آرال تجهیز آزما

کروماتوگرافی یونی (IC)

کروماتوگرافی تبادل یونی یاکروماتوگرافی یونی (IC) Ion chromatography، یک نوع کروماتوگرافی مایع است که برای جداسازی ترکیبات آلی و معدنی به کار میرود. به طور کلی کروماتوگرافی تبادل یونی از دو فاز متحرک و ساکن تشکیل شده است که هر دو قطبی هستند. فاز ساکن حاوی گروه‌های عاملی یونیزه شده باردار است که با یون‌های آنالیت بار مخالف تعامل دارند و در فرایند شویش، یون‌های محلول بافر شستشو جایگزین یون‌های آنالیت می‌شوند. شویش و جداسازی مولکول‌هایی که به فاز ساکن متصل هستند با تغییر pH بافر و افزایش غلظت یون‌های مخالف انجام می‌شود. این روش جداسازی بر اساس بار آنالیت به دو دسته کروماتوگرافی تبادل کاتیونی و کروماتوگرافی تبادل آنیونی تقسیم می‌شود. به طور گسترده از کروماتوگرافی مبادله یونی برای شناسایی و آنالیز داروها، پروتئین‌ها، پادتن‌ها و نوکلئیک اسیدها استفاده می‌شود. به دلیل گستردگی کروماتوگرافی تبادل یونی، این عبارت گاهی به‌جای کروماتوگرافی یونی نیز استفاده می‌شود. با این حال کروماتوگرافی یونی عنوانی کلی است که شامل کروماتوگرافی تبادل یونی (IEX)، کروماتوگرافی حذف یون (IEC) و کروماتوگرافی جفت یونی (IP) می‌شود.

فهرست مطالب

کروماتوگرافی یونی  (IC)

کروماتوگرافی تبادل یونی یا کروماتوگرافی یونی Ion Chromatography (IC) یک نوع کروماتوگرافی مایع است که جداسازی آنالیت در آن بر اساس بار الکتریکی و به دو روش تبادل یون و حذف یون انجام می‌شود که روش تبادل یون، رایج‌ترین روش آن است. در تبادل یون، آنالیت بر اساس جذب یون‌های ناهمنام و در حذف یون، بر اساس دفع یون‌های همنام، جدا می‌شود. فازهای ساکن و متحرک هر دو قطبی اند. فاز ساکن میتواند از پلیمرهای سنتزی و یا رزین هایی که شامل گروه های متصل بارداراند تشکیل شده باشد. این گروه های باردار میتوانند گروه های آنیونی یا کاتیونی باشند. اگر این ترکیب کاتیونی باشد، برای کروماتوگرافی تعویض آنیونی و در صورتی که ترکیب فوق آنیونی باشد در کروماتوگرافی تعویض کاتیونی استفاده می شود.

در این روش، مولکول هایی که بار مشابه با ستون داشته باشند، سریع تر از ستون عبور میکنند. در حالی که مولکول های با بارهای مخالف با ستون به دلیل برقراری برهمکنش های الکترواستاتیکی، با سرعت کمتری عبور می نمایند. در این صورت برخی مولکولها از برخی دیگر جدا می شوند. توجه داشته باشید که هر چه طول ستون بیشتر و بلندتر باشد، دقت کار نیز بیشتر خواهد بود و جداسازی ها بهتر انجام خواهد شد.

انواع کروماتوگرافی یونی

کروماتوگرافی تبادل یونی دو نوع مختلف دارد، که شامل نوع کاتیونی و دیگری نوع آنیونی می باشد. اگر یون های متصل شده به بدنه اصلی رزین، آنیون باشند، جهت جداسازی و يا تعويض گروه های كاتيونی مورد استفاده قرار می گیرند. به این یون ها، تبادل‌گر های تعویض کاتیونی می گویند، زیرا برای تبادل کاتیون کاربرد دارند. در نتیجه این روش را کروماتوگرافی تعویض کاتیونی می گویند. براي نمونه اسيد های قوی مثل يون های سولفونات و اسيد های ضعيف مثل يون های كربوكسيلات، فسفات، كربوكسی متيل، سولفو متيل، سولفواتيل و سولفوپروپيل جز موارد تعويض كاتيونی محسوب می شوند.

