд. Биологии, 1903, т. 14, разд. 6, с. 20.

    Возврат к списку

    © 2014-2018 Федерация лабораторной медицины

    E-mail: info@fedlab.ru, Телефон: +7 499 348-21-06

    Источник: https://fedlab.ru/komitety/komitet-po-khromatograficheskim-metodam-issledovaniya/?ELEMENT_ID=285

    Виды хроматографии. Области применения хроматографии. Сущность и методы анализа хроматографии

    Тонкослойная хроматография в медицине и биологии

    Существует много различных методов анализа состава и изучения свойств различных соединений и смесей веществ. Одним из таких методов является хроматография. Авторство в изобретении и применении метода принадлежит русскому ботанику М. С. Цвету, который в начале XX века осуществил разделение растительных пигментов.

    Определение и основы метода

    Хроматография – это физико-химический метод разделения смесей и определения их компонентов, основанный на распределении между подвижной и неподвижной фазами веществ, входящих в состав смеси (пробы).

    Неподвижная фаза представляет собой пористое твердое вещество – сорбент. Также это может быть жидкостная пленка, нанесенная на твердую поверхность.

    Подвижная фаза – элюент – должна перемещаться вдоль неподвижной фазы либо протекать через нее, фильтруясь при этом сорбентом.

    Сущность хроматографии состоит в том, что разные компоненты смеси обязательно характеризуются различными свойствами, такими как молекулярная масса, растворимость, адсорбируемость и так далее.

    Поэтому скорость взаимодействия компонентов подвижной фазы – сорбатов – с неподвижной неодинакова. Это приводит к различию в скоростях движения молекул смеси относительно неподвижной фазы, вследствие чего компоненты разделяются и концентрируются в различных зонах сорбента.

    Некоторые из них покидают сорбент вместе с подвижной фазой – это так называемые неудерживаемые компоненты.

    Особым достоинством хроматографии является то, что она позволяет достаточно быстро разделять сложные смеси веществ, в том числе и близких по свойствам.

    Методы, используемые в анализе, можно классифицировать по различным критериям. Основной набор таких критериев следующий:

    • агрегатное состояние неподвижной и подвижной фаз;
    • физико-химическая природа взаимодействия сорбента и сорбатов;
    • способ введения элюента и его перемещения;
    • способ размещения неподвижной фазы, то есть техника проведения хроматографии;
    • цели хроматографирования.

    Кроме того, методы могут основываться на разной природе сорбционного процесса, на технических условиях проведения хроматографического разделения (например, низкое или высокое давление).

    Рассмотрим подробнее вышеперечисленные основные критерии и связанные с ними наиболее широко используемые виды хроматографии.

    Агрегатное состояние элюента и сорбента

    По этому признаку хроматография подразделяется на жидкостную и газовую. Названия методов отражают состояние подвижной фазы.

    Жидкостная хроматография – это метод, применяемый в процессах разделения смесей высокомолекулярных соединений, в том числе биологически важных. В зависимости от агрегатного состояния сорбента она делится на жидкостно-жидкостную и жидкостно-твердофазную.

    Газовая хроматография бывает следующих видов:

    • Газоадсорбционная (газо-твердофазная), в которой используется твердый сорбент, например уголь, силикагель, цеолиты либо пористые полимеры. В роли элюента – переносчика разделяемой смеси выступает инертный газ (аргон, гелий), азот, углекислый газ. Разделение летучих компонентов смеси осуществляется благодаря разной степени их адсорбции.
    • Газо-жидкостная. Неподвижная фаза в данном случае состоит из пленки жидкости, нанесенной на твердую инертную основу. Компоненты пробы разделяются сообразно их адсорбируемости или растворимости.

    Метод газовой хроматографии широко применяется для анализа смесей органических соединений (с использованием продуктов их распада или производных в газообразной форме).

    Взаимодействие сорбента и сорбатов

    По данному критерию выделяют такие виды, как:

