Colonnes de chromatographie monolithique
2. colonne chromatographique (type de rotation)
3. colonne chromatographique (manuel)
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Description
Paramètres techniques
Colonnes de chromatographie monolithiquesont un progrès révolutionnaire dans le domaine des séparations chromatographiques, offrant des performances et une efficacité accrues en chimie analytique et préparative . Contrairement aux colonnes traditionnelles basées sur les particules, les colonnes monolithiques présentent une réduction de la phase parseme ou inorganique, ce conception élimine la nécessité de la phase stationnaire,. gouttes, transfert de masse amélioré et stabilité améliorée .
La matrice monolithique est généralement synthétisée dans la colonne elle-même, créant une structure de pores uniforme et hautement interconnectée . Cette structure permet un flux efficace de la phase mobile à travers la colonne, facilitant les séparations rapides avec une contre-pression minimale . en outre, les colonnes monolithiques présentent une excellente température et une stabilité thermique, ce qui leur permet une vaste plage de plantes et de températures chimiques et thermiques, ce qui leur permet une vaste place de référence et de réseaux de températures et de températures chimiques et de stabilité thermique, ce qui leur permet une vaste place de référence et de réseaux de températures et de températures chimiques et thermiques, ce qui leur permet de trouver des colocations et de températures excellents et de stabilité thermique, Conditions .
En général, l'appareil représente une avancée majeure dans la technologie chromatographique et fournit aux scientifiques un outil puissant pour réaliser une séparation plus rapide, plus efficace et répétable . leur conception unique et leurs performances polyvalentes les rendent idéaux pour un large éventail de tâches analytiques et préparatives dans des domaines tels que la protéomique, les métabolomiques et la recherche pharmaceutique .}
Paramètres
Applications
en chromatographie liquide
Perméabilité élevée
L'un des principaux avantages des colonnes monolithiques est leur perméabilité élevée . Perméabilité se réfère à la capacité d'un fluide à traverser un matériau poreux . dans HPLC, une perméabilité élevée signifie que la phase mobile (solvent) peut circuler à travers la colonne plus facilement et rapidement .
Réduction de la contre-pression
Une perméabilité élevée réduit la contre-pression dans la colonne, permettant des débits plus élevés sans compromettre les performances de la colonne . Ceci est particulièrement important dans les systèmes HPLC où des pressions élevées peuvent endommager l'équipement ou conduire à des résultats incohérents .
Transfert de masse amélioré
La structure des pores ouverts des colonnes monolithiques facilite un meilleur transfert de masse entre la phase mobile et la phase stationnaire . Cela se traduit par des séparations plus efficaces et des temps d'analyse plus courts .
Haut débit
La capacité d'utiliser des débits plus élevés sans augmenter la contre-pression permet d'analyser plus d'échantillons dans une période de temps plus courte, augmentant le débit dans les applications HPLC .
Grande efficacité
Un autre avantage significatif des colonnes monolithiques est leur efficacité élevée . dans la chromatographie se réfère à la capacité de la colonne à séparer les analytes en fonction de leurs propriétés chimiques .
Structure des pores uniformes
Les colonnes monolithiques ont une structure de pores uniformes, qui garantit un flux et une interaction cohérents des analytes avec la phase stationnaire . Cela conduit à une amélioration de la forme de pic et de l'efficacité de séparation .
Diffusion réduite des tourbillons
La structure des pores ouverts des colonnes monolithiques réduit la diffusion de Foucault, qui est un phénomène qui peut élargir les pics et réduire l'efficacité de séparation . en minimisant la diffusion de Foucault, les colonnes monolithiques fournissent des pics plus nets et une meilleure séparation des analytes .
Évolutivité
Les colonnes monolithiques peuvent être facilement mises à l'échelle vers le haut ou vers le bas pour ajuster différents systèmes et applications HPLC . Cette évolutivité maintient une efficacité élevée sur une gamme de tailles de colonnes, ce qui rend les colonnes monolithiques polyvalentes pour différentes tâches de séparation .