از طرف دیگر، اگر یون های متصل شده به بدنه اصلی رزین، کاتیون باشند، جهت جداسازی و يا تعويض گروه های آنيونی مورد استفاده قرار مي گیرند. به این یون ها، تبادل‌گر های تعویض آنيونی می گویند، زیرا برای تبادل آنیون کاربرد دارند. در نتیجه این روش را کروماتوگرافی تعویض آنيونی می گویند. برای نمونه تری تيلامينواتيل و يا گروه هاي ضعيفی مثل آمينواتيل، گوانيدواتيل، دي اتيل آمينواتيل و اپي كلرودين-تريتانول آمين جز موارد تعويض آنيونی محسوب می شوند.

کروماتوگرافی تعویض غشایی یا کروماتوگرافی غشایی هم نوعی کروماتوگرافی تبادل یونی محسوب می شود که کاربرد بسیار زیادی در خالص سازی پروتئین ها، ویروس ها و سایر مواد دارد. غشا های مورد استفاده اغلب مواد متخلخلی هستند که به صورت شیمیایی با پلیمر های باردار کاتیونی یا آنیونی اصلاح شده اند. این نوع کروماتوگرافی هیچ محدودیتی در ظرفیت ندارد و همچنین در سرعت جریان های بالا عملکرد بسیار خوبی نشان می دهد. از این رو، نسبت به کروماتوگرافی تبادل یونی کلاسیک، کارایی بهتری نشان می دهد. در واقع بسیار سریع تر بوده و جهت خالص سازی حجم های زیاد نیز کاربرد دارد.

تبادل یونی چیست؟

تبادل یونی (Ion Exchange) فرایند جابه‌جایی یون‌ها بین جامدی نامحلول با یون‌هایی با بار مشابه در محلول است که با استفاده از جامدهای پلیمری یا معدنی در دستگاه‌هایی به نام تبادل‌گر یونی انجام می‌شود. تبادل‌گرهای یونی حاوی رزین‌های تبادل یونی (Ion-Exchange Resin) به شکل متخلخل یا ژل، زئولیت‌ها (Zeolite)، مونتموریلونیت (Montmorillonite) یا خاک رس هستند.

این تبادل‌گرها می‌توانند از نوع تبادل‌گرهای کاتیونی برای تبادل یون‌های با بار مثبت یا تبادل‌گرهای آنیونی برای تبادل یون‌های با بار منفی باشند. در تبادل‌گرهای آمفوتری، همزمان تبادل کاتیون‌ها و آنیون‌ها انجام می‌شود. یون‌های مخالف (Counter Ion) موجود در تبادل‌گرها می‌تواند شامل یون‌های زیر باشد.

  • پروتون (+H) و هیدروکسید (OH)
  • یون‌های تک ظرفیتی(Na+,K+,Cl)
  • یون‌های دو ظرفیتی (+Ca2+,Mg2)
  • یون‌های معدنی چند اتمی (SO42−,PO43)
  • بازهای آلی، مولکول‌های حاوی آمین (+NR2H)
  • اسیدهای آلی، مولکول‌های حاویگروه عاملی (COO)
  • زیست‌مولکول‌هایی که قابل یونش هستند مانند: آمینواسیدها، پپتیدها و پروتئین‌ها

 از روش تبادل یونی به‌طور گسترده برای آلودگی‌زدایی، رسوب‌زدایی و خالص‌سازی آب استفاده می‌شود. دیگر کاربردهای تبادل یونی، جداسازی مواد یا ترکیبات شیمیایی گوناگون است. این فرایند همچنین در صنایع غذایی، هیدرومتالورژی، صنایع شیمیایی، پتروشیمی، فناوری دارویی، تولید قند و شیرین‌کننده کاربرد دارد.

 

اساس کار کروماتوگرافی یونی

در این روش مانند سایر انواع کروماتوگرافی با استفاده از فازهای متحرک و ساکن، عمل جداسازی ترکیبات انجام می‌شود. کروماتوگرافی تعویض یونی برای جداسازی ترکیبات قابل یونش یا باردار، مبتنی بر ستون طراحی شده است. فاز متحرک به شکل محلول آبی حاوی مخلوطی است که آنالیت باید از آن جدا شود. فاز ساکن معمولاً از ترکیبات آلی بی‌اثر ساخته می‌شود و حامل یون‌های بار مخالف است.

