11.21 : Ионообменная хроматография

Ионообменная хроматография, или IEC, — это метод разделения ионов на основе их сродства к неподвижной фазе. Неподвижная фаза представляет собой сшитую полимерную смолу с ковалентно присоединенными ионными функциональными группами. Функциональные группы могут быть как положительно заряженными (катионообменники), так и отрицательно заряженными (анионообменники). Катионообменник состоит из полимерного аниона и активных катионов, тогда как анионообменник представляет собой полимерный катион с активными анионами. Выбор неподвижной фазы зависит от природы аналитов и желаемого разделения.

Подвижная фаза, обычно водный буфер, протекает через неподвижную фазу, и pH буфера играет решающую роль в определении времени удерживания растворенных веществ. От уравновешивания до этапов промывки, pH выбирается так, чтобы влиять на тип используемого ионообменника и степень сродства связывания аналита с обменником. Чем больше разница между изоэлектрической точкой (pI) аналита и pH буфера, тем сильнее целевые виды связываются с неподвижной фазой. Регулировка pH позволяет контролировать ионные взаимодействия между аналитами и неподвижной фазой, что приводит к их дифференциальному элюированию.

Определенные проблемы могут возникнуть, когда аналиты имеют одинаковые заряды при заданных условиях pH, что приводит к плохому разрешению. Кроме того, высокие концентрации ионов в подвижной фазе могут способствовать высокой фоновой проводимости, что мешает обнаружению. Одним из решений является использование колонки с подавителем ионов для удаления мешающих ионов из подвижной фазы.

Селективность IEC определяется типом используемого обменного участка, сильным или слабым, и степенью сшивания в смоле. Сильные обменные участки имеют более высокое сродство к ионам и обеспечивают более сильные взаимодействия, что приводит к более селективному разделению. Кроме того, степень сшивания влияет на пористость и проницаемость смолы, что, в свою очередь, влияет на эффективность разделения.

Смолы должны соответствовать определенным требованиям, таким как незначительная растворимость, скорость диффузии ионов, химическая стабильность и более высокая плотность, чем у воды, при набухании. Методы обнаружения включают поглощение в УФ/видимом диапазоне или косвенное обнаружение, если растворенные вещества не поглощают в диапазоне УФ/видимого диапазона.

IEC широко применяется в анализе воды, биохимии, очистке белков и анализе различных соединений, таких как аминокислоты, нуклеотиды и фармацевтические препараты. Он позволяет разделять заряженные аналиты на основе их сродства к неподвижной фазе, предоставляя мощный инструмент для очистки, анализа и характеристики сложных смесей.