Ionenaustauschchromatographie

Die Ionenaustauschchromatographie (IEX) dient der Trennung und Analyse von geladenen bzw. ionisierbaren Molekülen. Es wird zwischen Anionen- und Kationenaustauscher unterschieden, des Weiteren zwischen starken und schwachen Austauschern.

 

  • SAX: starker Anionaustauscher (Strong Anion Exchanger)
  • WAX: schwacher Anionaustauscher (Weak Anion Exchanger)
  • SCX: starker Kationaustauscher (Strong Cation Exchanger)
  • WCX: schwacher Kationaustauscher (Weak Cation Exchanger)

     

Die Ionenaustauschchromatographie wird häufig als Biotrenntechnik für Proteine und Antikörper verwendet. Proteine werden dabei nach ihrer Netto- oder Oberflächenladung getrennt, die abhängig ist von dem pH-Wert und der Ionenstärke der mobilen Phase. Weitere Anwendungsgebiete sind Oligonucleotide, Zucker, RNA- und DNA-Moleküle und weiteres mehr.

Die Ionenchromatographie und die Ionenausschlusschromatographie sind zwei Spezialfälle der Ionenaustauschchromatographie mit eigenen Säulentechnologien für spezifische Anwendungen.

Grundlagen

Eine Elutionsreihenfolge ist für die Ionenaustauschchromatographie (IEX) oft schwer vorhersagbar, weil die Elution bzw. Retention von Molekülen von vielen Parametern abhängig ist. Wichtige Größen sind dabei unter Anderem der Typ des  verwendeten Ionentauschers, der pH-Wert, die Ionenstärke und die Art des Gegenions der mobilen Phase, sowie die elektronischen Eigenschaften der Analyten.

Die Oberfläche der stationären Phasen tragen ionische Gruppen, die nach außen hin durch bewegliche Gegenionen der mobilen Phase neutralisiert werden.

Die Analytmoleküle konkurrieren untereinander und mit den vorhandenen Gegenionen der mobilen Phase um einen Platz an der Oberfläche der stationären Phase. Stärker geladene Analytmoleküle werden in der Regel auch stärker retadiert als solche, die nur schwache Ladungen aufweisen oder neutral sind.

Anionenaustauscher tragen auf der Oberfläche positive Ladungen, z. B. quarternäre oder primäre Ammoniumgruppen, um Anionen zu binden. Kationenaustauscher tragen demnach negative Ladungen an der Oberfläche,
z. B. Sulfonate oder Carboxylate, um Kationen zu binden (Beispiele siehe Abbildung).

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