11.21 : Ionenuitwisselingschromatografie

Ionenuitwisselingschromatografie, of IEC, is een techniek voor het scheiden van ionen op basis van hun affiniteit voor de stationaire fase. De stationaire fase is een vernet polymeerhars met covalent gebonden ionische functionele groepen. De functionele groepen kunnen positief geladen zijn (kationenwisselaars) of negatief geladen (anionenwisselaars). Een kationenwisselaar bestaat uit een polymeer anion en actieve kationen, terwijl een anionenwisselaar een polymeer kation is met actieve anionen. De keuze van de stationaire fase hangt af van de aard van de analyten en de gewenste scheiding.

De mobiele fase, doorgaans een waterige buffer, stroomt door de stationaire fase en de pH van de buffer speelt een cruciale rol bij het bepalen van de retentietijd van de opgeloste stoffen. Van de equilibratie tot de wasstappen wordt de pH geselecteerd om het type ionenwisselaar te beïnvloeden dat wordt gebruikt en de mate van bindingsaffiniteit van de analyt aan de wisselaar. Hoe groter het verschil tussen het isoelektrische punt (pI) van de analyt en de pH van de buffer, hoe sterker de doelsoort zich aan de stationaire fase bindt. Door de pH aan te passen, kunnen de ionische interacties tussen de analyten en de stationaire fase worden gecontroleerd, wat leidt tot hun differentiële elutie.

Er kunnen bepaalde uitdagingen ontstaan ​​wanneer analyten vergelijkbare ladingen hebben onder de gegeven pH-omstandigheden, wat leidt tot een slechte resolutie. Bovendien kunnen hoge ionenconcentraties in de mobiele fase bijdragen aan een hoge achtergrondgeleiding, wat de detectie verstoort. Eén oplossing is het gebruik van een ionenonderdrukkerkolom om storende ionen uit de mobiele fase te verwijderen.

De selectiviteit van IEC wordt bepaald door het type uitwisselingslocatie dat wordt gebruikt, sterk of zwak, en de mate van crosslinking in de hars. Sterke uitwisselingslocaties hebben een hogere affiniteit voor ionen en zorgen voor sterkere interacties, wat resulteert in selectievere scheidingen. Bovendien beïnvloedt de mate van crosslinking de porositeit en permeabiliteit van de hars, wat op zijn beurt de scheidingsefficiëntie beïnvloedt.

Harsen moeten voldoen aan specifieke vereisten, zoals verwaarloosbare oplosbaarheid, ionendiffusiesnelheid, chemische stabiliteit en hogere dichtheid dan water wanneer gezwollen. Detectiemethoden omvatten UV/Vis-absorptie of indirecte detectie als opgeloste stoffen niet absorberen in het UV/Vis-bereik.

IEC heeft brede toepassingen in wateranalyse, biochemie, eiwitzuivering en de analyse van verschillende verbindingen zoals aminozuren, nucleotiden en farmaceutica. Het maakt de scheiding van geladen analyten mogelijk op basis van hun affiniteit voor de stationaire fase, wat een krachtig hulpmiddel biedt voor het zuiveren, analyseren en karakteriseren van complexe mengsels.