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सुपर तरल क्रोमैटोग्राफी का प्रयोग शोधन के लिए बुनियादी सिद्धांतों - विज्ञापन

Jo-Ann M. Jablonski1, Christopher J. Hudalla1, Kenneth J. Fountain1, Steven M. Collier1, Damian Morrison1

1Chemistry Commercial Operations, Waters Corporation

Article
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    Abstract

    हालांकि सुपर तरल क्रोमैटोग्राफी (एसएफसी) एक नई तकनीक नहीं है, प्रारंभिक SFC इंस्ट्रूमेंटेशन, सॉफ्टवेयर, और रसायन शास्त्र में प्रगति के साथ तेजी से और अधिक लोकप्रिय हो रही है. एसएफसी के साथ यौगिकों को अलग करने के लिए मूल सिद्धांतों बड़े पैमाने पर प्रारंभिक तरल क्रोमैटोग्राफी के लिए बुनियादी नियमों के समान हैं. इस अध्ययन में, हम प्रवाह की दर, नमूना विलायक विघटन, और एक मिश्रण से यौगिकों के अलगाव पर स्तंभ चयनात्मकता के प्रभाव का वर्णन. इष्टतम बिस्तर (OBD) घनत्व एक प्रौद्योगिकी के साथ और मिलान रसायन विज्ञान के साथ पैक स्तंभ बड़ा प्रारंभिक separations के लिए छोटे पैमाने से आसान है और उम्मीद के मुताबिक, scalability सुनिश्चित करते हैं.

    Protocol

    1. नमूना तैयार

    • मिश्रित मिश्रण 1: Coumarin, Ibuprofen, और Carbamazepine, 20 मिलीग्राम / एमएल प्रत्येक मेथनॉल में
    • मिश्रित मिश्रण 2: Ibuprofen और Carbamazepine; मिलीग्राम / एमएल मेथनॉल में 20 प्रत्येक
    • मिश्रित मिश्रण 3: Ibuprofen और Carbamazepine; मिलीग्राम / एमएल 20 प्रत्येक (डाइमिथाइल sulfoxide DMSO में)
    • मिश्रित मिश्रण 4: 10 मिलीग्राम / एमएल Fenoprofen, 15 मिलीग्राम / एमएल ketoprofen, 20 मिलीग्राम / एमएल Flavone, 20 मिलीग्राम / एमएल Ibuprofen, और मेथनॉल में 20 मिलीग्राम / एमएल Coumarin

    2. प्रायोगिक स्थितियां

    1. विश्लेषणात्मक क्रोमैटोग्राफी वाटर्स विधि स्टेशन SFC सिस्टम पर प्रदर्शन किया गया था.
      कॉलम: Viridis SFC 2 Ethylpyridine स्तंभ, 5 सुक्ष्ममापी, 4.6 x 150 मिमी, भाग 186004937 संख्या.
    2. प्रारंभिक क्रोमैटोग्राफी एक वाटर्स तैयारी SFC 100 यूवी निर्देशित सिस्टम पर प्रदर्शन किया गया था. कॉलम:
      • Viridis SFC 2 - Ethylpyridine OBD स्तंभ, 5 सुक्ष्ममापी, 19 x 150 मिमी, भाग संख्या 186004945
      • Viridis SFC सिलिका OBD स्तंभ, 5 सुक्ष्ममापी, 19 x 150 मिमी, भाग संख्या 186004918
      • Viridis SFC 2 - Ethylpyridine OBD स्तंभ, 5 सुक्ष्ममापी, 19 x 100 मिमी, भाग संख्या 186004944
    3. अन्य विधि पैरामीटर:
      • स्तंभ तापमान: 40 डिग्री सेल्सियस
      • Cosolvent: मेथनॉल
      • इंजेक्शन की मात्रा, प्रवाह दर, और gradients: आंकड़ों में रिपोर्टेड