ماتریس‌های حاوی گروه‌های عاملی با بار مخالف، آنالیت‌ها را جذب می‌کنند. فاز متحرک محلولی از ترکیبات مختلف است و افزون بر آنالیت، ترکیبات دیگری نیز وجود دارند. بار برخی از این ترکیب‌ها مشابه با آنالیت است و برای تشکیل پیوند با گروه عاملی روی سطح ماتریس با آنالیت رقابت می‌کنند.

در کروماتوگرافی تبادل کاتیونی رقابت بین آنالیت و دیگر کاتیون‌ها را می‌توان با استفاده از رابطه زیر توضیح داد.

(آنالیت بار مثبت دارد و فاز ساکن بار منفی دارد).

+S—XC++M+⇄S—XM++C

(+M) ماده شوینده، (+C) آنالیت، (X) آنیون و (S)  فاز ساکن یا ماتریس است.

در این رابطه، کاتیون ماده شوینده در هنگام شویش جایگزین آنالیت متصل به آنیون فاز ساکن ستون می‌شود.

در کروماتوگرافی تبادل آنیونی، رقابت بین آنالیت و دیگر آنیون‌ها را می‌توان با استفاده از رابطه زیر توضیح داد:

آنالیت بار منفی دارد و فاز ساکن بار مثبت دارد.

S—X+A+B⇄ S—X+B+A

(B) ماده شوینده، (A) آنالیت، (X) کاتیون و (S) فاز ساکن یا ماتریس است.

در این رابطه، آنیون ماده شوینده در هنگام شویش جایگزین آنالیت متصل به کاتیون فاز ساکن ستون می‌شود. فرایند جذب آنالیت و سپس دفع آن‌ها توسط یون‌های شوینده در ستون تکرار می‌شود و با این تبادل یون پیوسته، جداسازی آنالیت صورت می‌گیرد.

کروماتوگرافی یونی بر اساس جاذب مناسب (فاز ساکن)، حلال یا مخلوط حلال به عنوان فاز متحرک و آنالیت تقسیم بندی می شود. توجه داشته باشید که قبل از آغاز فرآیند کروماتوگرافی یونی، باید عوامل مهمی از قبیل مقدار آنالیت، جرم مولی یا وزن مولکولی آن و همچنین بار گونه هایی که آنالیت را تشکیل می دهند را در نظر داشت تا بتوان جداسازی و دستیابی به نتایج بهتر را داشته باشید. این عوامل ذکر شده جهت تعیین پارامتر های مختلف کروماتوگرافی نظیر انتخاب فاز ساکن، انتخاب فاز متحرک، اندازه ستون، ابعاد منافذ ماتریس ستون و دیگر موارد ضروری می باشد.

 نکات مهم در کروماتوگرافی تبادل یونی

  • نتایج آنالیز کروماتوگرافی به تغییرات pH بسیار وابسته است.
  • محدوده غلظتی در این نوع کروماتوگرافی در حد ppm است.
  • در کروماتوگرافی تبادل یونی تنها برهمکنش های یونی درگیر جداسازی هستند، پس مزاحمت های ماتریسی نقشی جدی در آنالیز نخواهند داشت.
  • در کروماتوگرافی تبادل یونی، قدرت انتخابگری دارید، بنابراین با تغییر جریان، نوع و یا غلظت فاز متحرک، تغییر ستون کروماتوگرافی و همچنین تغییر آشکارساز می توان آنالیز های متعددی را انجام داد.

 

مراحل کروماتوگرافی تبادل یونی

ستون کروماتوگرافی تعویض یونی معمولاً ابعادی در حدود ۶/۴ × ۱۵۰ میلی متر دارد. البته ستون هایی با طولی کوتاه تر از ۵۰ میلی متر و یا بلندتر از ۲۵۰ میلی متر نیز کاربرد دارند. این ستون با دانه های متخلخل رزین تبادلگر یونی پر می شود. توجه داشته باشید که قبل از بارگذاری و یا تزریق نمونه مورد نظر به ستون کروماتوگرافی، ستون حاوی تبادلگر آنیونی یا کاتیونی بایستی حتما با یک بافر به تعادل برسد. به عنوان مثال برای رزین آنیونی این مرحله شامل پروتونه کردن آن جهت اطمینان از بار مثبت رزین است. نمونه مورد نظر به کمک بافر (فاز متحرک) در ستون بارگذاری می شود. توجه کنید که بافر مورد استفاده بایستی هدایت پایینی داشته باشد. زیرا وجود هر نوع گونه بارداری می تواند در برهمکنش رزین با نمونه رقابت کند. گونه ها با بار مخالف با رزین برهمکنش یونی دارند. از طرفی دیگر، گونه های هم بار یا خنثی با ستون کروماتوگرافی برهمکنشی ندارند.

