کروماتوگرافی تبادلی چیست؟
شاید از خود بپرسید کروماتوگرافی تبادلی چیست؟ کروماتوگرافی تبادلی IEX تکنیکی است که معمولاً در خالص‌سازی مولکول‌های زیستی استفاده می‌شود. این شامل جداسازی مولکول ها بر اساس بار آنها است. به صورت کلی کروماتوگرافی تباد یونی به فرآیندی گفته می شود که امکان جداسازی یون ها و مولکول های قطبی را بر اساس میل آنها به رزین های یونی فراهم می کند. در این فرآیند می توان از دو نوع رزین یعنی رزین های کاتیونی و آنیونی استفاده نمود.
رزین های کاتیونی دارای گروهی با بار منفی هستند. این نوع رزین ها کاتیون‌های دارای بار مثبت را جذب می‌کنند. به این نوع از رزین ها رزین تبادل یونی اسیدی نیز گفته می‌شود، زیرا بارهای منفی آنها ناشی از یونیزه شدن گروه اسیدی است.
رزین های آنیونی دارای گروه هایی با بار مثبت هستند.این نوع رزین ها آنیون های دارای بار منفی را جذب می کنند. به این مواد «تبادل یونی پایه» نیز می گویند.
کروماتوگرافی تبادل یونی اغلب به شکل کروماتوگرافی ستونی انجام می شود. با این حال، روش های کروماتوگرافی لایه نازک نیز وجود دارد که اساساً بر اساس اصل تبادل یونی کار می کنند.
انتخاب رزین در کروماتوگرافی تبادل یونی
رزین های تبادل یونی دارای گروه های عاملی با بار مثبت یا منفی هستند که به صورت کووالانسی به یک ماتریس جامد مرتبط هستند. ماتریس ها معمولاً از سلولز، پلی استایرن، آگارز و پلی آکریل آمید ساخته می شوند. برخی از عوامل موثر بر انتخاب رزین عبارتند از: نوع رزین آنیونی یا کاتیونی، سرعت جریان، رزین یونی ضعیف یا قوی، اندازه ذرات رزین و ظرفیت اتصال. پایداری پروتئین مورد نظر انتخاب یک آنیون یا رزین کاتیونی را تعیین می کند ، اگر پایداری نگران کننده نباشد، می توان از هر یک از مبدل ها استفاده کرد.
کروماتوگرافی تبادل یونی چگونه کار می کند؟
بار خالص سطحی پروتئین ها با توجه به pH اطراف متفاوت است. pH که در آن یک پروتئین بار خالص ندارد، نقطه ایزوالکتریک (pI) نامیده می شود. در بالای نقطه ایزوالکتریک (pI)، یک پروتئین به یک مبدل آنیونی با بار مثبت متصل می شود. در زیر pI خود، یک پروتئین به یک مبدل کاتیونی با بار منفی متصل می شود.
پروتئین ها با بارگذاری روی ستونی با قدرت یونی پایین، متصل می شوند. سپس شرایط تغییر داده می شود تا مواد متصل به طور متفاوتی دفع شوند. شستشو معمولا با افزایش غلظت نمک یا تغییر pH در یک گرادیان انجام می شود.
کاربردهای کروماتوگرافی تبادل یونی
کروماتوگرافی تبادل یونی یک ابزار قدرتمند و حیاتی برای شیمیدانان تحلیلی دارویی است. پس در داروسازی دارای کاربرد چشم گیری می باشد.
کروماتوگرافی تبادل یونی برای تخمین و جداسازی مولکول‌هایی با بارها یا یون‌های مختلف که شامل پروتئین‌ها، اسیدهای آمینه، ویتامین‌ها، کربوهیدرات‌ها، آنزیم‌ها و غیره است به تنهایی یا همراه با سایر تکنیک‌های کروماتوگرافی استفاده می‌شود.
برای جداسازی و خالص سازی مولکول های آلی از منابع طبیعی کاربرد دارد.
مولکول های مختلف با ظرفیت بالا نیز مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند.
مولکول های مورد نظر در سطوح بالا خالص می شوند.
با هزینه کم، تکنیک کروماتوگرافی تبادل یونی برای انتقال به مقیاس های تولیدی قابل استفاده است.
محصولات طبیعی غیر حلال قابل استخراج را می توان پیگیری کرد.
نقش مهمی در کشف داروهای مدرن برای جداسازی محصولات طبیعی دارد.
سوالات متداول
سوالات متداولچه زمانی از تبادل کاتیون در مقابل آنیون استفاده کنیم؟
تبادل آنیون و تبادل کاتیونی برای جداسازی یون از نمونه استفاده می شود. اساساً زمانی که فاز ساکن دارای بار مثبت و مولکول های دارای بار منفی برای جذب به فاز بار می شوند، از روش تبادل آنیونی استفاده می شود.
از سوی دیگر، فرآیند تبادل کاتیونی زمانی استفاده می شود که عمدتاً مولکول ها دارای بار مثبت هستند.
۲. چگونه تبادل کاتیون در مقابل آنیون را به خاطر بسپارم؟
یون های دارای بار منفی به عنوان آنیون و یون های دارای بار مثبت کاتیون شناخته می شوند. این بدان معناست که آنیون ها دارای دو n برای بارهای منفی و کاتیون ها یک “t” دارند درست مانند علامت مثبت برای بارهای مثبت.
روش تبادل کاتیونی به مولکول های دارای بار مثبت و روش تبادل آنیونی مولکول های دارای بار منفی را متصل می کند. به این ترتیب، تبادل کاتیونی در مقابل تبادل آنیون را به یاد می آورم.
۳. چه زمانی از تبادل آنیون در مقابل تبادل کاتیونی استفاده می کنید؟
اگر در مقدار pI بالاتر از pH پایدار باشد، از روش تبادل کاتیونی استفاده می شود. از طرف دیگر، اگر در مقدار pI زیر pH پایدار باشد، می توان از روش تبادل آنیون استفاده کرد.
برای مطالعه بیشترمباحث رزین تبادل یونی می توانید از صفحه زیر دیدن کنید.