🟣 Колоночная хроматография: выделить и очистить ⚪️
===================
Помимо широкого использования в анатилической химии (ВЭЖХ, ГЖХ), этот метод применяется и для выделения и очистки БАВ в промышленных масштабах.

Несмотря на разницу целей и оборудования, принципы хроматографического разделения в аналитике и промышленности общие:

Ионнообменная хроматография основана на равновесном вытеснении ионов с поверхности заряженного сорбента
(https://youtu.be/q3fMqgT1do8)

Основные этапы ионнобменной хроматографии ⚪️🔁🟣
=======================
◽️ 1. Подготовка сорбента – замачивание ионита в буферном растворе для его насыщения подвижными ионами.
❗️Для каждого сорбента – свой буфер.

◽️2. Пропускание раствора заряженного целевого вещества через слой сорбента. Происходит равновесный обмен ионами и связывание целевых ионов с сорбентом.

◽️3. Промывание сорбента для удаления примесей, которые могли задержаться в его слое. Эта стадия может отсутствовать.

◽️4. Элюирование (смывание) ионов целевого БАВ. Для этого через сорбент пропускают элюент — раствор с другим значением pH (как правило, с большей концентрацией ионов), ионы из которого вытесняют БАВ с поверхности сорбента.
На этой стадии получают элюат — очищенный раствор, насыщенный целевыми ионами.

◽️5. Регенерация сорбента – промывание буферным раствором для восстановления его ионной структуры.

🔺Важным является то, что в этом методе происходит равновесный обмен ионами - сколько зарядов вытеснено с поверхности, столько и связывается с ней.

Сорбенты для ионообменной хроматографии ⚪️🟣
==========================
Ионообменные смолы состоят из основы – полимера-носителя, на который привиты заряженные группы.
В качестве носителей используют полистиролы, модифицированные декстраны (марка сорбентов Sephadex), производные целлюлозы и агарозы.
Сорбенты на их основе различаются по размеру частиц, пористости и ёмкости для ионообменных групп.

Структура агарозы и внешний вид сорбента на её основе (Sepharose)

А вот выглядят заряженные группы на поверхности агарозы:

примеры сорбентов линейки Sepharose

Друзья!
Прошло полтора месяца с момента создания канала, накопилось много публикаций, и с этим связаны некоторые обновления — за прошедшую неделю:

🍀 изменился формат канала – из частного он стал публичным и теперь открыт для всех желающих

🍀 создана навигация – содержание, в котором легко найти ссылку на интересующую тему

🍀 и, наконец, ваши вопросы и комментарии, предложения новых тем теперь можно адресовать администратору канала @riso_tech
Мы будем рады получить обратную связь!
Спасибо, что вы с нами! 🍥

Адсорбционная хроматография
⚪️ 🟠
========================
В отличие от ионообменной, адсорбционная хроматография основана не на эквивалентном обмене ионами, а на адсорбции веществ на твёрдой поверхности.
В этом случае процесс разделения основан на разной способности веществ адсорбироваться и десорбироваться с поверхности, а ёмкость сорбента определяется сродством к определённому веществу.

🔸 Адсорбция — это процесс концентрирования вещества на границе раздела фаз, в данном случае на границе твёрдое - жидкость.
▫️В чистом виде адсорбция — это физический процесс, обусловленный силами межмолекулярного взаимодействия (ван-дер-ваальсовыми), однако в хроматографической адсорбции может происходить и слабое химическое взаимодействие между активными группами сорбента и веществами из раствора (например, образование водородных связей).

🔸Сорбенты для адсорбционной хроматографии могут быть полярными и неполярными. Полярные не имеют зарядов на поверхности, однако содержат группы с повышенной электронной плотностью у атомов – положительной (например, –ОН) или отрицательной (–С=О).

⚪️🟡 Близкой к адсорбционной является хроматография гидрофобных взаимодействий.
Этот метод используют для промышленного выделения соединений пептидной природы – белков, антител, интерферонов, некоторых гормонов и антибиотиков.

🔸▫️Суть гидрофобного взаимодействия в том, что неполярные участки молекул, растворённых в полярной жидкости (например, воде), будут "тянуться" к неполярным группам сорбента – их взаимодействие в такой системе энергетически выгодно. Иными словами, диполи воды "выталкивают" из своей среды неполярные агломерации молекул. Это и есть гидрофобное взаимодействие.

🔸▫️Некоторые аминокислотные остатки в первичной структуре белка являются неполярными (тирозин, фенилаланин и др.) и в третичной структуре образуют гидрофобные участки. Аминокислотный состав у белков разный, поэтому количество и размер таких гидрофобных участков у разных молекул отличается, а их сорбция будет избирательной.

🔸▫️Элюируют белки с сорбента веществами, которые стабилизуют и улучшают их растворимость в воде – хаотропными агентами (магния хлорид, лития ацетат и др.)

Хороший пример хроматографии гидрофобных взаимодействий:

Хроматография гидрофобного взаимодействия неполярных групп сорбента и липофильных участков растворённых молекул
(https://youtu.be/v6SPK6ZovgA)

Промышленные хроматографические колонны: как это выглядит 🏮⬜️
=============================
Колонны для промышленного разделения и очистки веществ различаются по форме, размеру, объёму заполнения, производительности, способам подачи жидкостей на сорбент (сверху, снизу) и другим параметрам.
Их корпус может быть выполнен из стекла:

или из металла:

пример хроматографических колонн с металлическим корпусом

хроматографические колонны и модуль управления

⚙️ Подготовка хроматографической колонны к работе включает её заполнение сорбентом - сухим или в виде предварительно подготовленной взвеси в жидкости, прессование для удаления воздуха между его частицами и уплотнения слоя сорбента:

пример подготовки хроматографической колонны

⚙ Работа промышленной хроматографической установки подробно разобрана здесь.
Интересно, что жидкости в колонну поступают за счёт подачи под давлением азота или сжатого воздуха.

Промышленная хроматография без колонн и твёрдого сорбента 🎡
===========================
🟪 Одним из вариантов хроматографии является распределительная, когда вещество распределяется между двумя жидкими фазами – подвижной и неподвижной.
▫️ Обычно неподвижная жидкая фаза находится на твёрдом инертном носителе, через который пропускают подвижную жидкую фазу.
▫️Вещества переходят из одной жидкости в другую с разной скоростью, в соответствии с их коэффициентами распределения (растворимостью). В промышленности этот процесс обычно проводят в хроматографических колоннах.

🟪 Однако есть и другие варианты, не требующие твердого сорбента и колонн. Это центробежная распределительная хроматография (Industrial Scale Centrifugal Partition Chromatographic system) 🎡
▫️ В такой системе иммобилизация неподвижной фазы осуществляется в специальных картриджах за счёт центробежных сил.
▫️Через неё пропускают подвижную фазу в виде капель (да, это очень похоже на экстракцию жидкость-жидкость). Так можно разделить смесь веществ с разной растворимостью в этих жидкостях.
Система выглядит так:

вращение картриджей удерживает неподвижную жидкую фазу за счет центробежных сил