    3. प्रतिनिधि परिणाम

    प्रवाह दर

    प्रवाह के प्रारंभिक नियंत्रण रेखा separations में इस्तेमाल की दर स्तंभ की लंबाई और व्यास, कण आकार, और सिस्टम backpressure सहित कारकों की एक संख्या के द्वारा सीमित है. कम चिपचिपापन कार्बन डाइऑक्साइड, SFC में मोबाइल चरण के मुख्य घटक, तरल क्रोमैटोग्राफी में आम तौर पर इस्तेमाल किया उन लोगों की तुलना में उच्च प्रवाह दरों का उपयोग सक्षम बनाता है. स्तंभ की लंबाई के साथ जुड़े backpressure भी कम है, लंबे समय के लिए संकल्प को बढ़ाने के स्तंभों के उपयोग को सक्षम. उच्च प्रवाह की दर समय की राशि को कम करने के लिए एक जुदाई पूरा throughput वृद्धि हुई है. जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, chromatographic प्रोफ़ाइल अलग प्रवाह प्रदान की दरों पर ही है कि स्तंभ मात्रा प्रति प्रतिशत बदलने में व्यक्त ढाल की ढलान निरंतर बनी हुई है .. यह चलाते समय उसी अनुपात में कम के रूप में प्रवाह की दर बढ़ जाती है के द्वारा पूरा किया है.
    चित्रा 1

    नमूना विघटन और सॉल्वेंट लोड हो रहा है

    मिश्रण से अलग यौगिकों की आवश्यकता है कि नमूना इंजेक्शन से पहले पूरी तरह से घुलनशील है. मेथनॉल, एसएफसी में सबसे सह विलायक आम, सभी नमूनों ठेठ प्रारंभिक separations के लिए नहीं solubilize आम तौर पर आवश्यक उच्च सांद्रता में. मेथनॉल की तरह सॉल्वैंट्स के बड़ी मात्रा में मजबूत विलायक प्रभाव है कि क्रोमैटोग्राफी विकृत कर सकते हैं की वजह से स्तंभ के बड़े पैमाने पर क्षमता को सीमित कर सकते हैं. संशोधक धारा इंजेक्शन, सभी वाटर्स प्रस्तुत करने SFC सिस्टम के मानक पेटेंट विन्यास, इस विलायक प्रभाव को कम करने के लिए डिजाइन किया गया था. डाइमिथाइल sulfoxide (DMSO) नियमित रूप से शुद्धि प्रयोगशालाओं में प्रयोग किया जाता है यौगिकों के कई अलग अलग प्रकार solubilize है. आंकड़े 2 और 3 का वर्णन कैसे SFC में DMSO इंजेक्शन मेथनॉल में इंजेक्शन के नमूने के रूप में की तुलना में उच्च और achiral अनुप्रयोगों के लिए बेहतर संकल्प लोड हो रहा में परिणाम कर सकते हैं.

    नोट: chiral अनुप्रयोगों के लिए, सावधानी के रूप में माना जा DMSO गंभीर रूप से एक पारंपरिक लेपित chiral स्थिर चरण नुकसान पहुंचा सकता है चाहिए. यदि DMSO नमूना विलेयता के लिए आवश्यक होना चाहिए, एक स्थिर chiral स्तंभ चयनित होना चाहिए.
    चित्रा 2
    चित्रा 3

    चयनात्मकता

    एसएफसी में एकाधिक स्तंभों के लिए नियमित रूप से निर्धारित है जो एक मिश्रण में सबसे अच्छा और घटकों के लिए चोटी के आकार संकल्प प्रदान करता है परीक्षण कर रहे हैं. यौगिकों के बीच अच्छा संकल्प उच्च शुद्धता के साथ लक्ष्य यौगिकों के isolations की ओर जाता है है. नीचे दिए गए उदाहरण में, स्तंभ 2 ethylpyridine नमूना मिश्रण में सभी पांच यौगिकों के उत्कृष्ट जुदाई से पता चलता है. एक सिलिका स्तंभ पर एक ही नमूना विश्लेषण मिश्रण केवल तीन घटक चोटियों से पता चलता है क्योंकि यह एक अलग चयनात्मकता है. Coumarin और ibuprofen coelute 0.8 के बारे में मिनट और flavone और fenoprofen coelute थोड़ा बाद में. Flavone और ibuprofen भी सिलिका स्तंभ पर elution क्रम बदलने. Ketoprofen दोनों स्तंभों पर अन्य चोटियों में से सब से अच्छी तरह से अलग है.
    चित्रा 4

