HOCHLEISTUNGSFLÜSSIGCHROMATOGRAPHIE (HPLC): BEGRÜNDUNG, AUSRÜSTUNG, TYPEN - CHEMIE - 2025

Die Hochleistungsflüssigchromatographie ist eine instrumentelle Technik, die bei chemischen Analysen verwendet wird, bei denen getrennte Gemische zugelassen werden, deren Komponenten gereinigt und quantifiziert werden und weitere Untersuchungen durchgeführt werden. Es ist unter der Abkürzung HPLC bekannt, abgeleitet aus dem Englischen: High Performance Liquid Chromatography.

Wie der Name schon sagt, manipuliert es Flüssigkeiten. Diese bestehen aus einer Mischung aus dem Analyten oder der Probe von Interesse und einem oder mehreren Lösungsmitteln, die als mobile Phase wirken; das heißt, derjenige, der den Analyten durch alle HPLC-Geräte und die Säule zieht.

HPLC-Ausrüstung. Quelle: Dqwyy

HPLC wird in vielen Unternehmen von Qualitätsanalyselabors häufig eingesetzt. wie Pharmazeutika und Lebensmittel. Der betreffende Analytiker muss die Probe und die mobile Phase vorbereiten, die Temperatur und andere Parameter überprüfen und die Fläschchen in das Rad oder Karussell stellen, damit das Gerät die Injektionen automatisch durchführen kann.

Das HPLC-Gerät ist an einen Computer gekoppelt, über den die erzeugten Chromatogramme beobachtet werden können. Außerdem können die Analysen gestartet, der Fluss der mobilen Phase gesteuert, die Art der Elution (isokratisch oder Gradient) programmiert und die Detektoren (UV) eingeschaltet werden -Vis oder Massenspektrophotometer).

Basis

Im Gegensatz zur herkömmlichen Flüssigkeitschromatographie wie der mit Papier oder Kieselgel gefüllten Säulenchromatographie hängt die HPLC nicht von der Schwerkraft ab, damit die Flüssigkeit die stationäre Phase benetzt. Stattdessen arbeitet es mit Hochdruckpumpen, die die mobile Phase oder das Elutionsmittel mit größerer Intensität durch die Säule spülen.

Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, die mobile Phase von Zeit zu Zeit durch die Säule zu gießen, sondern das System führt dies kontinuierlich und mit höheren Durchflussraten durch.

Die Effizienz dieser Technik beruht jedoch nicht nur auf diesem Detail, sondern auch auf den winzigen Füllstoffpartikeln, aus denen die stationäre Phase besteht. Da es kleiner ist, ist seine Kontaktfläche mit der mobilen Phase größer, so dass es besser mit dem Analyten interagiert und seine Moleküle sich mehr trennen.

Diese beiden Eigenschaften sowie die Tatsache, dass die Technik die Kopplung von Detektoren ermöglicht, machen die HPLC der Dünnschicht- oder Papierchromatographie weit überlegen. Trennungen sind effizienter, die mobile Phase wandert besser durch die stationäre Phase und Chromatogramme können Fehler in der Analyse erkennen.

Ausrüstung

Vereinfachtes Diagramm des Betriebs eines HPLC-Geräts. Quelle: Gabriel Bolívar.

Oben sehen Sie ein vereinfachtes Diagramm der Funktionsweise eines HPLC-Geräts. Die Lösungsmittel befinden sich in ihren jeweiligen Behältern, die mit Schläuchen so angeordnet sind, dass die Pumpe ein kleines Volumen davon in die Ausrüstung aufnimmt. Wir haben also die mobile Phase.

Die mobile Phase oder das Elutionsmittel muss zuerst entgast werden, damit die Blasen die Trennung der Analytmoleküle nicht beeinflussen, die sich mit der mobilen Phase vermischen, sobald das Gerät die Injektionen durchgeführt hat.

