Sắc ký trao đổi ion – Tổng quan

Sắc ký trao đổi ion là gì?

Sắc ký trao đổi ion (IEC) là một kỹ thuật phân tích quan trọng thường được sử dụng để phân tách và xác định các ion và phân tử phân cực trên cơ sở ái lực của chúng đối với chất trao đổi ion.

Ở đây, Pha tĩnh = Một loại nhựa; Pha động = Chất rửa giải

Sắc ký trao đổi ion cùng với phân vùng / tương tác ion và sắc ký loại trừ ion là một thành phần quan trọng của sắc ký ion.

Sắc ký trao đổi ion có thể áp dụng cho các phân tử tích điện khác nhau như protein lớn, axit amin và nucleotide nhỏ.

Nguyên tắc sắc ký trao đổi ion

Nguyên tắc phân tách dựa trên sự trao đổi thuận nghịch của các ion giữa các ion có trong mẫu và các ion có sẵn trong nhựa trao đổi ion. Chủ yếu, quá trình phân tách trao đổi ion diễn ra trong một cột được phủ bằng chất trao đổi ion.

Các dạng sắc ký trao đổi ion

Dựa vào điện tích trên các phối tử trao đổi ion, sắc ký trao đổi ion được chia thành hai loại chính:

Sắc ký trao đổi anion

Sắc ký trao đổi anion sử dụng nhựa trao đổi ion tích điện dương có ái lực với các phân tử điện tích bề mặt âm tổng thể.

Sắc ký trao đổi cation

Trong sắc ký trao đổi cation, nhựa trao đổi ion tích điện âm được sử dụng có ái lực với các phân tử có tổng điện tích bề mặt dương.

Sắc ký trao đổi cation vs anion:

sắc ký trao đổi ion

Một sắc ký cột trao đổi ion điển hình bao gồm:

Máy bơm – Máy bơm cao áp được coi là một trong những bộ phận chính của hệ thống sắc ký trao đổi Ion giúp cung cấp dòng chảy liên tục của dung dịch rửa giải.
Bộ tiêm mẫu – Trong số các cách khác nhau để đưa mẫu vào dòng dịch rửa giải và vào cột, phương pháp đơn giản nhất là sử dụng van bơm.

Cột – Tùy thuộc vào lĩnh vực ứng dụng, một cột được chọn để tách hỗn hợp mẫu. Các cột được sử dụng trong phòng thí nghiệm được xây dựng từ thủy tinh trong khi các cột được sử dụng trong các ngành công nghiệp được chế tạo từ thép không gỉ hoặc polyme chất lượng cao.
Buồng gia nhiệt cột (tùy chọn)
Đầu dò – Điều này ước tính các pic của chất phân tích dưới dạng dung dịch rửa giải từ cột
Hệ thống dữ liệu – Hệ thống này hỗ trợ việc thu thập và tập hợp các sắc đồ và dữ liệu.

Hình: Sơ đồ hệ thống sắc ký trao đổi ion

Đóng gói cột – Quá trình phân tách trao đổi ion thường diễn ra trong các cột được đóng gói bằng chất trao đổi ion.
Các chất trao đổi ion được hình thành từ styren và divinylbenzen. Ví dụ về chất trao đổi anion là DEAE-cellulose trong khi ví dụ về chất trao đổi cation là CM-cellulose.
Ứng dụng của mẫu – Ngay sau khi cột được đóng gói, trên đỉnh của cột, dung dịch cần xác định được đặt và cho phép đi qua lớp của bộ trao đổi ion với sự trợ giúp của ống tiêm hoặc pipet.;

Sự phát triển của sắc ký đồ và sắc ký trao đổi ion rửa giải – Với sự hỗ trợ của các pha động khác nhau như đệm photphat, đệm axetat, đệm pyridin, NaOH 1N, v.v., sắc ký đồ được phát triển.
Có hai loại kỹ thuật rửa giải sắc ký trao đổi ion được sử dụng là:

Rửa giải đẳng dòng – Ở đây, axit hoặc kiềm hoặc chất đệm có độ bền tương tự được sử dụng.
Rửa giải gradient – Lúc đầu, một pha động ít axit hơn hoặc bazơ được sử dụng. Sau đó, trong những khoảng thời gian đều đặn, có sự gia tăng tính axit hoặc tính bazơ.

Phân tích dung dịch rửa giải hoặc Phát hiện – Xem xét thể tích hoặc thời gian, các phần nhỏ khác nhau của dung dịch rửa giải được thu thập và phân tích thành phần của chúng. Dựa trên bản chất và số lượng của các loài ion, một số phương pháp phân tích được sử dụng như:

• Quang phổ UV
• Phương pháp đo độ dẫn
• Phương pháp trắc quang ngọn lửa
• Polarography (Phân cực)

Trong sắc ký trao đổi ion, detector độ dẫn điện được coi là detector phổ biến và có lợi nhất. Cuối cùng, kết quả nhận được đã được bảo lưu.

Tái sinh – Sau khi tách, nhựa trao đổi ion có thể không hiệu quả cho thí nghiệm tách tiếp theo nhưng không được thải bỏ vì giá thành của nó. Do đó, điều quan trọng là phải kích hoạt lại, tái tạo nhựa đã qua sử dụng để làm cho chúng hoạt động hiệu quả như nhựa nguyên sinh.

Các ứng dụng của sắc ký trao đổi ion

Sắc ký trao đổi ion là một công cụ mạnh mẽ và quan trọng đối với các nhà hóa học phân tích dược phẩm.
Sắc ký trao đổi ion được sử dụng để ước tính và phân tách các phân tử có điện tích hoặc ion khác nhau bao gồm protein, peptit, axit amin, vitamin, cacbohydrat, enzim, v.v … riêng của nó hoặc cùng với các kỹ thuật sắc ký khác.

Điều này cũng có thể áp dụng để tách biệt và làm sạch các phân tử hữu cơ từ các nguồn tự nhiên.
Các phân tử khác nhau với công suất lớn cũng được phân tích.
Các phân tử mong muốn được tinh chế ở mức cao.
Với chi phí thấp, kỹ thuật sắc ký trao đổi ion được áp dụng để chuyển giao cho các quy mô sản xuất.
Các sản phẩm tự nhiên có thể chiết xuất không dung môi có thể được theo dõi.
Nó đóng một vai trò quan trọng trong việc khám phá thuốc hiện đại để phân lập các sản phẩm tự nhiên.

Nhược điểm của sắc ký trao đổi ion là gì?

Thông qua sắc ký trao đổi ion, chỉ có thể tách các phân tử tích điện.
Yêu cầu phải có dung dịch đệm
Trong sắc ký cột trao đổi ion, hiệu suất của cột kém
Sau khi sử dụng nhiều lần, rất khó để dự đoán độ ổn định và khả năng tái tạo của cột
Đôi khi rất khó để kiểm soát độ chọn lọc và độ phân giải