Die Chromatographiegeräte und Gaschromatographie- ​​Probenvor​bereitungs​ und Einführsysteme (GC) von Teledyne LABS bieten bewährte, innovative Lösungen für Ihre Chromatographieanforderungen.

Für die Aufbereitung und Zuführung von Gaschromatographie-Proben (GC) liefern unsere Reinigungs- und Auffangkonzentratoren (Purge and Trap) und Autosampler konsistente, genaue Ergebnisse bei der Untersuchung flüchtiger organischer Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOC) in Trinkwasser-, Abwasser- und Bodenproben, die alle Methodenrichtlinien der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde erfüllen.

Geräte und Zubehör für die Flash- und präparative Fluidchromatographie reinigen organische Verbindungen in Normalphasen- und Umkehrphasen-Trennverfahren sowie Proteine, Peptide und andere Biopolymere.

Anwendungen der Chromatographie

Gaschromatographie (Gas Chromatography, GC) und Fluidchromatographie (Liquid Chromatography, LC) sind für Forschung, Entwicklung und Fertigung im Labor unverzichtbar. Chromatographiesysteme gewährleisten, dass Wasser-, Abwasser- und Bodenproben den geltenden lokalen und staatlichen Vorschriften entsprechen. Wo wird die Chromatographie zur Unterstützung der Reinigung eingesetzt? Die Chromatographie ist in vielen Industriezweigen zu finden, z. B. in der Umwelt- und Pharmaindustrie sowie in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.

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Chromatographiesysteme: Präparative vs. analytische Techniken

Die Chromatographie spielt eine wesentliche Rolle in der analytischen und präparativen Chemie und dient unterschiedlichen Zwecken.

Analytische Chromatographie: Identifizierung und Quantifizierung von Komponenten

Analytische Chromatografiesysteme trennen und identifizieren die Bestandteile eines Gemischs. Diese Methode wird gerne in der Qualitätskontrolle, der diagnostischen Analyse und der Forschung eingesetzt. Mit Hilfe der analytischen Chromatographie können Wissenschaftler das Vorhandensein und die Menge von Substanzen in einer Probe feststellen, was präzise Messungen und aufschlussreiche Schlussfolgerungen erlaubt.

Präparative Chromatographie: Reinigen für die praktische Anwendung

Präparative Chromatographiesysteme sind für die Reinigung und Gewinnung großer Mengen einer bestimmten Verbindung aus einem Gemisch konzipiert. Das Hauptziel der präparativen Chromatographie besteht darin, ausreichende Mengen der gewünschten Substanzen für praktische Anwendungen zu isolieren und zu sammeln. Im Gegensatz zur analytischen Chromatographie geht die präparative Chromatographie über die Identifizierung oder Quantifizierung hinaus und konzentriert sich auf die Gewinnung gereinigter Verbindungen für die weitere Verwendung.

Sowohl analytische als auch präparative Chromatographiesysteme basieren auf der Trennung von Verbindungen anhand ihrer Wechselwirkungen mit stationären und mobilen Phasen, unterscheiden sich jedoch in ihren Zielen und Anwendungsbereichen. Die analytische Chromatographie gibt Aufschluss über die Zusammensetzung von Gemischen und trägt so zum Verständnis und zur Analyse bei, während die präparative Chromatographie Verbindungen für den konkreten Gebrauch aufbereitet und dabei den Schwerpunkt auf Reinigung und Isolierung legt.​

Häufig gestellte Fragen

Was versteht man unter Chromatographie und wie wird sie eingesetzt? Welche drei Arten der Chromatographie gibt es?

Die Chromatographie wurde im Jahr 1900 von einem Botaniker namens Mikhail Tsvet erfunden, um Pflanzenpigmente zu trennen. Da es sich hierbei um farbige Verbindungen handelt, prägte Tsvet den Begriff „Chromatographie“ aus „Chroma“, was „Farbe“ bedeutet, und „Grafie“, was „schreiben“ bedeutet. Genau wie heute umfasste seine Methode eine feste Phase (stationäre Phase) und eine flüssige Phase (mobile Phase). Während seine Methode mit Hilfe der Kapillarwirkung funktionierte, gibt es heute eine Reihe von chromatographischen Methoden, darunter die Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie und noch andere.

Chromatographie ist eine chemische Analyse- oder Reinigungstechnik, die komplexe Gemische (in fester oder flüssiger Form) in verschiedene Bestandteile trennt. Es gibt eine Reihe verschiedener chromatographischer Trennverfahren, die jedoch alle auf denselben Grundprinzipien beruhen: Dabei wird ein sogenanntes Laufmittel, das als mobile Phase bezeichnet wird, aufgrund seiner Fähigkeit, sich durch eine feste stationäre Phase zu bewegen, verwendet. Die mobile Phase kann entweder eine Flüssigkeit, ein überkritisches Fluid (in der Regel Kohlendioxid) oder ein Inertgas sein, während die stationäre Phase eine feste Phase oder eine auf eine feste Phase aufgebrachte flüssige Phase ist. Die mobile Phase bewegt sich über eine stationäre Phase (in der Regel Kieselgel) und trennt die Verbindungen anhand der Affinität der Moleküle jeder Komponente zur mobilen und stationären Phase in ihre verschiedenen Bestandteile. Die unterschiedliche Masse der Moleküle und ihre Neigung, an der Chromatographiematrix (stationäre Phase) anzuhaften, bewirkt, dass die Verbindungen in der Papierchromatographie auf dem Papier oder in automatisierten Formen der Chromatographie in einer Säule mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten wandern.

Welche drei Arten der Chromatographie gibt es?