    • Адсорбционная хроматография, посредством которой осуществляется разделение смесей за счет различий в степени адсорбции веществ неподвижным сорбентом.
    • Распределительная. С ее помощью проводят разделение на основе разной растворимости компонентов смеси. Растворение происходит либо в подвижной и неподвижной фазах (в жидкостной хроматографии), либо только в неподвижной фазе (в газо-жидкостной хроматографии).
    • Осадочная. В основе этого метода хроматографии лежит разная растворимость образующихся осадков разделяемых веществ.
    • Эксклюзионная, или гель-хроматография. Базируется на различии в размерах молекул, благодаря чему варьирует их способность проникать в поры сорбента – так называемой гелевой матрицы.
    • Аффинная. Этот специфический метод, основой которого служит особый тип биохимического взаимодействия разделяемых примесей с лигандом, образующим комплексное соединение с инертным носителем в неподвижной фазе. Данный метод эффективен при разделении смесей белков-ферментов и распространен в биохимии.
    • Ионообменная. В качестве фактора разделения пробы этот способ использует различие в способности компонентов смеси к ионному обмену с неподвижной фазой (ионообменником). В ходе процесса происходит замещение ионов неподвижной фазы ионами веществ в составе элюента, при этом вследствие разного сродства последних к ионообменнику возникает разница в скорости их перемещения, и таким образом смесь разделяется. Для неподвижной фазы чаще всего употребляются ионообменные смолы – особые синтетические полимеры.

    Ионообменная хроматография имеет два варианта – анионный (задерживает отрицательные ионы) и катионный (задерживает соответственно положительные ионы). Применяется данный метод чрезвычайно широко: в разделении электролитов, редкоземельных и трансурановых элементов, в очистке воды, в анализе лекарственных препаратов.

    Различие методов по технике проведения

    Существуют два основных способа, посредством которых проба перемещается относительно неподвижной фазы:

    • Колоночная хроматография осуществляет процесс разделения в особом устройстве – хроматографической колонке – трубке, во внутренней полости которой помещается неподвижный сорбент. По способу заполнения колонки подразделяются на два типа: насадочные (так называемые «набивные») и капиллярные, в которых слой твердого сорбента или жидкостная пленка неподвижной фазы наносится на поверхность внутренней стенки. Насадочные колонки могут иметь различную форму: прямую, U-образную, спиральную. Капиллярные колонки имеют спиральную форму.
    • Плоскостная (планарная) хроматография. В качестве носителя для неподвижной фазы в данном случае может применяться специальная бумага либо пластина – металлическая, стеклянная, пластиковая – на которую нанесен тонкий слой сорбента. Метод хроматографии при этом именуется соответственно бумажным или тонкослойным.

    В отличие от колоночного метода, где хроматографические колонки используются многократно, в плоскостной хроматографии любой носитель со слоем сорбента может быть использован только один раз. Процесс разделения происходит при погружении пластины или листа бумаги в емкость с элюентом.

    Ввод и перемещение элюента

    От этого фактора зависит характер перемещения по слою сорбента хроматографических зон, образующихся при разделении смеси. Различают следующие методы подачи элюента:

    • Фронтальный. Этот способ наиболее прост по технике выполнения. Подвижной фазой служит непосредственно сама проба, непрерывно подаваемая в колонку, заполненную сорбентом. При этом наименее удерживаемый компонент, адсорбируемый хуже прочих, перемещается вдоль сорбента быстрее остальных. В итоге только этот первый компонент может быть выделен в чистом виде, далее следуют зоны, содержащие смеси компонентов. Распределение пробы выглядит таким образом: A; A+B; A+B+C и так далее. Фронтальная хроматография не применяется поэтому для разделения смесей, но она эффективна в различных процессах очистки, при условии, что выделяемое вещество имеет низкую удерживаемость.
    • Вытеснительный метод отличается тем, что после ввода разделяемой смеси в колонку подается элюент со специальным вытеснителем – веществом, характеризующимся большей сорбируемостью, чем любой из компонентов смеси. Оно вытесняет наиболее удерживаемый компонент, тот вытесняет следующий и так далее. Проба движется по колонке со скоростью вытеснителя и образует примыкающие друг к другу зоны концентрации. С помощью этого вида хроматографии можно получить на выходе из колонки каждый компонент индивидуально в жидком виде.
    • Элюентный (проявительный) метод является наиболее распространенным. В отличие от вытеснительного метода, элюент (носитель) в данном случае имеет меньшую сорбируемость, чем компоненты пробы. Он непрерывно пропускается через слой сорбента, промывая его. Периодически порциями (импульсами) в поток элюента вводится разделяемая смесь, после чего снова подается чистый элюент. При вымывании (элюировании) происходит разделение компонентов, причем зоны концентрации их разделены зонами элюента.

    Элюентная хроматография дает возможность практически полного разделения анализируемой смеси веществ, причем смесь может быть многокомпонентной.

    Также достоинствами этого метода являются изоляция компонентов друг от друга и простота количественного анализа смеси.

    К недостаткам можно отнести большой расход элюента и низкую концентрацию в нем компонентов пробы после разделения на выходе из колонки. Элюентный метод широко применяется как в газовой, так и в жидкостной хроматографии.

