İyon Değişim Kromatografisi Genel Bakış (Ion Exchange Chromatography)

İyon Değişim Kromatografisi Nedir?

İyon değişim kromatografisi (IEC), iyonların ve polar moleküllerin iyon değiştiriciye olan afinitelerine göre ayrılması ve belirlenmesi için sıklıkla kullanılan önemli bir analitik tekniktir. Burada,

Durağan faz = Bir reçine;

Mobil faz = Bir eluent

İyon değiştirme kromatografisi ile birlikte iyon bölme/etkileşim ve iyon dışlama kromatografisi, iyon kromatografisinin önemli bir bileşenidir. İyon değişim kromatografisi, büyük proteinler, amino asitler ve küçük nükleotitler gibi çeşitli yüklü moleküller için sıklıkla kullanılır.

İyon Değişim Kromatografisi Prensibi;

Ayırma ilkesi, numunede bulunan iyonlar ile iyon değişim reçinesinde bulunan iyonlar arasındaki tersinir iyon değişimine dayanır. Esas olarak, iyon değiştirme ayırmaları, bir iyon değiştirici ile kaplanmış bir kolonda gerçekleşir.

İyon Değişim Kromatografisi Formları;

İyon değişimli ligandların yüküne bağlı olarak, İyon değişim kromatografisi iki ana tipe ayrılır:

Anyon Değişim Kromatografisi;

Anyon değişim kromatografisi, genel olarak negatif yüzey yükü moleküllerine karşı bir afiniteye sahip olan pozitif yüklü bir iyon değişim reçinesi kullanır.

Katyon Değişim Kromatografisi;

Katyon değişim kromatografisinde, genel olarak pozitif yüzey yüklerine sahip moleküllere afinitesi olan negatif yüklü bir iyon değişim reçinesi kullanılır.

Katyon ve anyon değişim kromatografisi karşılaştırma;

Benzerlikler	Farklılıklar
Katyon değişim kromatografisinin yanı sıra anyon değişim kromatografisi hem preparatif hem de analitik amaçlar için kullanılabilir. Ayrıca çok sayıda molekülü amino asitlerden ve nükleotitlerden büyük proteinlere kadar ayırabilirler.	Katyon değişim kromatografisi esas olarak, bağlanacak izoelektrik noktalarının altındaki bir pH’ta net pozitif yüke sahip proteinler için kullanılır. Öte yandan, Anyon değişim kromatografisi, bağlanacak izoelektrik noktalarının üzerinde bir pH’ta net negatif yüke sahip proteinler için kullanılır.

İyon Değişim Kromatografisinin Bileşenleri;

Tipik bir iyon değişim kolon kromatografisi şunları içerir:

1- Pompa – Yüksek basınçlı bir pompa, eluentin sabit akışını sağlayan İyon değişim kromatografi sisteminin ana parçalarından biri olarak kabul edilir.

2- Enjektör – Eluent akışına ve kolona numune girişi için çeşitli yollar arasında, en basit yöntem bir enjeksiyon valfinin kullanılmasıdır.

3- Kolonlar – Uygulama alanına bağlı olarak numune karışımının ayrılması için bir kolon seçilir. Laboratuvarlarda kullanılan kolonlar camdan, endüstrilerde kullanılan kolonlar ise yüksek kaliteli paslanmaz çelikten veya polimerden imal edilmektedir.

4- Fırın (isteğe bağlı)

5- Dedektör – Bu, analit piklerini sütundan eluent olarak tahmin eder.

6- Veri Toplama ve İşleme Bilgisayarı – Bu, kromatogramların ve verilerin toplanmasına ve birleştirilmesine yardımcı olur.

Kolonun Dolgu Maddeleri– İyon değişimi ayırma işlemi genellikle bir iyon değiştirici ile doldurulmuş kolonlarda gerçekleşir. İyonik değiştiriciler stiren ve divinilbenzenden oluşur. Anyonik değiştiricinin bir örneği DEAE-selüloz iken, katyonik bir değiştiricinin bir örneği CM-selüloz olarak verilebilir.

Numunenin Uygulanması – Belirlenen solüsyon kolonun tepesine yerleştirilir ve bir şırınga veya pipet yardımıyla iyon değiştirici yatağından geçmesi sağlanır.

Kromatogram ve iyon değişim kromatografisi elüsyonundaki iyileştirmeler– Fosfat tamponları, asetat tamponları, piridin tamponları, 1N NaOH vb. gibi farklı mobil fazların yardımıyla kromatogram iyileştirilebilir.

Kullanılan iki tip iyon değişim kromatografisi elüsyon tekniği vardır;

1.İzokratik elüsyon – Burada asitler veya alkaliler veya benzer güçte tamponlar kullanılır.

2.Gradyan elüsyon – İlk başta, daha az asidik veya bazik bir mobil faz kullanılır. Daha sonra düzenli aralıklarla asitlik veya bazlıkta artış olur.

Eluent analizi veya Tespiti – Hacim veya süre göz önüne alındığında, elüsyonun farklı fraksiyonları toplanır ve içerikleri için analiz edilir. İyonik türlerin doğasına ve miktarına bağlı olarak, aşağıdakiler gibi çeşitli analiz yöntemleri kullanılır:

• U.V. spektroskopi, kondüktometrik yöntem, alev fotometrik yöntem veya polarografi

İyon değişim kromatografisinde, iletkenlik dedektörü en yaygın ve faydalı dedektör olarak kabul edilir.

Rejenerasyon – Ayrıldıktan sonra, iyon değişim reçinesi bir sonraki ayırma deneyi için verimli olmayabilir, ancak maliyeti nedeniyle atılmaması gerekir. Bu nedenle, kullanılmış reçineleri yeniden aktif hale getirmek, onları işlenmemiş reçineler kadar verimli hale getirmek çok önemlidir.

İyon değiştirme kromatografisinin uygulamaları;

1- İyon değişim kromatografisi, farmasötik analitik kimyagerler için güçlü ve kritik bir araçtır. İyon değiştirme kromatografisi, proteinler, peptitler, amino asitler, vitaminler, karbonhidratlar, enzimler vb. içeren farklı yük veya iyonlara sahip moleküllerin tek başına veya diğer kromatografik tekniklerle birlikte tahmin edilmesi ve ayrılması için kullanılır.

2- Bu aynı zamanda organik moleküllerin doğal kaynaklardan ayrılması ve saflaştırılması için de geçerlidir.

3- Yüksek kapasiteli çeşitli moleküller de analiz edilir.

4- İstenilen moleküller yüksek seviyelerde saflaştırılır.

5- Düşük bir maliyetle, iyon değişim kromatografisi tekniği, imalat ölçeklerine aktarılmak için uygulanabilir.

6- Çözücü olmayan ekstrakte edilebilir doğal ürünler takip edilebilir.

7- Doğal ürünleri izole etmek için modern ilaç keşfinde önemli bir rol oynar.

İyon değiştirme kromatografisinin dezavantajları nelerdir?

• İyon değişim kromatografisi ile sadece yüklü moleküllerin ayrılması mümkündür.
• Tampon gereksinimi vardır.
• İyon değiştirme kolon kromatografisinde kolonun verimi daha azdır.
• Tekrarlanan kullanımdan sonra, kolonların stabilitesini ve tekrarlanabilirliğini tahmin etmek zorlaşır.
• Çoğu zaman seçicilik ve çözünürlük üzerinde kontrol sahibi olmak zordur.

Çeviri Kaynağı: https://lab-training.com/2021/03/26/ion-exchange-chromatography/