Implications dans HPLC
La combinaison de perméabilité et d'efficacité élevée rend les colonnes monolithiques idéales pour diverses applications HPLC, notamment:
Séparation des peptides et des protéines
Les colonnes monolithiques sont couramment utilisées pour la séparation des peptides et des protéines en raison de leur capacité à gérer des échantillons de viscosité élevée et à fournir une haute résolution .
Analyse pharmaceutique
Dans l'industrie pharmaceutique, des colonnes monolithiques sont utilisées pour l'analyse des médicaments et de leurs métabolites, garantissant des résultats précis et reproductibles .
Analyse environnementale
Les colonnes monolithiques conviennent également à l'analyse d'échantillons environnementaux, tels que les polluants dans l'eau et l'air, en raison de leur efficacité de séparation élevée et de leur stabilité .
Performances améliorées dans les colonnes à alésage étroit
- Dans les colonnes à bore étroite, le chemin de diffusion radial pour les analytes est plus court par rapport aux colonnes plus grandes .colonnes de chromatographie monolithique, avec leur structure de pores ouverts et interconnectés, faciliter la diffusion radiale efficace, garantissant que les analytes équilibrent rapidement entre les phases mobiles et stationnaires .
- Cette équilibration rapide conduit à des pics plus nets et à une amélioration de l'efficacité de séparation, en particulier pour les analytes aux propriétés chimiques similaires .
- La diffusion de Foucault, qui peut élargir les pics et réduire l'efficacité de séparation, est minimisée dans les colonnes monolithiques en raison de leur structure de pores uniformes . dans des colonnes à bore étroite, cet effet est encore amplifié, car le diamètre plus petit réduit l'opportunité pour les courants d'Eddy de former .
- En conséquence, les colonnes monolithiques à bore étroite fournissent des pics plus étroits et une meilleure résolution entre les analytes .
- Les colonnes monolithiques ont une surface élevée par volume unitaire en raison de leur structure poreuse . Dans les colonnes à bore étroite, cette surface élevée permet des interactions plus efficaces entre les analytes et la phase stationnaire, améliorant les performances de séparation .
- Dans HPLC, la génération de chaleur peut affecter les performances de séparation, en particulier dans les séparations à grande vitesse . les colonnes monolithiques, avec leur structure de pores continues, facilitent un meilleur transfert de chaleur par rapport aux colonnes à base de particules .
- Dans les colonnes à alésage étroit, ce transfert de chaleur amélioré aide à maintenir un profil de température cohérent à travers la colonne, réduisant les variations liées à la température dans l'efficacité de séparation .
- Les colonnes monolithiques présentent une chute de pression plus faible par rapport aux colonnes à base de particules, en particulier à des débits élevés . dans des colonnes à alésage étroit, cette baisse de pression permet d'utiliser des débits plus élevés sans compromettre l'intégrité de la colonne ou les performances de séparation .
- Des débits plus élevés se traduisent par des temps d'analyse plus courts et une augmentation du débit, ce qui rend les colonnes monolithiques à bore étroite idéales pour les séparations à grande vitesse .
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en chromatographie en phase gazeuse
Dans la chromatographie en phase gazeuse (GC), les colonnes monolithiques, bien que moins répandues par rapport à leur utilisation dans la chromatographie liquide, offrent des avantages uniques dans des applications spécifiques . La recherche dans ce domaine s'est concentrée sur la préparation, l'optimisation et l'utilisation de ces colonnes monolithiques dans plusieurs caractéristiques avant et une contre-pression inférieure, qui peut améliorer considérablement les performances des analyses GC .
La préparation de colonnes capillaires monolithiques pour GC implique plusieurs étapes critiques, notamment la sélection de matériaux poreux appropriés, la formulation de la solution monomère et le processus de polymérisation . matériaux monolithiques sont généralement composés de polymères fortement liais analytes basés sur leurs interactions avec la phase stationnaire et leur diffusion à travers les pores .