در مرحله بعد، ستون کروماتوگرافی را با بافر می شویند تا گونه هایی که هیچ برهمکنشی با ستون ندارند از ستون کروماتوگرافی شسته و خارج شوند. در مرحله آخر، آنالیت های پیوند شده به ستون باید شسته شوند. این مرحله با گرادیان نمکی (غلظت نمک در آن به تدریج زیاد می شود) و یا یک بافر با غلظت بالای نمک انجام می گیرد. لازم به ذکر است که گونه هایی که پیوند ضعیف تری با ستون کروماتوگرافی دارند در ابتدا شسته می شوند، در حالیکه گونه هایی که پیوند قوی تری با رزین ایجاد کرده اند، با غلظت های بالاتر نمک شسته خواهند شد.

جداسازی آنالیت در کروماتوگرافی تبادل یونی طی مراحل زیر انجام می‌شود.

  • تعادل: پیش از افزودن نمونه حاوی آنالیت، ستون کروماتوگرافی با محلول بافر شروع شسته می‌شود. روند شستشو تا پایدار شدنpH ادامه می‌یابد. با عمل شستشو، گروه‌های عاملی باردار جهت تعامل با آنالیت در دسترس قرار می‌گیرند. مولکول‌ها با توجه به چگالی بار و توزیع بار سطحی که دارند، برهمکنش گوناگونی با یون‌های ماتریس از خود نشان می‌دهند. بار سطحی آن‌ها به‌شدت تحت تأثیر pH است و گزینش pH فاز متحرک باید به صورتی انجام شود که موجب جابه‌جا شدن یون مخالف و حفظ یون گروه عاملی روی ماتریس شود.
  • بارگذاری: محلول حاوی آنالیت به ستون کروماتوگرافی تزریق می‌شود. گونه‌های باردار در محلول به گروه‌های عاملی با بار مخالف در ماتریس متصل می‌شوند.

 

مراحل جداسازی آنالیت در کروماتوگرافی تبادل یونی
  • شستشو: پس از بارگذاری نمونه در ستون، عمل شستشوی ستون برای حذف گونه‌های بدون بار در محلول بارگذاری انجام می‌شود. در این مرحله علاوه بر مولکول‌های بدون بار، گونه‌های با بار مشابه گروه‌های عاملی فاز ساکن نیز حذف می‌شوند.
  • شویش: برای جدا کردن آنالیت‌های متصل به فاز ساکن ازگرادیان نمکی (Salt Gradient) استفاده می‌شود. در غلظت‌های پایین نمک، آنالیت‌هایی که گروه‌های باردار کوچک، پیوندهای ضعیف‌تر یا چگالی بار سطحی کمتری دارند شسته می‌شوند. با افزایشقدرت یونی و در غلظت‌های بالاتر نمک، آنالیت‌هایی با چندین گروه باردار با پیوند قوی‌تر یا چگالی بار سطحی بالاتر جدا می‌شوند. در این مرحله بین آنالیت و یون‌های بافر جهت اتصال به فاز ساکن رقابتی وجود دارد که در نهایت، یون‌های بافر جایگزین آنالیت شده و آنالیت از فاز ساکن جدا می‌شود.
  • بازسازی ستون: ستون برای جداسازی‌های بعد توسط بافری با قدرت یونی بالا شسته می‌شود.

 

اجزای دستگاه کروماتوگرافی یونی

دستگاه کروماتوگرافی یونی از اجزا مختلفی تشکیل شده است. برخی از این اجزا در زیر شرح داده شده‌اند.

شمایی از دستگاه کروماتوگرافی یونی

فاز ساکن

در کروماتوگرافی یونی، فاز ساکن در واقع سطح ظريفی از رزين و يا سليكا است که روی آن کاتیون یا آنیون (بسته به نوع تبادلگر) قرار داده شده و يا با پيوند شيميايی به فاز ساكن متصل شده اند. این فاز ممکن است مواد معدنی طبیعی مانند زئولیت، سدیم آلومینو سیلیکات یا نوعی خاک رس باشد و یا مواد سنتزی از قبیل زیرکونیوم فسفات و رزین های تبادل یونی سنتزی باشند.

