11.21 : Chromatografia jonowymienna

Chromatografia jonowymienna, lub IEC, to technika rozdzielania jonów na podstawie ich powinowactwa do fazy stacjonarnej. Faza stacjonarna to usieciowana żywica polimerowa z kowalencyjnie przyłączonymi jonowymi grupami funkcyjnymi. Grupy funkcyjne mogą być naładowane dodatnio (wymienniki kationowe) lub ujemnie (wymienniki anionowe). Wymiennik kationowy składa się z polimerycznego anionu i aktywnych kationów, podczas gdy wymiennik anionowy to polimeryczny kation z aktywnymi anionami. Wybór fazy stacjonarnej zależy od natury analitów i pożądanego rozdzielenia.

Faza ruchoma, zwykle bufor wodny, przepływa przez fazę stacjonarną, a pH buforu odgrywa kluczową rolę w określaniu czasu retencji substancji rozpuszczonych. Od etapów równoważenia do etapów płukania, pH jest wybierane w celu wpłynięcia na rodzaj użytego wymieniacza jonowego i stopień powinowactwa wiązania analitu do wymieniacza. Im większa różnica między punktem izoelektrycznym (pI) analitu a pH buforu, tym silniej gatunek docelowy wiąże się z fazą stacjonarną. Dostosowanie pH pozwala kontrolować oddziaływania jonowe między analitami a fazą stacjonarną, co prowadzi do ich różnicowej elucji.

Mogą pojawić się pewne wyzwania, gdy anality mają podobne ładunki w danych warunkach pH, ​​co prowadzi do słabej rozdzielczości. Ponadto wysokie stężenia jonów w fazie ruchomej mogą przyczyniać się do wysokiej przewodności tła, co zakłóca wykrywanie. Jednym z rozwiązań jest użycie kolumny supresora jonów w celu usunięcia jonów zakłócających z fazy ruchomej.

Selektywność IEC jest określana przez rodzaj użytego miejsca wymiany, silnego lub słabego, oraz stopień usieciowania w żywicy. Silne miejsca wymiany mają większe powinowactwo do jonów i zapewniają silniejsze oddziaływania, co skutkuje bardziej selektywnymi rozdziałami. Ponadto stopień usieciowania wpływa na porowatość i przepuszczalność żywicy, co z kolei wpływa na wydajność rozdziału.

Żywice muszą spełniać określone wymagania, takie jak pomijalna rozpuszczalność, szybkość dyfuzji jonów, stabilność chemiczna i większa gęstość niż woda po spęcznieniu. Metody wykrywania obejmują absorbancję UV/Vis lub pośrednie wykrywanie, jeśli substancje rozpuszczone nie absorbują w zakresie UV/Vis.

IEC ma szerokie zastosowanie w analizie wody, biochemii, oczyszczaniu białek i analizie różnych związków, takich jak aminokwasy, nukleotydy i produkty farmaceutyczne. Umożliwia rozdzielenie naładowanych analitów na podstawie ich powinowactwa do fazy stacjonarnej, zapewniając potężne narzędzie do oczyszczania, analizowania i charakteryzowania złożonych mieszanin.