    स्केलिंग

    क्रूड नमूना मिश्रण आमतौर पर एक स्क्रीनिंग ढाल है कि कार्बनिक विलायक के एक कम प्रतिशत से शुरू होता है और एक अपेक्षाकृत कम समय में कार्बनिक विलायक के एक उच्च प्रतिशत पर समाप्त होता है है के साथ विश्लेषण कर रहे हैं. यदि ब्याज की यौगिकों अच्छी तरह से हल कर रहे हैं, ढाल शुद्धि के लिए सीधे पहुंचा सकता है. जब सभी यौगिकों वें पहले eluteढाल के ई पूरा करने और पूरी तरह से हल कर रहे हैं ढाल की लंबाई में एक साधारण कमी स्वीकार्य है. तेजी से प्रवाह SFC में इस्तेमाल संशोधित gradients के साथ संयुक्त दरों में काफी कुल लक्ष्य यौगिकों के शुद्धीकरण के लिए आवश्यक समय कम है.

    स्केलिंग separations स्तंभ रसायन विज्ञान और कण के रूप में के रूप में अच्छी तरह से आकार उचित पहुंचा इंजेक्शन की मात्रा और gradients के मिलान की आवश्यकता है. वाटर्स प्रारंभिक SFC स्तंभों OBD प्रौद्योगिकी के साथ पैक कर रहे हैं, उत्कृष्ट बिस्तर स्थिरता और वाटर्स विश्लेषणात्मक SFC स्तंभों के लिए तुलनीय प्रदर्शन को सुनिश्चित करने. OBD प्रारंभिक स्तंभों में घनत्व है जो निकट बराबर विश्लेषणात्मक स्तंभ मैच बिस्तर पैक कर रहे हैं. इस अभिनव प्रक्रिया उत्कृष्ट स्थिरता, reproducibility और दक्षता के साथ प्रारंभिक स्तंभों को पैदा करता है.

    एक लोडिंग अध्ययन छोटे पैमाने पर किया जाता है निर्धारित करने के लिए कितना नमूना जन स्तंभ पर लोड किया जा सकता है. लक्ष्य के लिए संकल्प समझौता किए बिना लोड अधिकतम है. बेहतर शिखर संकल्प उच्च लोड अलग यौगिकों के लिए और बेहतर शुद्धता के लिए होता है. उच्च स्तंभ लोड हो रहा है बाद के प्रयोगों के लिए पर्याप्त सामग्री प्राप्त करने के लिए आवश्यक रन की संख्या को कम कर देता है. लोड हो रहा है अध्ययन से क्रोमैटोग्राफी चित्रा 5 में दिखाया गया है. रूढ़िवादी 35 μL इंजेक्शन की मात्रा के मिश्रण में यौगिकों के सभी है और बाद में बड़े स्तंभ पर प्रारंभिक चलाने के लिए बढ़ाया के बीच अच्छा संकल्प दिखाता है. 19 x 150 मिमी प्रारंभिक SFC स्तंभ पर 600 μL की कुल मात्रा इंजेक्ट किया गया था. चित्रा 6 अधिकतम लोड पर बड़े पैमाने पर अलगाव के लिए इस्तेमाल किया क्रोमैटोग्राफी के साथ छोटे पैमाने पर संशोधित ढाल का उपयोग कर क्रोमैटोग्राफी तुलना. चयनात्मकता समान है, एक महत्वपूर्ण कारक है जब अलगाव और अवधारण समय और विश्लेषणात्मक और प्रारंभिक chromatograms के बीच संकल्प प्रणाली की मात्रा और इंजेक्शन मोड सहित कारकों को जिम्मेदार ठहराया जा सकता है में purification.The अंतर के लिए स्काउटिंग उपकरण के रूप में में विश्लेषणात्मक क्रोमैटोग्राफी का उपयोग कर. विशेष रूप से, पेटेंट आपरिवर्तक धारा इंजेक्शन मोड * सभी वाटर्स प्रारंभिक SFC सिस्टम के लिए कार्यरत है, विलायक प्रभाव को कम करने और इसलिए throughput और दक्षता में सुधार.
    * अमेरिकी 6,576,125 # पेटेंट
    चित्रा 5
    चित्रा 6

