DE4024290A1

DE4024290A1 - Mischbettsaeulen fuer die fluessigchromatographie und verfahren zu ihrer fuellung

Info

Publication number: DE4024290A1
Application number: DE19904024290
Authority: DE
Inventors: Guenter Wulff; Marek Minarik; Milan Minarik
Original assignee: WULFF GUENTER PROF DR 4000 DUESSELDORF DE
Current assignee: WULFF GUENTER PROF DR 4000 DUESSELDORF DE
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1992-02-06
Also published as: WO1992002814A1

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind druckstabile Mischbettpackungen für die Hochleistungschromatographie (HPLC), die aus einer Mischung von Partikeln aus weichen Polymergelen mit Partikeln aus druckstabilen, inerten Materialien bestehen.

Zahlreiche weiche Polymergele besitzen als stationäre Phase in der Flüssigchromatographie ausgezeichnete Trenneigenschaften. Ihr Nachteil ist in der geringen Druckstabilität zu sehen. Um hoch effiziente Chromatographiesäulen zu erhalten, sollten die benutzten Partikel der stationären Phase einen Durchmesser von kleiner 20 µm besitzen. Die unter diesen Bedingungen benötigten Drucke zum Füllen und Betreiben der Säule sind dann aber so hoch, daß die relativ weichen Gele zusammengepreßt werden und kein Durchfluß mehr möglich ist. Je kleiner die Partikel werden, um so ausgeprägter tritt diese Schwierigkeit auf. Da bis heute noch keine Lösung für dieses Problem gefunden wurde, gibt es keine Hochleistungschromatographie mit weichen Polymergelen.

Zu den erwähnten weichen, gut quellbaren Polymergelen gehören u. a. schwach vernetzte Polystyrole, Polyacrylate, Polyacrylamide aber auch Biopolymere wie schwach vernetzte Dextrane, Agarose Gele usw. Es ist nun von großer Wichtigkeit, einen Weg zu finden, die Säulenfüllungen aus diesen weichen Materialien mechanisch so zu verstärken, daß sie auch bei höheren Drucken benutzbar werden.

Der wesentliche Punkt der vorliegenden Erfindung ist es nun, in einer chromatographischen Säule die funktionelle Komponente, die aus weichen Polymerpartikeln besteht, mit harten, widerstandsfähigen, inerten Partikeln zu mischen und dadurch das Chromatographie-Bett zu stabilisieren. Wesentlich ist weiter das Verfahren des Säulenfüllens, wobei die weichen Partikel des aktiven Materials mit starren Partikeln des Verstärkungsmaterials im Verhältnis zwischen 1 : 5 und 5 : 1 als Suspension in die Säule gefüllt werden. Es ist vorteilhaft, wenn die Partikel der weichen Komponente (in gequollener Form) und die Partikel der Verstärkungskomponente sphärische Form und etwa gleichen Partikeldurchmesser besitzen. Es ist weiterhin wünschenswert, wenn sich die harte Komponente im chromatographischen System inert verhält oder doch wenigstens nicht in andersartiger Weise wie das Weichgel reagiert.

Der Hauptvorteil der beschriebenen Methode liegt darin, daß auf einfache Weise druckstabile Säulenpackungen aus Weichgelen hergestellt werden können und damit zahlreiche neue Polymerphasen für die Hochdruckflüssigchromatographie zugänglich werden.

Beispiel 1

Homogen vernetztes, quellbares Polystyrol, vernetzt mit 6% Divinylbenzol, Partikeldurchmesser 7 µm, wurde im Volumenver hältnis 1 : 1 mit Octadecylgruppen oberflächenmodifiziertem Kieselgel vom Durchmesser 10 µm gemischt und mit dem 5fachen Volumen Tetrahydrofuran gerührt. Diese Mischung wurde in der bekannten Slurry-Technik in eine Chromatographiesäule (250×4 mm) bei einem Druck von 11.0 MPa gepackt. Man erreicht bei dieser Säule 7000 theoretische Böden bei einer Dauerdruckstabilität bis 5.0 MPa. Die Strömungsgeschwindigkeit kann bis auf 0.2 ml/Min gesteigert werden.

Beispiel 2

Ähnlich wie in Beispiel 1 wurde 6% vernetztes Polystyrol (7 µm) im Verhältnis 1 : 2 mit Octadecyl-modifiziertem Kieselgel (10 µm) gemischt und in eine Chromatographiesäule gepackt. Hierbei erhielt man 7200 theoretische Böden, eine maximale Strömungsgeschwindigkeit von 0.4 ml/Min und maximale Druckstabilität bis 7.0 MPa.

