کروماتوگرافی یکی از قدرتمندترین و پرکاربردترین تکنیکهای تحلیلی در علوم آزمایشگاهی مدرن است. در اصل، کروماتوگرافی روشی است که مخلوطهای پیچیده را به اجزای جداگانه شان جدا میکند و دانشمندان را قادر میسازد تا ترکیبات خاص را شناسایی، تعیین کمیت و خالص سازی کنند. این تکنیک جداسازی، همه چیز را از توسعه داروسازی گرفته تا آزمایشهای محیطی متحول کرده و ابزاری ضروری در آزمایشگاههای تحلیلی امروزی است. در این بررسی از وبسایت «رسوب آب» در مورد کروماتوگرافی چیست؟ صحبت میکنیم.
کروماتوگرافی چیست؟
کروماتوگرافی یک تکنیک بیوفیزیکی است که اجزای یک مخلوط را برای تجزیه و تحلیل کمی و کیفی جدا، شناسایی و خالص سازی میکند. طیف گستردهای از روشهای کروماتوگرافی از تفاوت در بار، میل ترکیبی، اندازه و سایر خواص برای جداسازی مواد استفاده میکنند. بنابراین، به عنوان یک تکنیک بیوفیزیکی مهم و همچنین یک ابزار جداسازی قدرتمند شناخته میشود که در تمام شاخههای علوم مورد استفاده قرار میگیرد. کروماتوگرافی تنها وسیله جداسازی اجزا از مخلوطهای پیچیده است.
اساس کار کروماتوگرافی چیست؟
درک کروماتوگرافی با دو جزء اساسی آغاز میشود؛ فاز متحرک و فاز ساکن! فاز متحرک که میتواند مایع، گاز یا سیال فوق بحرانی باشد، از میان یا روی فاز ساکن حرکت میکند و مخلوط نمونه را با خود حمل میکند. فاز ساکن، که معمولاً جامد یا مایعی است که روی یک جامد قرار دارد، در جای خود ثابت میماند.
جداسازی به این دلیل رخ میدهد که ترکیبات مختلف در مخلوط، به طور متفاوتی با این دو فاز تعامل دارند. برخی از ترکیبات میل ترکیبی قویتری برای فاز ساکن دارند و کندتر حرکت میکنند، در حالی که برخی دیگر فاز متحرک را ترجیح میدهند و سریعتر حرکت میکنند. این حرکت متفاوت منجر به جداسازی میشود و به دانشمندان اجازه میدهد اجزای منفرد را شناسایی و جمع آوری کنند. این فرآیند به چندین عامل کلیدی زیر متکی است:
- ضریب تفکیک: نحوه توزیع ترکیبات بین فازها
- زمان بازداری: مدت زمانی که ترکیبات طول میکشد تا در سیستم حرکت کنند
- وضوح: میزان جداسازی بین ترکیبات
- گزینش پذیری: توانایی سیستم در تمایز بین ترکیبات مشابه
هدف کروماتوگرافی چیست؟
کروماتوگرافی بخش مهمی از هر استراتژی خالص سازی پروتئین است. تکنیکهای کروماتوگرافی متعدد و مختلف عمدتاً برای خالص سازی و تجزیه و تحلیل پروتئینها استفاده میشوند. آنها را میتوان بر اساس اصل فیزیکی که در فرآیند جداسازی دخیل است، طبقه بندی کرد. نمونههای بارز کروماتوگرافی شامل کروماتوگرافی تبادل یونی، کروماتوگرافی فاز معکوس، کروماتوگرافی اندازه طردی و کروماتوگرافی میل ترکیبی است.
کروماتوگرافی نقش مهمی در صنایع مختلف مانند صنایع دارویی، غذایی و شیمیایی ایفا میکند. به طور کلی، آزمایشگاههای آزمایش محیط زیست میخواهند اجزای مقادیر کمی از آلایندهها مانند بی فنیلهای پلی کلرینه (PCBs) را در روغن زائد شناسایی کنند. علاوه بر این، آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA) روش کروماتوگرافی را برای نظارت بر کیفیت هوا و آزمایش آب آشامیدنی ایجاد میکند.
تاریخچه تکنیک کروماتوگرافی چیست؟
کروماتوگرافی که از کلمات یونانی رنگ (chroma) و نوشتن (graphein) گرفته شده است، در اوایل قرن بیستم توسط گیاه شناس روسی، میخائیل تسوت، ابداع شد. در سال ۱۹۰۱، تسوت روشی را برای جداسازی رنگدانههای گیاهی مانند کلروفیل و کاروتنوئیدها با عبور محلولهای آنها از ستونی پر از کربنات کلسیم ابداع کرد. با حرکت رنگدانهها در ستون، نوارهای رنگی متمایزی تشکیل میشد که باعث شد تسوت اصطلاح کروماتوگرافی را برای توصیف این تکنیک «نوشتن رنگی» ابداع کند. با وجود پتانسیل آن، کار تسوت برای چندین دهه تا حد زیادی ناشناخته ماند، که بخشی از آن به دلیل انتشار محدود و شک و تردید معاصران بود.