    Discussion

    • तरल क्रोमैटोग्राफी के बुनियादी सिद्धांतों सुपर तरल क्रोमैटोग्राफी (एसएफसी) के लिए लागू किया जा सकता है.
    • सुपर तरल क्रोमैटोग्राफी बढ़ प्रवाह दरों isolations तेजी से बनाने और throughput बढ़ाने पर चलाया जा सकता है.
    • सीमित विलेयता के साथ नमूने डाइमिथाइल sulfoxide में भंग किया जा सकता है और शुद्ध SFC का उपयोग. नमूना विघटन के लिए DMSO का प्रयोग नमूना विलेयता के साथ जुड़े अनिश्चितता को कम करने से शुद्धिकरण की प्रक्रिया आसान बनाता है.
    • संकल्प और DMSO में भंग नमूनों की लोड हो रहा है जब एक ही मेथनॉल में भंग नमूनों की तुलना में सुधार किया जा सकता है. बेहतर नमूना संकल्प उच्च शुद्धता के साथ उत्पादों के लिए होता है. उच्च लोड हो रहा है शुद्धिकरण की प्रक्रिया की दक्षता में सुधार.
    • स्तंभ चयनात्मकता प्रभावों मिश्रण घटकों की जुदाई. तेजी से gradients के साथ विभिन्न स्तंभों स्क्रीनिंग के एक निर्णय के बारे में जो प्रारंभिक स्तंभ नमूने में यौगिकों को अलग करने के लिए उपयोग करने के लिए होता है.
    • विश्लेषणात्मक और प्रारंभिक OBD स्तंभों के बीच बड़े पैमाने की क्षमता दोनों छोटे और बड़े पैमाने पर समान separations, बशर्ते कि इंजेक्शन की मात्रा, ढाल, और ढाल के समय सही ढंग से पहुंचा रहे हैं और रसायन विज्ञान और कण आकार स्थिर रहने के लिए होता है. स्तंभ scalability के चोटी के पहचान में अनिश्चितता को हटा, इस प्रकार उच्च शुद्धि प्रक्रिया दक्षता की सुविधा.

    Disclosures

    ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.

    Materials

    Name Company Catalog Number Comments
    Method Station SFC System Waters More information available at www.waters.com Analytical SFC system
    SFC-UV Prep 100 Waters More information available at www.waters.com Preparative SFC System
    Viridis™ SFC 2-Ethylpyridine, 4.6 x 150 mm, 5 μm Column Waters 186004937 Analytical SFC Chromatography Column
    Viridis™ SFC 2-Ethylpyridine OBD™, 19 x 150 mm, 5 μm Column Waters 186004945 Preparative SFC Chromatography Column
    Viridis™ SFC Silica OBD™, 19 x 150 mm, 5 μm Column Waters 186004918 Preparative SFC Chromatography Column
    Viridis™ SFC 2-Ethylpyridine OBD™, 19 x 100 mm, 5 μm Column Waters 186004944 Preparative SFC Chromatography Column

    References

    1. Optimum Bed Density (OBD) Columns: Enabling Technology for Laboratory-Scale Isolation and Purification. Waters White Paper 720001939EN 2006 Nov.

    Comments

    1 Comment

    We have to write a paper about the next question:
    "We wish to purify ibuprofen. In litterature one can find two possible methods: column chromatography with ethyl acetate as solvent, and recristallisation out of methanol. Wich technique is to choose? Is the initial purity and the nature of the impurities of importance to answer this question?"

    I found this video by searching for ibuprofen and column chromatography. Since this is my first year and second semester bachelor in biochemics, I am not sure wheter this video can give a (partial) answer to the question or not. That is because i don't fully understand everything that is said in this video. Can someone please give me some feedback on this?
    Reply

    Posted by: AnonymousFebruary 16, 2012, 10:28 AM

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