لازم به ذکر است که در دستگاه های امروزی، به جهت خواص مطلوب رزین های تبادل یونی سنتزی مانند پایداری مکانیکی، پایداری شیمیایی و یکنواختی اندازه ذرات، غالبا از این رزین ها استفاده می ‌شود. در رزین های تبادلگر یونی، بسته به مکان مبادله یون ها روی سطح آنها (یون های ثابت روی سطح رزین و یا یون های متحرک متصل به آنها) به دسته های تبادلگر یونی اسیدی قوی، اسیدی ضعیف، بازی قوی و بازی ضعیف، تقسیم می شوند.

در کروماتوگرافی تعویض یونی، فاز ساکن رزین حاوی گروه‌های عاملی بارداری است که با گونه‌های یونی آنالیت تعامل دارند. فاز ساکن از دو قسمت تشکیل شده است.

گروه‌های باردار: گروه‌های عاملی که در فرایند تبادل حضور دارند با توجه به قطبیت و چگالی خود، قدرت پیوند گونه‌ها را تعیین می‌کنند. این گروه‌ها بار محیط تبادل یونی ماتریس را تعیین می‌کنند و به دو دسته قوی و ضعیف تقسیم می‌شوند. دسته قوی گستره pH بیشتر و دسته ضعیف تنها در بازه خاصی یونیزه می‌شوند. تبادل‌گرهای سولفونیک اسید از نوع تبادل‌گر کاتیونی قوی هستند. تعداد گروه‌های عاملی بر واحد وزن رزین، ظرفیت تبادل یونی یک تبادل‌گر یونی را تعیین می‌کند.

ماتریس یا رزین: ماتریس حامل گروه‌های عاملی باردار است. ماتریس‌ها، سرعت جریان و پایداری فیزیکی و شیمیایی فاز ساکن را تعیین می‌کنند. ماتریس تبادل یونی بر اساس پارامترهایی مانند بار، قدرت گروه‌های عاملی، سرعت جریان و گنجایش انتخاب می‌شود. ویژگی‌های ماتریس که بر وضوح کروماتوگرافی مؤثر هستند عبارتند از شکل ماتریس، اندازه و گوناگونی ذرات، ابعاد و منافذ، آب‌دوستی و آب‌گریزی.

ذرات از نظر میزان تخلخل به سه نوع تخلل زیاد، کم و بدون تخلل تقسیم می‌شوند. تخلخل زیاد، سطح تماس بیشتری در اختیار گونه‌های باردار می‌گذارد و موجب افزایش اتصالات می‌شود. ذرات متخلخل در مقایسه با تبادل‌گرهای فیبری وضوح کمتری دارند.

انواع رزین با تخلل زیاد، کم و بدون تخلل

برای کاهش برهم‌کنش‌های غیرضروری با گونه‌های نمونه از ماتریس‌های بی‌اثر استفاده می‌شود. پایداری فیزیکی بالای ذرات ماتریس موجب بهبود تکرارپذیری و توان عملیاتی و بهره‌وری می‌شود. فاز ثابت بسته به نوع ذرات محدودیت pH و فشار خاصی دارد. برای مثال برای ذرات سیلیس نباید pH بالاتر از ۸ استفاده شود.

ماتریس‌های تشکیل شده از پلی‌استایرن (Polystyrene) و دی‌وینیل بنزن (Divinylbenzene | DVB) رایج‌ترین ماتریس مورد استفاده برای کروماتوگرافی تبادل یونی هستند. اما به دلیل آبگریز بودن سطح آن‌ها موجب تخریب پروتئین‌ها می‌شوند. تبادل‌گرهای سلولزی که سطح آب‌دوستی دارند، ماتریس‌های مناسب‌تری برای جداسازی پروتئین‌ها هستند. از دیگر ماتریس‌های تبادل یونی آبدوست آگارز (Agarose) و دکستران  (Dextran)  هستند.

در زیر برخی از ماتریس‌های پرکاربرد همراه با ویژگی‌های آن‌ها فهرست شده‌اند.

