Sắc ký loại trừ kích thước

Sắc ký loại trừ kích thước phân tách các chuỗi polymer dựa trên kích thước của chúng trong dung dịch, các chuỗi lớn hơn sẽ rửa giải trước, và đây là phương pháp chủ đạo để đo toàn bộ phân bố khối lượng mol.

Definition

Sắc ký loại trừ kích thước, còn được gọi là sắc ký thấm gel, là một kỹ thuật sắc ký lỏng phân tách các chuỗi polymer hòa tan theo thể tích thủy động lực học của chúng bằng cách thấm khác biệt vào pha tĩnh xốp, tạo ra phân bố khối lượng mol.

Scope

Chủ đề này bao gồm nguyên tắc phân tách theo thể tích thủy động lực học thông qua vật liệu nhồi xốp, hiệu chuẩn bằng các chất chuẩn hẹp so với hiệu chuẩn phổ quát, ý nghĩa của kết quả tương đối so với tuyệt đối, và việc sử dụng các đầu dò ghép nối—khúc xạ kế vi sai, tán xạ ánh sáng và đo độ nhớt—để thu được khối lượng mol thực, thông tin về sự phân nhánh và phân bố hoàn chỉnh.

Core questions

• Sự phân tách theo thể tích thủy động lực học sắp xếp thứ tự rửa giải của các chuỗi như thế nào?
• Hiệu chuẩn phổ quát là gì và tại sao nó cần thiết?
• Các đầu dò ghép nối chuyển đổi sự rửa giải thành khối lượng mol tuyệt đối như thế nào?
• Những hạn chế và nguồn gốc sai số trong phân bố đo được là gì?

Key theories

Phân tách theo thể tích thủy động lực học

Các chuỗi nhỏ thâm nhập nhiều hơn vào thể tích lỗ xốp và rửa giải muộn hơn, trong khi các chuỗi lớn bị loại trừ và rửa giải sớm hơn, do đó sự lưu giữ phản ánh kích thước thủy động lực học hơn là khối lượng trực tiếp, đó là lý do tại sao cần hiệu chuẩn để chuyển đổi nó thành khối lượng mol.

Hiệu chuẩn phổ quát

Vì tích của độ nhớt nội tại và khối lượng mol tỷ lệ thuận với thể tích thủy động lực học, một hiệu chuẩn duy nhất theo các thuật ngữ đó áp dụng cho các polymer khác nhau về mặt hóa học, loại bỏ sự phụ thuộc vào các chất chuẩn đặc trưng theo hóa học.

Mechanisms

Một dung dịch polymer loãng được tiêm vào cột chứa gel xốp và được mang đi bởi dung môi. Các chuỗi lớn, bị loại trừ khỏi các lỗ xốp, đi qua một thể tích tiếp cận nhỏ hơn và rửa giải trước; các chuỗi nhỏ hơn thấm vào nhiều thể tích lỗ xốp hơn và rửa giải sau. Dấu vết của đầu dò được chuyển đổi thành phân bố khối lượng mol bằng cách sử dụng đường cong hiệu chuẩn từ các chất chuẩn hẹp, bằng hiệu chuẩn phổ quát, hoặc trực tiếp khi đầu dò tán xạ ánh sáng hoặc đo độ nhớt báo cáo khối lượng mol tuyệt đối tại mỗi lát rửa giải. Các lỗi phát sinh từ tương tác cột, sự mở rộng dải và các chất chuẩn hiệu chuẩn không phù hợp.

Clinical relevance

Sắc ký loại trừ kích thước là công cụ tiêu chuẩn để kiểm soát chất lượng và nghiên cứu vì phân bố khối lượng mol mà nó cung cấp chi phối độ bền, dòng chảy nóng chảy và mục đích sử dụng cuối cùng. Nó xác minh rằng quá trình trùng hợp được kiểm soát cho độ phân tán thấp, phát hiện sự suy thoái hoặc phân nhánh, và đảm bảo tính nhất quán của lô hàng trong các ứng dụng từ bao bì đến dược phẩm.

History

Sắc ký thấm gel trên gel polystyrene liên kết ngang được John Moore giới thiệu vào năm 1964, và hiệu chuẩn phổ quát dựa trên thể tích thủy động lực học được Grubisic, Rempp và Benoit thiết lập vào năm 1967, cùng nhau giúp phân bố khối lượng mol trở nên dễ tiếp cận một cách thường xuyên.

Key figures

• John Moore
• Zdenek Grubisic
• Henri Benoit

Seminal works

• hiemenz2007
• young2011

Frequently asked questions

Tại sao các phân tử lớn lại ra trước trong sắc ký loại trừ kích thước?

Các chuỗi lớn không thể đi vào hầu hết các lỗ xốp trong vật liệu nhồi, vì vậy chúng di chuyển qua một thể tích tổng thể nhỏ hơn và rửa giải nhanh chóng. Các chuỗi nhỏ khám phá nhiều thể tích lỗ xốp hơn và được giữ lại lâu hơn, tạo ra sự phân tách theo kích thước.

Tại sao kết quả đôi khi được gọi là khối lượng mol tương đối?

Hiệu chuẩn thông thường sử dụng các chất chuẩn của một loại polymer, vì vậy khối lượng được báo cáo của một polymer khác là tương đối so với các chất chuẩn đó. Cần có hiệu chuẩn phổ quát hoặc một đầu dò tuyệt đối như tán xạ ánh sáng để có khối lượng mol thực.