サイズ排除クロマトグラフィー

サイズ排除クロマトグラフィーは、溶液中のポリマー鎖をそのサイズによって分離し、大きな鎖を最初に溶出させる手法であり、全モル質量分布を測定するための主要な方法である。

Definition

サイズ排除クロマトグラフィーは、ゲル浸透クロマトグラフィーとも呼ばれ、溶解したポリマー鎖をその流体力学的体積に応じて、多孔質固定相への差動浸透によって分離し、モル質量分布を得る液体クロマトグラフィー技術である。

Scope

このトピックでは、多孔質充填材を介した流体力学的体積による分離の原理、狭い標準物質による校正とユニバーサル校正、相対結果と絶対結果の意味、および真のモル質量、分岐情報、完全な分布を得るための示差屈折計、光散乱検出器、粘度計などの結合検出器の使用について説明する。

Core questions

• 流体力学的体積による分離は、鎖の溶出順序をどのように決定するのか？
• ユニバーサル校正とは何か、なぜそれが必要なのか？
• 結合検出器は、溶出を絶対モル質量にどのように変換するのか？
• 測定された分布における限界と誤差の原因は何か？

Key theories

流体力学的体積による分離

小さな鎖はより多くの細孔体積に浸透して後で溶出し、大きな鎖は排除されて早く溶出するため、保持は質量ではなく流体力学的サイズを直接反映する。このため、モル質量に変換するには校正が必要である。

ユニバーサル校正

固有粘度とモル質量の積が流体力学的体積に比例するため、これらの用語での単一の校正は化学的に異なるポリマーに適用でき、化学特異的な標準物質への依存性を排除する。

Mechanisms

希薄なポリマー溶液が、多孔質ゲルが充填されたカラムに注入され、溶媒によって運ばれる。細孔から排除された大きな鎖は、アクセス可能な体積が小さいため最初に溶出する。小さな鎖はより多くの細孔体積に浸透し、後で溶出する。検出器のトレースは、狭い標準物質からの校正曲線、ユニバーサル校正、または光散乱検出器や粘度計が各溶出スライスで絶対モル質量を報告する場合には直接、モル質量分布に変換される。誤差は、カラム相互作用、バンド拡散、および不適切な校正標準物質から生じる。

Clinical relevance

サイズ排除クロマトグラフィーは、その提供するモル質量分布が強度、メルトフロー、および最終用途を決定するため、品質管理および研究における標準的なツールである。これにより、制御された重合が低い分散度をもたらしたことを検証し、劣化や分岐を検出し、包装から医薬品までの用途全体でバッチの一貫性を保証する。

History

架橋ポリスチレンゲルを用いたゲル浸透クロマトグラフィーは1964年にジョン・ムーアによって導入され、流体力学的体積に基づくユニバーサル校正は1967年にグルビシッチ、レンプ、ベノワによって確立され、これらによってモル質量分布が日常的にアクセス可能になった。

Key figures

• John Moore
• Zdenek Grubisic
• Henri Benoit

Seminal works

• hiemenz2007
• young2011

Frequently asked questions

サイズ排除クロマトグラフィーでは、なぜ大きな分子が最初に溶出するのですか？

大きな鎖は充填材の細孔のほとんどに入ることができないため、より小さな総体積を通過し、早く溶出します。小さな鎖はより多くの細孔体積を探査し、より長く保持されるため、サイズによる分離が生じます。

なぜ結果が相対モル質量と呼ばれることがあるのですか？

従来の校正では、あるポリマータイプの標準物質を使用するため、異なるポリマーの報告される質量はそれらの標準物質に対する相対的なものです。真のモル質量を得るには、ユニバーサル校正または光散乱などの絶対検出器が必要です。