این حوزه در دهه ۱۹۴۰، زمانی که شیمیدانان بریتانیایی، آرچر مارتین و ریچارد سینگ، کروماتوگرافی پارتیشن را معرفی کردند، شتاب قابل توجهی گرفت. این تکنیک شامل جداسازی ترکیبات بر اساس توزیع آنها بین دو فاز مایع غیر قابل امتزاج بود و توانایی تجزیه و تحلیل مخلوطهای پیچیده مانند اسیدهای آمینه را افزایش میداد. کار پیشگامانه آنها جایزه نوبل شیمی را در سال ۱۹۵۲ برای آنها به ارمغان آورد و پایه و اساس نوآوریهای بعدی، از جمله کروماتوگرافی کاغذی و کروماتوگرافی گاز-مایع را بنا نهاد.
پیشرفتها با توسعه کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) در دهه ۱۹۶۰ ادامه یافت که از سیستمهای فشار بالا برای بهبود کارایی و سرعت جداسازی استفاده میکرد. این تکامل، کاربرد کروماتوگرافی را در رشتههای مختلف علمی گسترش داد و امکان تجزیه و تحلیل دقیق مواد پیچیده بیولوژیکی و شیمیایی را فراهم کرد. امروزه، کروماتوگرافی همچنان ابزاری ضروری در تحقیقات و صنعت است که جداسازی، شناسایی و تعیین مقدار اجزای موجود در مخلوطهای متنوع را تسهیل میکند.
اجزای دستگاه کروماتوگرافی چیست؟
یک دستگاه کروماتوگرافی شامل چندین جزء کلیدی است که برای جداسازی و تجزیه و تحلیل مخلوطها با هم کار میکنند. این اجزا عبارتند از:
- مخزن فاز متحرک: حلال (مایع یا گاز) را که نمونه را از طریق سیستم منتقل میکند، نگه میدارد.
- پمپ: فاز متحرک را با سرعت جریان کنترل شده از طریق سیستم هدایت میکند، که در تکنیکهایی مانند کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) ضروری است.
- سیستم تزریق یا معرفی نمونه: نمونه را به جریان فاز متحرک وارد میکند.
- ستون کروماتوگرافی: شامل فاز ساکن است که در آن جداسازی اجزای نمونه بر اساس تعاملات آنها با فازهای ساکن و متحرک انجام میشود.
- دتکتور: اجزای جدا شده را هنگام خروج از ستون شناسایی و تعیین مقدار میکند.
- سیستم جمع آوری داده ها: سیگنالها را از آشکارساز جمع آوری و پردازش میکند و کروماتوگرامهایی را برای تجزیه و تحلیل تولید میکند.
- جمع کننده کسر (اختیاری): اجزای جدا شده را برای تجزیه و تحلیل یا استفاده بیشتر جمع آوری میکند.
مزایای کروماتوگرافی چیست؟
کروماتوگرافی مدرن مزایای متعددی نسبت به تکنیکهای جداسازی سنتی دارد. این مازایا عبارتند از:
- وضوح بالا: توانایی جداسازی مخلوطهای پیچیده با اجزای مشابه
- قابلیت اتوماسیون: کاهش مداخله دستی و خطای انسانی
- تکرارپذیری: نتایج ثابت در چندین آنالیز
- آنالیز کمی: اندازه گیری دقیق غلظت اجزا
- بازیابی نمونه: آنالیز غیرمخرب در بسیاری از کاربردها
- مقیاس پذیری: قابل اجرا از مقیاسهای تحلیلی تا مقدماتی
کلام آخر
کروماتوگرافی چیست؟ این روش یک تکنیک بیوفیزیکی است که اجزای یک مخلوط را برای تجزیه و تحلیل کمی و کیفی جدا، شناسایی و خالص سازی میکند. کروماتوگرافی بر این اصل استوار است که مولکولهای موجود در مخلوط به جامد یا روی سطح اعمال میشوند و فاز پایدار هنگام کار با کمک یک فاز متحرک از یکدیگر جدا میشود. علاوه بر این، کروماتوگرافی نقش حیاتی در صنایع مختلف مانند صنایع دارویی، غذایی و شیمیایی ایفا میکند.