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Ligandenaustauschchromatographie
Die Ligandenaustauschchromatographie ist eine spezialisierte Form der Chromatographie, die auf der Wechselwirkung zwischen einem Metallion, das an die stationäre Phase gebunden ist, und den Analyten, die mit diesem Metallion komplexieren können, basiert. Diese Technik wird hauptsächlich zur Trennung und Analyse von Enantiomeren sowie zur Trennung von Molekülen genutzt, die in der Lage sind, mit dem Metallion stabile Komplexe zu bilden, wie bestimmte Aminosäuren, Peptide, Nukleotide und Kohlenhydrate.
Ein bedeutender Vorteil der Ligandenaustauschchromatographie ist ihre hohe Enantioselektivität, die sie besonders wertvoll für die chirale Trennung macht, eine kritische Anforderung in der pharmazeutischen Industrie. Durch die Möglichkeit, optische Isomere effektiv zu trennen, unterstützt diese Methode die Entwicklung und Qualitätskontrolle von Arzneimitteln, indem sie sicherstellt, dass das therapeutisch wirksame Enantiomer von potenziell schädlichen Isomeren getrennt wird. Darüber hinaus bietet die Ligandenaustauschchromatographie eine ausgezeichnete Selektivität und Empfindlichkeit für die Trennung und Analyse von Biomolekülen und Metallionen-komplexierenden Verbindungen, was sie zu einem wertvollen Werkzeug in der biochemischen Forschung, Umweltanalytik und Lebensmittelchemie macht.
Technische Daten
Grundlagen
Die Ligandenaustauschchromatographie ist vor allem für die Analytk von Zuckern von entscheidender Bedeutung. Auf der Oberfläche der stationären Phase sind Sulfonatgruppen gebunden, die nach außen hin mit unterschiedlichen Metallionen neutralisiert sind. Diese Metallsulfonate können mit den Hydroxylgruppen der Zuckermoleküle Komplexe bilden. Diese Komplexe weisen je nach Art und Anzahl der beteiligten Hydroxylgruppen und in Abhängigkeit vom Metallion unterschiedliche Stabilitäten auf. Die zu trennenden Saccharide werden somit verschieden stark von der stationären Phase zurückgehalten und somit zu unterschiedlichen Zeiten eluiert.
In Abbildung 1a sind drei Hydroxylgruppen an der Ausbildung eines Komplexes beteiligt. In Abbildung 1b können aufgrund der räumlichen Anordnung der Hydroxylgruppen im Zuckermolekül nur zwei OH-Gruppen an der Komplexbildung teilnehmen. Somit ist die Wechselwirkung des Zuckermoleküls mit der stationären Phase bei (a) größer als für (b).
Der Ligandenaustauschmechanismus (LEX) wird oft im Dualmodus mit der Größenausschluss– (SEC) oder der Hydrophilen Interaktionschromatographie (HILIC) betrieben. Für die Kombination aus LEX und SEC wird lediglich Wasser als mobile Phase verwendet; für LEX und HILIC Gemische aus Acetonitril und Wasser.
Wie wähle ich die richtige Ligandenaustausch-Säule aus?
Da die mobile Phase aus reinem Wasser besteht, ist eine Selektivitätsänderung über die mobile Phase nicht realisierbar. Daher ist die Wahl der richtigen Säule entscheidend für eine gute Trennung. Auch die Modifizierung basiert immer auf sulfonierten Polymeren, wobei das Gegenion eine Vielzahl an Kationen sein kann. Das Hauptaugenmerk sollte also auf dem Gegenion und zusätzlich auf der Quervernetzung des Polymers liegen.
Die Standard Quervernetzung bei Polymeren für die Ligandenaustauschchromatographie beträgt 8%. Wird die Quervernetzung reduziert, vergrößern sich die Poren und dies erhöht tendenziell die Auflösung. Jedoch führt eine geringere Quervernetzung auch zu einer geringeren Druckstabilität und somit zu geringeren Flussraten und längeren Laufzeiten.
Neben der Quervernetzung ist die Wahl des Gegenions der wichtigste Parameter für Ligandenaustausch-Säulen. Typische Gegenionen sind Natrium, Calcium, Blei und Kalium. Jedes Gegenion zeigt andere Wechselwirkungen mit verschiedenen Analyten und beeinflusst dadurch die Auflösung. Alle Hersteller von Ligandenaustausch-Säulen haben Retentionstabellen, in denen die Retention von Standard Zuckern und Zuckeralkoholen aufgeführt ist. Somit richtet sich die Wahl des richtigen Gegenions nach der gewünschten Applikation. Viele Hersteller haben auch einige Applikationen zu typischen Anwendungen, um die Auswahl weiter zu verinfachen. Wir unterstützen Sie gerne bei der Auswahl der richtigen Säule. Kontaktieren Sie uns!
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