سلولز: سطح آب دوست، افزایش پایداری، ارزان

دکستران: مواد اصلاح شده با اتصال عرضی، افزایش حجم متناسب با قدرت یونی محیط

آگارز: ظرفیت اتصال بالا، ، افزایش حجم مستقل از قدرت یونی محیط

پلی آکریل آمید: افزایش حجم متناسب با قدرت یونی محیط

اکریلات-کوپلیمر: پایداری pH بالا

پلی استایرن-دیوینیلی بنزن: سطح آبگریز، ظرفیت اتصال کم برای پروتئین‌ها

سیلیس: ناپایدار در pH های بیشتر از ۸، سفت و سخت

تبادل‌گر آنیونی پلیمری متخلخل، طراحی شده برای جداسازی و خالص‌سازی پروتئین‌ها

مبدل های یونی

مبدل‌های یونی با توجه به نوع گونه‌های یونی و ماتریس به تبادل‌گرهای کاتیونی و آنیونی تقسیم می‌شوند.

تبادل‌گرهای کاتیونی: گروه‌های عاملی روی ماتریس بار منفی دارند و کاتیون‌ها را جذب می‌کنند.

تبادل‌گرهای آنیونی: گروه‌های عاملی روی ماتریس بار مثبت دارند و آنیون‌ها را جذب می‌کنند.

 

جدول زیر تبادل‌گرهای یونی رایج را نشان می‌دهد:

فاز متحرک

فاز متحرک در کروماتوگرافی تعویض یونی، معمولا محلولی از یک یا چند نمک در آب یا بافر هایی با pH مشخص می باشد. لازم به ذکر است که گزینش پذیری این روش بهpH، نوع نمک یا بافر، دما و قدرت یونی فاز متحرک وابسته است.

محلول‌های آبی نمک رایج‌ترین ماده شوینده در کروماتوگرافی مبادله یونی است. این محلول می‌تواند مخلوطی از چند نمک همراه با درصد کمی از حلال آلی باشد. محلول سدیم کلرید به دلیل حفظ ساختار پروتئین، پرمصرف‌ترین ماده شوینده برای جداسازی در این روش است. ماهیت و غلظت یون‌های مخالف و pH ماده شوینده از مهم‌ترین ویژگی‌های تأثیرگذار در فرایند شویش هستند. گازهای موجود در محلول می‌توانند بر غلظت گونه‌ها تأثیر بگذارند، به همین دلیل برای تهیه ماده شوینده از آب گاززدایی شده استفاده می‌کنند. کربن دی‌اکسید هوا به شکل کربنیک اسید (H2CO3) در آب حل می‌شود. این اسید غلظت مؤثر شوینده حاوی سدیم هیدروکسید (NaOH) را تغییر می‌دهد.

برای حفظ ساختار و کارکرد پروتئین‌ها در فرایند جداسازی، مواد افزودنی مختلفی در فاز متحرک وجود دارند. برخی از مواد افزودنی رایج در شوینده عبارتند از:

  • EDTA
  • پلی ال‌ها (مانند گلیسرول، گلوکز و ساکاروز)
  • مواد شوینده
  • اوره و گوانیدینیم کلرید (Guanidinium Chloride)
  • لیپیدها
  • حلال‌های آلی
  • یون‌های دوقطبی
  • شناساگر سولفیدریل (Sulfhydryl)
  • لیگاندها
  • بازدارنده‌های پروتئاز

بافر

pH  که یکی از پارامترهای مهم در فرایند جداسازی است با استفاده از مواد بافر کنترل می‌شود. pH فاز متحرک در طول جداسازی باید ثابت باشد زیرا تغییرات pH بر پایداری نمونه مؤثر است. مهم‌ترین عواملی که در گزینش فاز متحرک اهمیت دارند عبارتند از:

  • بار بافر
  • قدرت بافر
  • pH بافر

برخی از رایج‌ترین بافرهای مورد استفاده در کروماتوگرافی تبادل کاتیونی و آنیونی در جدول زیر فهرست شده اند.

آشکارساز

در کروماتوگرافی تبادل یونی به‌طور معمول از آشکارسازهای هدایت سنجی استفاده می‌شود. البته آشکارسازهای فرابنفش، فلورسانس، طیف‌سنج جرمی و پراکندگی نور چندزاویه‌ای

Multi-Angle Light Scattering (MALS)  نیز در این روش به کار می‌روند. برای نتایج بهتر، هنگام استفاده از آشکارسازهای رسانایی‌سنجی، از شوینده‌های رقیق استفاده می‌شود. با استفاده از روش طیف‌نورسنجی یا اسپکتروفتومتری، می‌توان آنیون‌هایی که در ناحیه فرابنفش جذب دارند را به طور مستقیم تشخیص داد.

