Organische Größenausschluss SEC/GPC

Die organische Gel-Permeationschromatographie (GPC), auch als Größenausschlusschromatographie (Size Exclusion Chromatography, SEC) für organische Lösungsmittel bekannt, ist ein chromatographisches Verfahren, bei dem Polymere und andere makromolekularen Verbindungen in einem organischen Lösungsmittel nach der Größe und Struktur getrennt werden. Im Gegensatz zur wässrigen SEC, bei der die Analyse in einem wässrigen Medium durchgeführt wird, nutzt die organische GPC organische Lösungsmittel als mobile Phase. Dies ist besonders vorteilhaft für die Analyse von Polymeren, die in Wasser unlöslich sind, aber in organischen Lösungsmitteln wie Tetrahydrofuran (THF), Chloroform oder Dimethylformamid (DMF) gelöst werden können. Die organische GPC ist unerlässlich für die Charakterisierung neuer Polymere und die Optimierung von Polymerisationsprozessen. Sie liefert wichtige Einblicke in die Polymerchemie und unterstützt die Entwicklung von Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften für Anwendungen in der Medizin, der Verpackungsindustrie, der Elektronik und vielen anderen Bereichen.

 

Lesen Sie theoretische Grundlagen der GPC auf dieser Seite und finden Sie Tipps zur Auswahl der passenden GPC-Säule sowie zur Handhabung und Anwendung. Als Hersteller von GPC-Bulkmaterialien und GPC-Säulen stehen wir Ihnen gerne mit unserem Hersteller-Know-How zur Seite.

Grundlagen

Stationäre Phasen der GPC/SEC

Als stationäre Phase kommen meist Polystyrol-Dinvinylbenzol (PS-DVB) Copolymere zum Einsatz. Diese Copolymere zeigen von Grund auf eine sehr geringe bis keine Absorption von Analyten und kommen so ohne weitere Funktionalisierung aus. Für die Verwendung mit Lichtstreuungsdetektoren (engl. Light Scattering Detectors) wird das Polystyrol-Dinvinylbenzol Copolymer oft nachbehandelt, um störende Peaks zu verringern.

Mobile Phasen der GPC/SEC

Bei der Gel-Permeations-Chromatographie (GPC) werden organische mobile Phasen verwendet, die unpolare Polymere (Kunststoffe) lösen können. Dabei dient Tetrahydrofuran (THF) als ein Standardlösungsmittel. Es können auch weitere Lösungsmittel wie Chloroform oder Dimethylformamid (DMF) eingesetzt werden. Bei der Umstellung des Lösungsmittels muss jedoch auf das Quellverhalten der PS-DVB Polymere geachtet werden.

Detektoren der GPC/SEC

Für die Gel-Permeations-Chromatographie können prinzipiell die gleichen Detektoren wie in der HPLC verwendet werden. Besonders eigenen sich dabei UV- und RI-Detektoren. Um spezifische Molekül- und Strukturinformationen der Analyten zu erhalten, kommen bei der Polymeranalytik auch Lichtstreu- und Viskositätsdetektoren zum Einsatz. Wenn die SEC mit Lichtstreuung, Viskosimeter und Konzentrationsdetektoren kombiniert wird (als Dreifachdetektion bekannt), kann sie das absolute Molekulargewicht, die Molekulargröße und die intrinsische Viskosität berechnen sowie Informationen zur makromolekularen Struktur, Konformation, Aggregation und Verzweigung liefern. Als Weiterentwicklung zur Lichstreuung (Light Scattering) sind Mehrwinkellichstreuungsdetektoren (Multi Angle Light Scattering Detector, MALS) erhältlich. Mit diesen MALS-Detektoren können direkt absolute Molekulargewichte einer Probe bestimmt werden.

Referenzmaterialien für GPC/SEC

Bei der Verwendung von Referenzmaterialien mit bekannter Molekülgröße und Molmassenverteilung kann das GPC-System kalibriert werden, um eine präzise Analyse der Molekulargewichte und der molekularen Größenverteilung in einer Probe zu ermöglichen. Kalibrierstandards sind essenziell, um die Leistung der GPC-Anlage regelmäßig zu überprüfen und sicherzustellen, dass die Ergebnisse über die Zeit hinweg konsistent und zuverlässig sind. Diese Standards unterstützen zudem bei der Optimierung von Trennbedingungen und der Verbesserung der analytischen Genauigkeit, was sie zu einem kritischen Bestandteil qualitativ hochwertiger GPC-Analysen macht. MZ-Analysentechnhik GmbH bietet Ihnen ein breites Spektrum unterschiedlicher SEC-Referenzmaterialien von Herstellern wie Sigma Aldrich, Tosoh, Shodex oder Waters an.

Säulen für die SEC/GPC

Für die Auswahl einer geeigneten Säule, sollten zuerst einige grundlegende Fragestellungen geklärt sein.

 

1. Wie ist die Polarität des Analyten beschaffen und welche Lösungsmittel sind dafür geeignet?

Die Gel-Permeations-Chromatographie (GPC) ist für unpolare Polymere (Kunststoffe) geeignet. Dabei dienen Styrol-Divinylbenzol-Copolymere (PS/DVB) meist als stationäre Phase. Für sehr polare Biomoleküle, wie Proteine oder Antikörper, werden oft rein wässrige Puffer als Eluenten verwendet. Für die Analyse dieser wasserlösliche Polymere kommt die Gel-Filtrations-Chromatographie zum Einsatz

 

2. Wie groß ist das Molekulargewicht meines Analyten?

Das Molekulargewicht des Analyten bzw. dessen Größe im Lösungsmittel entscheidet über die Porengröße der stationären Phase. Die absoluten Porengrößen erstrecken sich von etwa 25 bis 30.000 Å, wodurch ein Molekulargewichtsbereich von etwa 100 bis > 20.000.000 Dalton abgedeckt wird. Für Proben mit stark unterschiedlichen Molmassen können entweder mehrere Säulen unterschiedlicher Porenweite hintereinander geschaltet werden oder es werden Säulen verwendet, die Teilchen unterschiedlicher Porengröße enthalten. Diese sind oft mit den Bezeichnungen "linear", "Mixed-Gel" oder "Multipore-Gel" gekennzeichnet.

Mit Hilfe der meist sehr umfangreichen Kalibrierungsdaten der Hersteller, lassen sich in vielen Fällen geeignete Porenweiten problemlos ermitteln.

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