Una columna HPLC monolítica , o columna monolítica, es una columna utilizada en cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). La estructura interna de la columna monolítica se crea de tal manera que se forman muchos canales dentro de la columna. El material dentro de la columna que separa los canales puede ser poroso y funcionalizado. Por el contrario, la mayoría de las configuraciones de HPLC utilizan columnas empaquetadas con partículas; en estas configuraciones, se utilizan dentro de la columna pequeñas gotas de una sustancia inerte, generalmente sílice modificada. [1]Las columnas monolíticas se pueden dividir en dos categorías, monolitos basados en sílice y basados en polímeros. Los monolitos basados en sílice son conocidos por su eficiencia en la separación de moléculas más pequeñas, mientras que los basados en polímeros son conocidos por separar moléculas de proteína grandes.
En la cromatografía analítica, el objetivo es separar e identificar de forma única cada uno de los compuestos de una sustancia. Alternativamente, la cromatografía a escala preparativa es un método de purificación de grandes lotes de material en un entorno de producción. Los métodos básicos de separación en HPLC se basan en el paso de una fase móvil (agua, solventes orgánicos , etc.) a través de una fase estacionaria (empaques de partículas de sílice, monolitos, etc.) en un ambiente cerrado (columna); las diferencias de reactividad entre el solvente de interés y las fases móvil y estacionaria distinguen los compuestos entre sí en una serie de fenómenos de adsorción y desorción. Luego, los resultados se muestran visualmente en un cromatograma resultante.. Las fases estacionarias están disponibles en muchas variedades de estilos de empaque, así como en estructuras químicas, y se pueden funcionalizar para mayor especificidad. Las columnas de estilo monolítico, o monolitos, son uno de los muchos tipos de estructura de fase estacionaria.
Los monolitos, en términos cromatográficos, son estructuras de varillas porosas caracterizadas por mesoporos y macroporos. Estos poros proporcionan monolitos con alta permeabilidad, un gran número de canales y una gran superficie disponible para la reactividad. La columna vertebral de una columna monolítica está compuesta por un sustrato orgánico o inorgánico y puede modificarse químicamente fácilmente para aplicaciones específicas. Su estructura única les otorga varias propiedades físico-mecánicas que les permiten funcionar de manera competitiva frente a las columnas empacadas tradicionales. [2]
Históricamente, la columna de HPLC típica consiste en partículas de sílice de alta pureza comprimidas en tubos de acero inoxidable. Para disminuir los tiempos de ejecución y aumentar la selectividad, se han buscado distancias de difusión más pequeñas. Para conseguir distancias de difusión menores se ha producido una disminución del tamaño de las partículas. Sin embargo, a medida que el tamaño de partícula disminuye, la contrapresión(para un diámetro de columna dado y un flujo volumétrico dado) aumenta proporcionalmente. La presión es inversamente proporcional al cuadrado del tamaño de las partículas; es decir, cuando el tamaño de partícula se reduce a la mitad, la presión aumenta en un factor de cuatro. Esto se debe a que a medida que los tamaños de las partículas se hacen más pequeños, los vacíos intersticiales (los espacios entre las partículas) también lo hacen, y es más difícil empujar los compuestos a través de los espacios más pequeños. Los sistemas modernos de HPLC generalmente están diseñados para soportar alrededor de 18 000 libras por pulgada cuadrada (1200 bar) de contrapresión para solucionar este problema.
Los monolitos también tienen distancias de difusión muy cortas , al mismo tiempo que proporcionan múltiples vías para la dispersión de solutos. Las columnas de partículas empaquetadas tienen valores de conectividad de poros de aproximadamente 1,5, mientras que los monolitos tienen valores que van desde 6 hasta más de 10. Esto significa que, en una columna de partículas, un analito dado puede difundirse hacia adentro y hacia afuera del mismo poro, o ingresar a través de un poro. y salir por un poro conectado. Por el contrario, un analito en un monolito puede entrar en un canal y salir por cualquiera de 6 o más lugares diferentes. [3] Una pequeña parte de la superficie de un monolito es inaccesible a los compuestos de la fase móvil. El alto grado de interconectividad en los monolitos confiere una ventaja que se ve en las bajas contrapresiones y los altos caudales fácilmente alcanzables.