 

 کاربردهای کروماتوگرافی یونی

از کروماتوگرافی تبادل یونی برای آنالیز و جداسازی ترکیبات زیادی در صنایع دارویی، زیست‌فناوری یا بیوتکنولوژی، محیط زیست، کشاورزی و سایر صنایع استفاده می‌شود. کروماتوگرافی یونی همچنین برای جداسازی و آنالیز یون‌های گوناگون مانند یون‌های فلزی، الیگوساکاریدها، آلدیتول‌ها و سایر ترکیبات پلی هیدروکسی، آمینوگلیکوزیدها (آنتی‌بیوتیک‌ها)، آمینواسیدها، پپتیدها، اسیدهای آلی، آمین‌ها، الکل‌ها، فنول‌ها، تیول‌ها، نوکلئوتیدها و نوکلئوزیدها و سایر مولکول‌های قطبی استفاده شده است.

علاوه بر این کروماتوگرافی تبادل یونی برای اندازه‌گیری هموگلوبین گلیکوزیله (HbA1c)، پورفیرین (Porphyrin) و خالص‌سازی آب استفاده می‌شود. رزین‌های تبادل یونی به‌طور مصنوعی برای دیالیز کلیه و همچنین جداسازی ترکیبات خون کاربرد دارند.

کروماتوگرافی تبادل یونی معمولا در شیمی معدنی و زیست شیمی برای جداسازی یون ها و ملکول های یونی شونده استفاده می شود. یون های فلزی را می توان با توجه به نسبت بار به شعاع یون های آب‌ پوشیده جدا کرد. در شرایطی یکسان، یون های چند ظرفیتی نسبت به یون های تک ظرفیتی بیشتر در ستون کروماتوگرافی باقی می ‌مانند. درباره مخلوط یون های هم بار نیز قدرت انتخاب گری وجود دارد. در واقع جداسازی و آنالیز گونه های باردار معدنی مثل یون فلزات اکتنید ها، لانتانید ها و محصولات شکافت راکتورهای اتمی به وسیله کرماتوگرافی تعویض یونی امکان پذیر است.

علاوه بر آن، کروماتوگرافی تبادل یونی برای تجزیه مقادیر بسیار کم آنیون ها و یا کاتیون ها در نمونه ‌های مختلفی نظیر آب های زیرزمینی و یا مایعات بدن کاربرد دارد. از جمله کاتیون ها و آنیون های قابل اندازه گیری با تکنیک یونی می توان به کاتیون های Li+, Na+, NH۴+, K+, Cs+, Mg۲+, Ca۲+, Sr۲+, Ba۲ و آنیون های F, Cl, NO۲, Br, NO۳, HPO۴۲, SO۴۲, S۲,  I, S۲O۴۲, SCN اشاره کرد. لازم به ذکر است که هیچ روشی نمی ‌تواند با روش کروماتوگرافی یونی در تجزیه مقادیر کم آنیون ها، رقابت کند. اما در تجزیه کاتیون ها، روش های طیف ‌بینی جذب اتمی و یا روش نشر شعله ‌ای ترجیح داده می‌شود.

به بیان دیگر، کروماتوگرافی تعویض یونی برای آنالیز آب نیز به کار می رود. از طرفی دیگر مناسب ترین و بهترین روش تولید آب یون زدایی شده (تصفیه آب، كنترل كیفیت در تصفیه آب و همچنین یونیزاسیون) استفاده از رزین های تبادلگر یونی است.

كروماتوگرافی يونی دارای کاربرد های گوناگونی در زمينه تشخيص بيماری است. در واقع جداسازی و آنالیز آمينو اسيد ها، نوكلئوتيد ها، پپتيد ها، پروتئين ها، اليگونوكلئوتيد ها و اسید های نوکلئیک در آزمايشگاه تشخيص طبي بر اساس اين روش انجام می شود. جداسازی يون های غير آلی از مخلوط های آبكی نیز يكی ديگر از کاربرد های مهم كروماتوگرافی تبادل يونی است. همچنین اندازه گیری میزان نمک و شکر موجود در مواد غذایی از کاربرد های این نوع کروماتوگرافی محسوب می شود.

