کروماتوگرافی طرد اندازه

کروماتوگرافی طرد اندازه، زنجیره‌های پلیمری را بر اساس اندازه آنها در محلول جدا می‌کند، به طوری که زنجیره‌های بزرگ‌تر ابتدا شسته می‌شوند، و روش اصلی برای اندازه‌گیری توزیع کامل جرم مولی است.

Definition

کروماتوگرافی طرد اندازه، که کروماتوگرافی نفوذ ژل نیز نامیده می‌شود، یک تکنیک کروماتوگرافی مایع است که زنجیره‌های پلیمری حل شده را بر اساس حجم هیدرودینامیکی آنها از طریق نفوذ افتراقی به یک فاز ساکن متخلخل جدا می‌کند و توزیع جرم مولی را به دست می‌دهد.

Scope

این موضوع شامل اصول جداسازی بر اساس حجم هیدرودینامیکی از طریق بسته‌بندی متخلخل، کالیبراسیون با استانداردهای باریک در مقابل کالیبراسیون جهانی، معنای نتایج نسبی در مقابل نتایج مطلق، و استفاده از آشکارسازهای کوپل شده—رفراکتومتری تفاضلی، پراکندگی نور، و ویسکومتری—برای به دست آوردن جرم‌های مولی واقعی، اطلاعات شاخه‌زنی، و توزیع کامل است.

Core questions

• چگونه جداسازی بر اساس حجم هیدرودینامیکی ترتیب شستشوی زنجیره‌ها را تعیین می‌کند؟
• کالیبراسیون جهانی چیست و چرا به آن نیاز است؟
• چگونه آشکارسازهای کوپل شده شستشو را به جرم مولی مطلق تبدیل می‌کنند؟
• محدودیت‌ها و منابع خطا در توزیع اندازه‌گیری شده چیست؟

Key theories

جداسازی بر اساس حجم هیدرودینامیکی

زنجیره‌های کوچک‌تر به حجم بیشتری از منافذ نفوذ می‌کنند و دیرتر شسته می‌شوند، در حالی که زنجیره‌های بزرگ‌تر خارج می‌شوند و زودتر شسته می‌شوند، بنابراین نگهداری نشان‌دهنده اندازه هیدرودینامیکی است نه مستقیماً جرم، به همین دلیل برای تبدیل آن به جرم مولی نیاز به کالیبراسیون است.

کالیبراسیون جهانی

از آنجا که حاصل‌ضرب ویسکوزیته ذاتی و جرم مولی متناسب با حجم هیدرودینامیکی است، یک کالیبراسیون واحد با این شرایط برای پلیمرهای شیمیایی متفاوت اعمال می‌شود و وابستگی به استانداردهای خاص شیمیایی را از بین می‌برد.

Mechanisms

یک محلول پلیمری رقیق به ستونی تزریق می‌شود که با ژل متخلخل پر شده و توسط حلال حمل می‌شود. زنجیره‌های بزرگ، که از منافذ خارج می‌شوند، حجم قابل دسترس کوچک‌تری را طی می‌کنند و ابتدا شسته می‌شوند؛ زنجیره‌های کوچک‌تر حجم منافذ بیشتری را نفوذ می‌کنند و دیرتر شسته می‌شوند. رد آشکارساز با استفاده از منحنی کالیبراسیون از استانداردهای باریک، با کالیبراسیون جهانی، یا مستقیماً زمانی که یک آشکارساز پراکندگی نور یا ویسکومتری جرم مولی مطلق را در هر برش شستشو گزارش می‌دهد، به توزیع جرم مولی تبدیل می‌شود. خطاها ناشی از برهم‌کنش‌های ستون، پهن شدن باند، و استانداردهای کالیبراسیون نامناسب هستند.

Clinical relevance

کروماتوگرافی طرد اندازه ابزار استاندارد برای کنترل کیفیت و تحقیق است زیرا توزیع جرم مولی که ارائه می‌دهد، استحکام، جریان مذاب و کاربرد نهایی را تعیین می‌کند. این روش تأیید می‌کند که پلیمریزاسیون کنترل شده پراکندگی کمی داشته است، تخریب یا شاخه‌زنی را تشخیص می‌دهد، و ثبات دسته‌ای را در کاربردها از بسته‌بندی تا داروسازی تضمین می‌کند.

History

کروماتوگرافی نفوذ ژل بر روی ژل‌های پلی‌استایرن شبکه‌ای شده توسط جان مور در سال 1964 معرفی شد، و کالیبراسیون جهانی بر اساس حجم هیدرودینامیکی توسط گروبیسیک، رمپ، و بنوا در سال 1967 ایجاد شد، که هر دو با هم توزیع جرم مولی را به طور معمول قابل دسترس ساختند.

Key figures

• John Moore
• Zdenek Grubisic
• Henri Benoit

Seminal works

• hiemenz2007
• young2011

Frequently asked questions

چرا مولکول‌های بزرگ در کروماتوگرافی طرد اندازه ابتدا خارج می‌شوند؟

زنجیره‌های بزرگ نمی‌توانند وارد بیشتر منافذ در بسته‌بندی شوند، بنابراین آنها از طریق حجم کلی کوچک‌تری حرکت می‌کنند و به سرعت شسته می‌شوند. زنجیره‌های کوچک‌تر حجم منافذ بیشتری را کاوش می‌کنند و مدت زمان بیشتری نگهداری می‌شوند، که جداسازی بر اساس اندازه را فراهم می‌کند.

چرا نتایج گاهی اوقات جرم‌های مولی نسبی نامیده می‌شوند؟

کالیبراسیون معمولی از استانداردهای یک نوع پلیمر استفاده می‌کند، بنابراین جرم گزارش شده یک پلیمر متفاوت نسبت به آن استانداردها نسبی است. برای جرم‌های مولی واقعی به کالیبراسیون جهانی یا یک آشکارساز مطلق مانند پراکندگی نور نیاز است.