Chemiker wählen die stationäre und mobile Phase entsprechend der zu analysierenden Probe aus. Für die mobile Phase werden verschiedene Laufmittel (polares oder unpolares Laufmittel) verwendet. Die stationäre Phase in der Dünnschichtchromatographie (Thin Layer Chromatography, TLC) kann Chromatographie-Filterpapier oder, in den meisten Fällen, auf eine Glasplatte aufgetragenes Kieselgel sein. Die mobile Phase wird durch Kapillarwirkung auf das Papier oder den Objektträger gezogen.

Über TLC hinaus verwenden moderne Labore heute weitaus präzisere automatisierte Chromatographiesysteme, die es ermöglichen, die einzelnen Bestandteile einer Probe mithilfe eines UV-Detektors, eines Massenspektrometers oder einer anderen Methode und eines Fraktionssammlers in separate Phiolen aufzuteilen.

Bei der Säulenchromatographie trägt der Chemiker eine Probe auf eine Glassäule oder eine Edelstahlsäule auf, die mit Kieselgel oder einem anderen Material gefüllt ist (die stationäre Phase). Die RediSep®-Einmalsäulen von Teledyne ISCO für die Flash-Chromatographie sind präzisionsgepackt und gewährleisten eine hohe Auflösung und Reproduzierbarkeit. Es gibt sie in verschiedenen Größen. 

Bei der Flash-Chromatographie wird die mobile Phase mithilfe einer Laufmittelpumpe durch die stationäre Phase gepresst. Die Flash-Methode ist eine weit verbreitete Technik zur Reinigung von pharmazeutischen Zwischenprodukten sowie von organischen Endprodukten. Auch wird sie häufig in der Naturstoffforschung eingesetzt.

Weitere technologische Fortschritte umfassen die Gaschromatographie, (Gas Chromatography, GC), die überkritische Fluidchromatographie (Supercritical Fluid Chromatography, SFC) und die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie​ (High-Performance Liquid Chromatography, HPLC). Sie unterscheiden sich von der Flash-Chromatographie hinsichtlich der verwendeten Laufmittel, der Partikelgröße der stationären Phase und des verwendeten Drucks. Bei der HPLC und SFC wird die mobile Phase unter höherem Druck als bei der Flash-Chromatographie durch die stationäre Phase geleitet. Dies, zusammen mit der Verwendung kleinerer Partikel für die stationäre Phase in der Säule, verleiht der HPLC und SFC eine ausgezeichnete Auflösung, um zwischen Verbindungen zu unterscheiden und reinere Ergebnisse zu eluieren.

Bei der superkritischen Fluidchromatographie (SFC)​, wird in der Regel superkritisches Kohlendioxid als mobile Phase verwendet. Kohlendioxid ist normalerweise ein Gas (Menschen und Tiere atmen es aus), und wenn es bei einer bestimmten Temperatur unter hohem Druck steht, wird das CO₂ überkritisch, sodass kein Unterschied mehr zwischen dem gasförmigen und dem flüssigen Zustand feststellbar ist. Dies ermöglicht höhere Durchflussraten, verkürzt die Reinigungszeit und führt zu einer Fraktion, in der ein Großteil der mobilen Phase verschwindet, da das CO₂ bei Rückkehr zum atmosphärischen Druck verdampft, was die Verdampfungszeit erheblich verkürzt.​

Die HPLC wird in analytische und präparative Chromatographie unterteilt. Flash- und Präparative HPLC ​werden zur Reinigung großer Probenmengen eingesetzt. Bei der analytischen HPLC besteht das Ziel darin, eine möglichst hohe Auflösung zu erreichen, um jede einzelne Verbindung in der Probe beobachten zu können.

Wann sollten Sie die Chromatographie einsetzen?

Die Chromatographie wird zur chemischen Analyse oder Reinigung durch Trennung verschiedener Bestandteile einer Verbindung oder zur Herstellung von Arzneimitteln, anderen Produkten und Präparaten eingesetzt. Die TLC, Flash, SFC und HPLC werden jeweils für unterschiedliche Zwecke eingesetzt und bieten jeweils spezielle Vorteile und ideale Anwendungsfälle.

Was versteht man unter „Purge and Trap“ und wie wird dabei vorgegangen?

Purge and Trap ist eine Probenaufbereitungs-/-einführungstechnik für die Gaschromatographie- Massenspektrometrie (Gas Chromatography Mass Spectrometry, GCMS). Wasser- und Bodenproben können in der GCMS nicht direkt zur Analyse flüchtiger organischer Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOC) injiziert werden, daher muss eine Technik wie Purge and Trap verwendet werden.

​Bei Purge and Trap wird ein Inertgas (He/N₂) verwendet, um die VOCs aus den Wasser-/Bodenproben zu entfernen. Die VOC werden in eine Adsorptionsfalle geleitet, wo sie konzentriert und zurückgehalten werden. Die Adsorptionsfalle wird dann erhitzt (desorbiert), so dass die VOC freigesetzt und zur Trennung und zum Nachweis in das GCMS überführt werden können. 

Was sind die wichtigsten „Purge and Trap“-Methoden?

Bei vielen Trinkwasser-, Abwasser- und Bodenmethoden ist die Verwendung von Purge and Trap für die Probenaufbereitung und die Einführung in das GC/GCMS vorgeschrieben. Die Methoden für Trinkwasser umfassen die USEPA-Serien 524 und 624, während die Methoden für Abwasser und Boden in der USEPA 8260 beschrieben sind.

Was sind übliche flüchtige organische Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOCs)?

Desinfektionsnebenprodukte aus der Chlorbehandlung, Benzin (bestehend aus vielen flüchtigen Verbindungen), Ethanol (Bier), Aceton (Nagellackentferner), Waschbenzin (Farbverdünner) und Hexan (Klebstoffe).​