Une fois préparées, les colonnes monolithiques nécessitent une optimisation pour garantir une performance maximale dans les applications GC . les exigences spécifiques des analytes séparés .
The primary advantages of monolithic capillary columns in GC lie in their improved separation efficiency and reduced backpressure. The continuous porous structure of monolithic materials facilitates faster mass transfer and more efficient chromatographic separations, leading to shorter analysis times and better peak resolution. Additionally, the lower backpressure generated by these columns allows for the use of longer Longues de colonne et / ou débits de gaz porteurs supérieurs, améliorant encore les capacités de séparation .
La contre-pression réduite est particulièrement bénéfique dans les applications GC à haute résolution, où des vitesses de gaz de transporteur élevées sont souhaitées pour améliorer l'efficacité de la séparation, mais sont souvent limitées par les capacités de gestion de la pression de l'instrumentation GC . les colonnes monolithiques peuvent aider à surmonter ces limites, permettant des séparations plus requises avec une sensibilité élevée et une résolution .
En raison de leurs propriétés uniques,colonnes de chromatographie monolithiqueDans GC, les applications ont trouvé des applications dans divers domaines, notamment l'analyse environnementale, la sécurité alimentaire, les tests pharmaceutiques et l'analyse pétrochimique . dans ces applications, la capacité d'atteindre une efficacité de séparation élevée et des temps d'analyse réduits sont cruciaux pour des résultats précis et fiables . et réduit
Technologie de préparation
Les techniques de préparation decolonnes de chromatographie monolithiqueIncluez principalement la polymérisation in situ et la méthode Sol-gel . Ce qui suit est une introduction aux techniques de préparation de différents types de colonnes monolithiques:
Technologie de préparation des colonnes intégrales des polymères organiques
Polymérisation des radicaux libres
Principe: les monomères contenant des doubles liaisons oléfines sont principalement utilisés . Selon les différents monomères de polymérisation, ils peuvent généralement être classés en trois types: type de polystyrène, type de polyacrylamide et type polyméthacrylate . Pendant le processus de réaction polymérisation, le poids moléculaire du polymère formé par le polymérisation ne conserve pas Augmenter . Lorsqu'il atteint un certain niveau, le système subit une décomposition spinodale pour former une double structure poreuse continue .
Étape:
Sélection des monomères: Les monomères couramment utilisés incluent l'acrylate, le méthacrylate, le styrène, etc. .
L'ajout d'agents de réticulation et de porogènes: tels que l'éthylène glycol diméthacrylate, le divinylbenzène, etc. ., est utilisé pour augmenter la résistance mécanique et la stabilité de la colonne intégrée; Les porogènes comprennent des solvants organiques (comme le toluène, le dodécanol) et des solvants solubles dans l'eau (comme le polyéthylène glycol), qui sont utilisés pour réguler la structure des pores .
Ajout d'initiateur: comme Azo diisobutylène, le peroxyde de benzoyle, etc. ., pour initier la réaction de polymérisation .
Réaction de polymérisation: Nettoyez et activez le tube de colonne pour garantir de bonnes propriétés de surface . Le monomère, l'agent de réticulation, l'agent de formation de pores et l'initiateur sont mélangés uniformément dans une certaine proportion, injecté dans le tube de colonne, et une réaction de polymérisation est initiée à une certaine température pour former une colonne intégrale .}
Post-traitement: des étapes telles que la suppression des agents de formation de pores, des tests et des modifications de performances de la colonne . La taille et la distribution des pores de la colonne entière sont contrôlées en modifiant le type et la proportion de l'agent porogène . Les propriétés de surface de la colonne entière sont modifiées par des méthodes de modification chimique pour améliorer les performances de sélectivité et de séparation .