Beispiel 3

Ähnlich wie in Beispiel 1 wurde 6% vernetztes Polystyrol (7 µm) im Volumenverhältnis 1 : 1 mit hochvernetztem, makroretikularem HEMA-Polymer vom Partikeldurchmesser 10 µm und einem Ausschlußvolumen in der Gelpermeationschromatographie von 1000 Daltons in eine Chromatographiesäule gepackt. Diese Säule hatte 4300 theoretische Böden, eine maximale Strömungsgeschwindigkeit von 0.2 ml/Min und eine Druckstabilität bis 5 MPa.

Claims

1. Chromatographiesäule, die als Chromatographie-aktive Komponente weiche Partikel eines Polymers enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromatographiepackung aus einer Mischung der weichen Partikel mit harten Partikeln einer das Chromatographiebett mechanisch verstärkenden, üblicherweise Chromatographie-inerten Komponente besteht und dadurch druckstabil wird.

2. Ein Verfahren zur Herstellung von Chromatographiesäulen mit Chromatographie-aktiven, weichen Partikeln eines Polymers, dadurch gekennzeichet, daß die weichen Partikel der stationären Phase mit harten, druckstabilen, möglichst inerten Partikeln gemischt werden und die so erhaltene Mischung als Suspension in einem Lösungsmittel oder trocken in eine Chromatographiesäule gefüllt wird.

3. Chromatographiesäule gemäß Anspruch 1 dadurch gekenn zeichnet, daß das Volumenverhältnis von weichen und harten Partikeln in der Säulenpackung zwischen 1 : 5 und 5 : 1, vorzugsweise zwischen 2 : 1 und 1 : 2, liegt.

4. Verfahren zur Herstellung von Chromatographiesäulen gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die weichen Partikel der stationären Phase mit den harten Partikeln im Verhältnis 1 : 5 bis 5 : 1, vorzugsweise zwischen 2 : 1 und 1 : 2, gemischt und dann als Suspension in die Säule gefüllt werden.

5. Chromatographiesäule gemäß Anspruch 1 und 3 dadurch gekenn zeichnet, daß die gequollenen, weichen Partikel der stationären Phase und die harten Partikel der verstärkenden Komponente beide sphärische Gestalt und einen ähnlichen Partikeldurchmesser besitzen.

6. Chromatographiesäule gemäß Anspruch 1, 3 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß die harten Partikel der verstärkenden Komponente der Säulenfüllung aus nicht-porösem Glas, nicht porösem Kieselgel oder nicht-porösen, druckstabilen synthetischen Polymeren besteht.

7. Chromatographiesäule gemäß Anspruch 1, 3 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß die harten Partikel der verstärkenden Komponente der Säulenfüllung aus makroporösem Kieselgel oder makroporösen, organischen Polymeren besteht.

8. Verfahren zur Herstellung von Chromatographiesäulen gemäß Anspruch 2 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzten harten Partikel der verstärkenden Komponente aus nichtporösem Material anorganischer oder organischer Natur besteht.

9. Verfahren zur Herstellung von Chromatographiesäulen gemäß Anspruch 2 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzten harten Partikel der verstärkenden Komponente aus porösem Material anorganischer oder organischer Natur besteht.

10. Chromatographiesäule gemäß Anspruch 7 dadurch gekenn zeichnet, daß die Oberfläche der harten Partikel der verstärkenden Komponente durch ein Oberflächen-modifi zierendes Reagenz desaktiviert wird.

11. Chromatographiesäule gemäß Anspruch 10 dadurch gekenn zeichnet, daß Kieselgel oder Glas als harte Partikel benutzt werden, deren Silanolgruppen an der Oberfläche mit Alkyldimethylsilylchlorid oder Alkyldimethylmethoxysilan umgesetzt sind, wobei der Alkylrest verzweigt oder unverzweigt ist und aus 2-20 C-Atomen besteht (z. B. Reversed-Phase Kieselgele).

12. Chromatographiesäulen gemäß Anspruch 1, 3, 5, 6, 7, 10 und 11 dadurch gekennzeichnet, daß sie für die Flüssigchromato graphie, Gelpermeationschromatographie oder Affinitäts chromatographie eingesetzt werden.

13. Verfahren zur Herstellung von Chromatographiesäulen gemäß Anspruch 2, 4, 8 und 9 dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Flüssigchromatographie, Gelpermeationschromatographie oder Affinitätschromatographie eingesetzt werden.