Histolügie

Histologie BMA

Histologie BMA

Daniel Schärer

Daniel Schärer

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Langue Deutsch
Catégorie Médecine
Niveau Université
Crée / Actualisé 30.09.2014 / 12.11.2020
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Gleichgewichtsprinzip

Bildet die Basis der Chromatographie. Wiederholte Gleichgewichtseinstellung zwischen Phasen.

Verteilung aufgrund verschiedenster Eigenschaften (z.B. Löslichkeit). 

Das Resultat ist das Chromatogramm, das qualitative und quantitative Infos liefert.

Phasen

  • Stationäre (ruhende) Phase: festes, poröses, oberflächenaktives Material.
  • Mobile (strömende) Phase: Gas oder Flüssigkeit.
  • Retention: Wechselwirkung einzelner Probenkomponenten mit der stationären Phase (verschieden starkes zurückhalten von Teilchen).
  • Elution: Herausspülen der Probenkomponenten. 

Chromatogramm

  • Ordinate: Signal (z.B. UV-Absorbtion)
  • Abszisse: Zeit
  • Peaks entsprechen den registrierten Analyten
  • Zeit: qualitatives Merkmal
  • Peakhöhe bzw. Peakflächen: quantitative Merkmale

Historischer Abriss

  • Begründer Mikhail Semyonovich Tsvet, 1903
  • Trennung von Chlorophyllen aus Braunalgen an CaCo3.
  • Petrolether und Alkohol als mobile Phase
  • Wortbedeutung: Chroma = Farbe, graphein = schreiben

Anwendung von Chromatographie

  • Analytische Chromatographie
    • Nachweis von Stoffen und deren Konzentration
  • Präparative Chromatographie
    • Isolierung von Stoffen zur weiteren Verwendung

 

Analyt

Zu analysierende Substanzmischung/ Probe

Mobile Phase

Flüssigkeit oder Gas, enthält Gemisch von Analyten, bewegt sich an stationären Phase vorbei.

Stationäre Phase

Unbewegte feste oder flüssige Substanz an der durch Wechselwirkungen Trennung stattfindet.

Permeation

Eindringen von kleinen Probenmoleküle in Partikelporen. 

Eluat 

das was aus der Säule läuft

Elution

Herauslösen/ Verdrängen von absorbierten Stoffen durch kontinuierliche Zugabe von Lösungsmitteln.

Retention

Verzögerter Durchfluss von Substanzen des Gemisches durch Wechselwirkungen. 

Bluten

Matrixverlust der Chromatographiesäule

Isokratische Trennung

Lösungsmittelgemisch bleibt gleich

Gradiententrennung

Lösungsmittelgemisch wird im Laufe der Elution geändert, schrittweise (Stufengradient) oder kontinuierlich (linearer Gradient).

Reversed Phase

Polare mobile Phase/ unpolare stationäre Phase

Normale Phase

unpolare mobile Phase/ polare stationäre Phase

Chromatogramm

Auftragung des Detektorsignals gegen die Zeit.

Prinzip des chromatographischen Prozesses

  • Mobile Phase (Flüssigkeit, Gas) enthält Analytengemisch.
  • Erzwungener Transport (Druck, Schwerkraft, ...) über stationäre Phase.
  • Unterschiedliche starke Wechselwirkungen mit stationären Phase.
  • Unterschiedliches Wanderungsverhalten.

Einteilung der Chromatographie 

  • Planare Chromatographie
    • Trennung auf flachen Oberflächen
    • z.B. Papier- und Dünnschicht
  • Säulenchromatographie

Ausnutzbare Moleküleigenschaften

  • Molekülgrösse und Gestalt.
    • Gel-Filtrationschromatographie.
    • Gelpermeationschromatographie.
  • Vorkommen positiv oder negativ geladener funktioneller Gruppe.
    • Ionenaustauschchromatographie.
    • Ionenpaarchromatographie.
    • Ionenchromatographie.
    • RP-HPLC mit Puffersalzen.
  • Vorkommen anderer funktioneller Gruppe wie: H-Brücken, hydrophobe WW.
    • RP-HPLC.
    • GC auf polaren säulen.
  • Siedepunktunterschiede bei gleichen funktionellen Gruppen.
    • GC.
  • Affinitäten.
    • Affinitätschromatographie.

Chromatographische Kenngrössen I

VR(X): Retentionsvolumen in mL

F: Flussrate mL/min

tR(X): Retentionszeit in Min.

VR(X)=F*tR(X)

Retentionsvolumen

Volumen der mobilen Phase, das die stationäre Phase von Probenaufgabe bis Erscheinen der Substanz X passiert hat.

Totzeit t(B), t0

Zeit, die die mobile Phase bzw. eine nicht zrückgehaltene Substanz benötigt (von Injektion bis Detektor).