    Различие по целям хроматографирования позволяет выделить такие методы, как аналитический, препаративный и промышленный.

    Посредством аналитической хроматографии проводится качественный и количественный анализ смесей. При анализе компоненты пробы при выходе из колонки хроматографа поступают на детектор – устройство, чувствительное к изменению концентрации вещества в элюенте.

    Время, прошедшее от момента подачи пробы в колонку до максимума пика концентрации вещества на детекторе, называется временем удерживания. При условии постоянства температуры колонки и скорости элюента эта величина постоянна для каждого вещества и служит основой для качественного анализа смеси.

    Количественный анализ проводится путем измерения площади отдельных пиков на хроматограмме. Как правило, в аналитической хроматографии используется элюентный метод.

    Препаративная хроматография имеет целью выделение чистых веществ из смеси. Препаративные колонки имеют гораздо больший диаметр, чем аналитические.

    Промышленная хроматография применяется, во-первых, для получения больших количеств чистых веществ, необходимых в том или ином производстве. Во-вторых, это важная часть современных систем контроля и регулирования технологических процессов.

    Промышленный хроматограф имеет шкалу концентрации того или иного компонента и снабжен датчиком, а также системами управления и регистрации. Поступление проб на такие хроматографы производится автоматически с определенной периодичностью.

    Многофункциональное оборудование для хроматографии

    Современные хроматографы представляют собой сложные высокотехнологичные устройства, способные к применению в самых различных областях и с различными целями. Эти приборы позволяют анализировать сложные многокомпонентные смеси. Они оснащены широким набором детекторов: термокондуктометрическими, оптическими, ионизационными, масс-спектрометрическими и так далее.

    Кроме того, в современной хроматографии используются автоматические системы управления процессом анализа и обработки хроматограмм. Управление может производиться с компьютера либо непосредственно с прибора.

    Примером такого устройства является многофункциональный газовый хроматограф “Кристалл 5000”.

    Он имеет набор из четырех детекторов с возможностью замены, колоночный термостат, системы электронного регулирования давления и расхода рабочих веществ, а также управления газовыми кранами.

    Для решения разнообразных задач устройство имеет возможность установки как насадочных, так и капиллярных колонок.

    Хроматограф управляется при помощи полнофункциональной клавиатуры и контрольного дисплея либо (в другой модификации) с персонального компьютера. Это устройство нового поколения может эффективно применяться на производстве и в различных научно-исследовательских лабораториях: медицинских, криминалистических, экологических.

    Хроматография высокого давления

    Проведение жидкостной колоночной хроматографии характеризуется довольно большой длительностью процесса. Для ускорения движения жидкого элюента применяют подачу подвижной фазы в колонку под давлением. Этот современный и весьма перспективный способ получил название метода высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

    Насосная система, входящая в состав жидкостного хроматографа для ВЭЖХ, обеспечивает подачу элюента с постоянной скоростью. Развиваемое давление на входе может достигать 40 Мпа. Компьютерное управление дает возможность менять состав подвижной фазы по заданной программе (такой метод элюирования называется градиентным).

    ВЭЖХ могут применяться различные методы, основанные на характере взаимодействия сорбента и сорбата: распределительная, адсорбционная, эксклюзионная, ионообменная хроматография. Наиболее распространенной разновидностью ВЭЖХ является обращенно-фазовый метод, основанный на гидрофобном взаимодействии полярной (водной) подвижной фазы и неполярного сорбента, например силикагеля.

    Метод широко применяется для разделения, анализа, контроля качества нелетучих, термически неустойчивых веществ, которые не могут быть переведены в газовое состояние. Это агрохимикаты, лекарственные препараты, компоненты пищевых продуктов и прочие сложные вещества.

    Значение хроматографических исследований

    Различные виды хроматографии широко используются в самых разных областях:

    • неорганическая химия;
    • нефтехимия и горное дело;
    • биохимия;
    • медицина и фармацевтика;
    • пищевая промышленность;
    • экология;
    • криминалистика.

    Список этот неполон, но отражает охват отраслей, которые не могут обойтись без хроматографических методов анализа, разделения и очистки веществ. Во всех областях применения хроматографии, от научных лабораторий до промышленного производства, роль этих методов еще более возрастает по мере внедрения современных технологий обработки информации, управления и контроля над сложными процессами.

    Источник: http://fb.ru/article/380266/vidyi-hromatografii-oblasti-primeneniya-hromatografii-suschnost-i-metodyi-analiza-hromatografii

    Поделиться:
    Нет комментариев

      Добавить комментарий

      Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.