Die Chromatographiesäule befindet sich in einem Ofen, mit dem die Temperatur reguliert werden kann. Somit gibt es für verschiedene Proben ausreichende Temperaturen, um Hochleistungstrennungen zu erzielen, sowie einen breiten Katalog von Säulen und Arten von Füllungen oder stationären Phasen für die spezifische Analyse.

Die mobile Phase mit dem gelösten Analyten tritt in die Säule ein, und von dort eluieren zuerst die Moleküle, die eine geringere Affinität für die stationäre Phase "fühlen", während diejenigen, die von ihr stärker zurückgehalten werden, später eluieren. Jedes eluierte Molekül erzeugt ein im Chromatogramm angezeigtes Signal, in dem die Retentionszeiten der getrennten Moleküle beobachtet werden.

Andererseits landet die mobile Phase nach dem Durchlaufen des Detektors in einem Abfallbehälter.

HPLC-Typen

Es gibt viele Arten von HPLC, aber unter allen sind die folgenden vier die herausragendsten.

Normalphasenchromatographie

Normalphasenchromatographie bezieht sich auf eine, bei der die stationäre Phase polarer Natur ist, während die mobile Phase unpolar ist. Obwohl es als normal bezeichnet wird, wird es tatsächlich am wenigsten verwendet, wobei die Umkehrphase am weitesten verbreitet und effizient ist.

Umkehrphasenchromatographie

Da es sich um eine inverse Phase handelt, ist die stationäre Phase nun unpolar und die mobile Phase polar. Dies ist besonders nützlich bei der biochemischen Analyse, da sich viele Biomoleküle besser in Wasser und in polaren Lösungsmitteln lösen.

Ionenaustauschchromatographie

Bei dieser Art der Chromatographie bewegt sich der Analyt mit einer positiven oder negativen Ladung durch die Säule und ersetzt die darin enthaltenen Ionen. Je höher die Ladung ist, desto höher ist ihre Retention, weshalb sie häufig zur Trennung ionischer Komplexe von Übergangsmetallen verwendet wird.

Größenausschlusschromatographie

Diese Chromatographie ist nicht für die Trennung zuständig, sondern für die Reinigung der resultierenden Mischung. Wie der Name schon sagt, wird der Analyt nicht mehr abhängig von seiner engen Beziehung zur stationären Phase, sondern von seiner Größe und Molmasse getrennt.

Kleinere Moleküle bleiben stärker erhalten als große Moleküle, da letztere nicht zwischen den Poren der Polymersäulenfüllungen eingeschlossen sind.

Anwendungen

HPLC ermöglicht sowohl qualitative als auch quantitative Analysen. Auf der qualitativen Seite kann durch Vergleichen der Chromatogramm-Retentionszeiten unter bestimmten Bedingungen das Vorhandensein einer bestimmten Verbindung nachgewiesen werden. Ein solches Vorhandensein kann auf eine Krankheit, eine Verfälschung oder einen Drogenkonsum hinweisen.

Daher ist es ein Computerteil von Diagnoselabors. Ebenso ist es in der pharmazeutischen Industrie zu finden, da es die Überprüfung der Reinheit des Produkts sowie seiner Qualität im Hinblick auf seine Auflösung in der Magenumgebung ermöglicht. Ausgangsmaterialien werden ebenfalls einer HPLC unterzogen, um sie zu reinigen und eine bessere Leistung bei der Arzneimittelsynthese sicherzustellen.

HPLC ermöglicht die Analyse und Trennung komplexer Gemische von Proteinen, Aminosäuren, Kohlenhydraten, Lipiden, Porphyrinen, Terpenoiden und ist im Wesentlichen eine ausgezeichnete Option für die Arbeit mit Pflanzenextrakten.

Und schließlich können Sie mit der molekularen Ausschlusschromatographie Polymere unterschiedlicher Größe auswählen, da einige kleiner oder größer als andere sein können. Auf diese Weise werden Produkte mit niedrigen oder hohen durchschnittlichen Molekularmassen erhalten, was ein entscheidender Faktor für ihre Eigenschaften und zukünftige Anwendungen oder Synthesen ist.

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