Bruttoretentionszeit, t(B), tR

Zeit, die zum Durchwandern der Säule benötigt wird, Injektion bis Peakmaximum.

Nettoretentionszeit t'

Bruttoretentionszeit minus Totzeit.

Inneres Chromatogramm

örtliche Verteilung in stat. Phase.

äusseres Chromatogramm

Zeitaufgelöste Messkurzve

wahre Totzeit vs. experimentelle Totzeit

Wahr: KEINE Wechselwirkung, KEINE Porendiffusion aufgrund eines Konzentrationsgefälles.

Brown'sche Molekularbewegung bringt "neue" mobile Phase aber trotzdem in Poren.

Kapazitätsfaktor (Retentionsfaktor) k'

  • Für Vergleich von Chromatogrammen
  • Mass wie viel länger sich eine Substanz in der stationäre Phase aufhält als in der mobilen Phase.
  • Dimensionslos
  • Unabhängig von Flussrate
  • ideale Werte liegen zwischen 1-5 (unverzögert = 0)

k' = t'/t0=tR-t0/t0

 

Selektivität, Trennfaktor \alpha

\alpha= k'(C)/k'(B)=t'(C)/t'(B)

  • beschreibt die Güte einer Chromatographie
  • Relative Retention zweier Substanzen
  • Immer gleich oder grösser 1
  • \alpha = 1 -> Coelution

Phasenverhältnis \beta

Volumenverhältnis zwischen mobiler (Vm) und stationärer Phase (Vs)

beta=Vm/Vs

 

 

Trennstufenzahl (Bodenzahl) Nth und Bodenhöhe HETP

  • Chromatographische Trennstrecke lässt sich zerlegen in Teilstrecken.
  • Zahl der theoretischen Böden = Mass für die Trenngüte.
  • Theoretischer Boden = Gleichgewichtsseinstellung der Phasen.

Ist die Bodenzahl hoch führt dies zu einer besseren Auftrennung. Die Abstände zwischen den Böden möchte man gleichzeitig gering halten. Dadurch können tiefe Trennfaktoren ausgeglichen werden.

Die theoretische Trennstufenzahl lässt sich aus der Basisbreite W ermitteln. Eine geringe Peakverbreiterung bei langer Verweildauer im System bedeutet hohe Bodenzahl = gute Trennleistung.

Effizienz (Leistungsfähigkeit)

  • Mass für die Verbreiterung.
  • Leitet sich von Anzahl der theoretischen Böden N ab.
  • Je schmäler der Peak, desto besser die Effizienz.
  • Determiniert durch die Qualität der Säulenpackung, Partikelgrösse, stationäre Phase, Fliessgeschwindigkeit und instrumentelle Optimierung.

Chromatographische Muster (Chromatogramm)

  1. Peaks sind schmal und scharf getrennt, daher könnte eine kürzere Säule zum Einsatz kommen, sodass eine kürzere Trennzeit resultiert. High selectivity + High efficiency.
  2. Akzeptable Trennung, aber bereits im Grenzbereich angesiedelt. Low selectivity + high efficiency.
  3. Akzeptable Trennung, aber die Reproduzierbarkeit der Quantifizierung könnte gering sein. High selectivity + low efficiency.
  4. Inakzeptable Trennung. Low efficiency + low selectivity.

Auflösung R

  • Verhältnis zwischen Distanz zweier Peaks und der mittleren Breite der Peaks an der Basislinie.
  • Berücksichtigt Selektivität und Effizienz in einem Term.
  • Grundlage zur Optimierung von Trennungen (Säulenmaterial, Säulengänge, Menge der stationären Phase).

Van Deemter Funktion

Beschreibt den Einfluss der Fliessgeschwindigkeit auf die Trennleistung.

Eddy Diffusion A

  • Einfluss der Packung der Säule auf die Verbreitung der Probenzone.
  • Streudiffusion aufgrund ungleicher Substanzwanderung.
  • Schon ohne Wechselwirkung folgt Peakverbreiterung.
  • Bei gepackten Säulen wichtig.
  •  

Longitudinaldiffusion B

  • Beschreibt Teilchenbewegung infolge des Konzentrationsgefälles.
  • Schneller Fluss hält diesen Term gering (zeitabhängig).
  • Wichtig bei GC

 

Stoffaustausch C

  • Beschreibt eigentlichen chromatographischen Effekt
  • Zahl und Intensität der Wechselwirkungen der Proben mit der stationären Phase.
  • A und B wirken dagegen.
  • Geringe Flussraten begünstigen den Stoffaustausch

Anmerkung: Kürzere Säulen -> weniger theoretische Böden -> senkt Trennleistung

ausreichende Trennung: Bodenhöhe muss verringer werden.

Minimum der HETP bei Van Deemter

  • Grösste Trennstärke der Säule
  • Schmalste Peaks.