Polymérisation par étapes: une nouvelle méthode de préparation des colonnes monolithiques en utilisant la réaction de polymérisation par étapes de l'époxy et de l'amino ces dernières années ., par exemple, le groupe Hosoya a utilisé le bisphénol a diclycidyl éther et 4,4 '-diamino-dicyclo HEURES . En ajustant la taille des pores avec un PEG de différents poids moléculaires, ils ont obtenu des matériaux poreux avec de bonnes structures tridimensionnelles . par la suite, ils ont polymérisé le tri (2, 3- oxyde de propylène) isocyanate avec des groupes trifonctionnels avec BACM et Chiral 1, 2- cyclohexanediamine . La colonne intégrale résultante était de taille submicron, et l'efficacité de la colonne a atteint 200, 000 plaques / m lors de la séparation de l'alkylbenzène .
Technologie de préparation des colonnes monolithiques en gel de silice inorganique
Principe: il est préparé par la méthode sol-gel en utilisant l'oxyde de silicium comme principale matière première . Les changements chimiques les plus significatifs dans la méthode Sol-gel sont les réactions d'hydrolyse et de polycondensation qui se produisent pendant la transformation de Sol en gel . La réaction d'hydrolyse et les réactions de réaction réelle est une paire de réactions concurrentes et la réaction réelle est une paire de réactions concurrentes, et la réaction réelle est une paire de réactions concurrentes, et la réaction réelle est une paire de réactions concurrentes, et la réaction réelle est une pair plus complexe .
Étape:
Réaction initiale: avec l'acide comme catalyseur, les polymères organiques solubles dans l'eau jouent un rôle significatif . La décomposition et la gélification de la phase instable se produisent presque simultanément . en raison de la phase en polymérisation hydrolytique en phase en réchauffage alcooxysilane {3} La phase d'enrichissement forme un cadre de silicium de la taille d'un micron, et la phase d'enrichissement du solvant devient de la taille d'un micron à travers les pores . Le rapport de la taille du trou à la taille du squelette peut être réglementé en modifiant la composition des réactifs initiaux . Le diamètre du squelette structurel est généralement0.5-2 1-8 μm .
Le processus de préparation spécifique: en 1991, le groupe Nakanishi a signalé la technologie de préparation des matériaux intégraux de gel de silice poreux: à condition de la présence de polymère organique à eau en sodyrène sulfonate de syryrène, du tétraméthoxysilane formes de gel de silice avec différentes structures en trois dimensions sous l'action catalytique de l'acide nitrique {{3} de polymères organiques tels que l'acide polyacrylique ou l'oxyde de polyéthylène, avec de l'acide nitrique comme catalyseur, pour préparer des matériaux de gel de silice monolithique, et ont mené des discussions approfondies sur son mécanisme de préparation et ses conditions . En 1996, le groupe Tanaka a d'abord rapporté la préparation des colonnes monolithiques en silice pour HPLC {{7} tétraméthoxysilane, oxyde de polyéthylène et acide acétique de catalyseur à 0 C pour 0 .} 5 heures pour former un gel, qui a ensuite été injecté dans un tube de moisissure . La colonne préparée a été réagi pendant une nuit à 40 degrés, alors a été préparé avec des mesopodes, drainés et calculés {}, alors}, a été préparé avec des mesopodes, drainés et calculés {}}, après avoir été mis en scène, drainé et calculé {}}}, a été préparé avec des mesopodes, drainés et calculés {}}}. a été recouvert de polytétrafluoroéthylène à la chaleur pour former une colonne intégrale de gel de silice, puis modifiée chimiquement sur la colonne . Les colonnes monolithiques préparées par cette méthode ont à la fois des squelettes de taille micron et à travers des pores ainsi que des mésopores de la taille nano et à travers des pores de purement {18} colonnes monolithiques avec une forte perméabilité.
Technologie de préparation des colonnes monolithiques hybrides biologiques-inorganiques
La colonne monolithique hybride organique-inorganique combine la flexibilité de la phase organique avec la stabilité de la phase inorganique . Sa méthode de préparation est généralement basée sur la préparation des colonnes monolithiques polymères organiques ou des matériaux composites en silice inorganique {} Méthodes de mélange, les composants organiques et inorganiques sont uniformément distribués dans la colonne . une structure de colonne intégrale avec des propriétés spéciales .
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