به وسیله این روش همچنین می توان انواع مختلف آلاینده های زیست محیطی را در نمونه های مختلف، من جمله هوا، انواع آب، دودکش کارخانجات و معادن، خاک ها، گیاهان، محصولات غذایی و سایر موارد شناسایی و اندازه گیری نمود. این روش همچنین در نرم سازی محلول های مورد استفاده در صنعت نساجی نیز به کار می رود. علاوه بر موارد گفته شده در صنایع دارویی جهت جداسازی و تصفیه داروها، آنزیم ها و همچنین متابولیت های موجود در خون، ادرار و سایر موارد کاربرد دارد.

کروماتوگرافی تبادل یونی در مراحل مختلف تولید دارو مانند توسعه و کنترل کیفیت محصول استفاده می‌شود. بررسی بهبود پایداری و خواص انحلال‌پذیری مولکول‌های فعال دارویی، شناسایی سیستم‌هایی با پایداری بالاتر برای حلال‌های آلی، تعیین میزان حل‌شدن دارو با گذشت زمان، تشخیص و تعیین کمیت مواد غیرفعال در فرمولاسیون‌های دارویی و آنالیز و ارزیابی ناخالصی‌ها در مواد و محصولات دارویی از جمله موارد فوق هستند.

 

منابع: احمد امانپور- آزمون سلامت آسا- جهان شیمی

دیگر تجهیزات آزمایشگاهی

کروماتوگرافی گازی (GC)

کروماتوگرافی روشی برای تشخیص اجزاء در ابعاد نانومتری با دقتی در حد و اندازه مولکولی است. اساس کار کروماتوگرافی، جداسازی اجزاء مخلوط با استفاده از سرعت متفاوت حرکت مولکول‌های مختلف (ناشی از تفاوت در میزان برهمکنش آنها با فاز جداکننده) در محیط یکسان و با انرژی اولیه مشابه است.

کروماتوگرافی گازی یکی از متداول‌ترین روش‌های کروماتوگرافی است که از آن برای تعیین خلوص یک نمونه، جداسازی ترکیبات نمونه مخلوط، تعیین میزان هر یک از ترکیبات موجود در یک مخلوط و حتی خالص‌سازی آنها استفاده می‌شود. از این روش در بسیاری از تحقیقات شیمیایی و داروسازی برای آنالیز نمونه‌هایی که قابلیت تبخیر شدن بدون تخریب ساختار را دارند، استفاده می‌شود.

ادامه مطلب »

میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM)

میکروسکوپ‌های الکترونی عبوری ابزارهایی ویژه برای تشخیص ساختار و مورفولوژی مواد هستند که مطالعات ریزساختاری مواد با توان تفکیک کمتر از یک نانومتر و بزرگنمایی هزار تا یک میلیون برابر را امکان‌پذیر می‌سازند. این میکروسکوپ‌ها همچنین به منظور مطالعات ساختارهای بلور، تقارن، جهت‌گیری و نقائص بلوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. این موارد سبب شده است که TEM امروزه به عنوان یک ابزار بسیار مهم در بسیاری از تحقیقات پیشرفته فیزیک، شیمی، بلورشناسی، زیست‌شناسی، متالورژی و غیره به کار می‌رود.

ادامه مطلب »

میکروسکوپ فلورسانس (MF)

تصویربرداری فلورسانس یک روش پرکاربرد در مطالعات سلولی است که به پایش فرآیندهای سلولی و عملکرد داروها در موجودات زنده کمک می کند. در میکروسکوپ فلورسانس از فلورسانت به جای پراکندگی، جذب یا بازتابش نور برای مطالعه خواص نمونه های زیستی یا غیر زیستی استفاده می شود. بررسی نمونه‌ها در این میکروسکوپ‌ با استفاده از نشاندار کردن بخش‌هایی از نمونه با رنگ‌های فلورسانس انجام می‌شود. به‌طور کلی از میکروسکوپ‌های فلورسانس برای تصویربرداری از اجزای ساختاری نمونه‌های کوچک مانند سلول، انجام مطالعات زیست‌پذیری در مورد جمعیت‌های سلولی، تصویربرداری از مواد ژنتیکی درون سلول DNA و RNA و مشاهده سلول‌های خاص در یک جمعیت بزرگ‌تر با روش‌هایی مانند FISH استفاده می شود.

ادامه مطلب »