11.21 : Cromatografía de intercambio iónico

La cromatografía de intercambio iónico, o IEC, es una técnica para separar iones en función de su afinidad por la fase estacionaria. La fase estacionaria es una resina polimérica reticulada con grupos funcionales iónicos unidos covalentemente. Los grupos funcionales pueden tener carga positiva (intercambiadores de cationes) o carga negativa (intercambiadores de aniones). Un intercambiador de cationes consta de un anión polimérico y cationes activos, mientras que un intercambiador de aniones es un catión polimérico con aniones activos. La elección de la fase estacionaria depende de la naturaleza de los analitos y de la separación deseada.

La fase móvil, normalmente un tampón acuoso, fluye a través de la fase estacionaria, y el pH del tampón desempeña un papel crucial en la determinación del tiempo de retención de los solutos. Desde el paso de equilibrio hasta el de lavado, el pH se selecciona para influir en el tipo de intercambiador de iones utilizado y en el grado de afinidad de unión del analito al intercambiador. Cuanto mayor sea la diferencia entre el punto isoeléctrico (pI) del analito y el pH del tampón, más fuerte será la unión de la especie objetivo a la fase estacionaria. El ajuste del pH permite controlar las interacciones iónicas entre los analitos y la fase estacionaria, lo que conduce a su elución diferencial.

Pueden surgir ciertos desafíos cuando los analitos tienen cargas similares en las condiciones de pH dadas, lo que genera una resolución deficiente. Además, las altas concentraciones de iones en la fase móvil pueden contribuir a una alta conductividad de fondo, lo que interfiere en la detección. Una solución es utilizar una columna supresora de iones para eliminar los iones que interfieren en la fase móvil.

La selectividad de la IEC está determinada por el tipo de sitio de intercambio utilizado, ya sea fuerte o débil, y el grado de reticulación de la resina. Los sitios de intercambio fuertes tienen una mayor afinidad por los iones y proporcionan interacciones más fuertes, lo que da como resultado separaciones más selectivas. Además, el grado de reticulación afecta la porosidad y la permeabilidad de la resina, lo que a su vez influye en la eficiencia de la separación.

Las resinas deben cumplir con requisitos específicos, como solubilidad insignificante, tasa de difusión de iones, estabilidad química y mayor densidad que el agua cuando están hinchadas. Los métodos de detección incluyen la absorbancia UV/Vis o la detección indirecta si los solutos no se absorben en el rango UV/Vis.

El IEC tiene amplias aplicaciones en el análisis de agua, la bioquímica, la purificación de proteínas y el análisis de diversos compuestos, como aminoácidos, nucleótidos y productos farmacéuticos. Permite la separación de analitos cargados en función de su afinidad por la fase estacionaria, lo que proporciona una potente herramienta para purificar, analizar y caracterizar mezclas complejas.