В этой статье мы расскажем о хроматографии как способе очистки веществ и о ее применении в биотехнологии.

Хроматография – это универсальный и популярный метод разделения смесей веществ и их анализа. Он применяется и для исследования свойств веществ. Основа данного метода – распределение продуктов между стационарной и динамической фазами. Причём в качестве первой может выступать как твёрдое вещество, так и жидкость на адсорбенте/неактивном носителе, а в качестве второй – жидкость или газ.

Михаил Семенович Цвет, русский ботаник, изобрёл этот метод в 1900 году, когда разделил несколько растительных пигментов на колонке с CaCO₃. Термин «хроматография» был упомянут в первый раз в 1906 году в двух работах Цвета. Они были напечатаны в «Докладах Немецкого ботанического общества».

Метод отличается разнообразием видов анализа. Подробная классификация представлена в таблице ниже:

Название вида хроматографии	Подвижная фаза	Неподвижная фаза	Метод фиксирования неподвижной фазы	Тип хроматографии
Адсорбционная (жидкостная)	жидкость	твёрдое тело	послойно в колонке	колоночный
Распределительная (жидкостная)	жидкость	жидкость	адсорбция на пористом веществе	колоночный
Бумажная	жидкость	жидкость	удерживается волокнами бумаги	плоскостной
Тонкослойная	жидкость	жидкость или твёрдое тело	сорбент или твёрдый носитель, нанесённый на стеклянную пластинку или фольгу	плоскостной (планарный)
Газо-адсорбционная	газ	твёрдое тело	послойно в колонке	колоночный
Газо-жидкостная	газ	жидкость	адсорбция на пористом веществе или в капилляре	колоночный
Гель-хроматография	жидкость	жидкость	удерживается в порах твёрдого полимера	колоночный
Ионообменная	жидкость	твёрдое тело	послойно в колонке	колоночный

Метод, о котором мы говорим, используется как вспомогательный инструмент в разных областях науки и производства. В промышленности, связанной с добычей и переработкой нефти и газа, около 90% анализов выполняется на хроматографах. В лабораториях и на промышленных предприятиях органического синтеза с помощью хроматографии проводится мониторинг сырья и конечных продуктов по качеству. Например, газовая хроматография нашла большое применение в экологии (анализы на пестициды, гербициды, диоксины и т.п.), пищевой промышленности (анализ продуктов питания на пестициды, нитрозамины, микотоксины и другие вещества), фармацевтике (контроль биохимических маркеров, метаболитов и другие применения) и косметической промышленности, а также криминалистике (обнаружение наркотических и взрывчатых веществ).

Остановимся подробнее на применении хроматографии в фармацевтической биотехнологии. Чаще всего для выделения вирусов, очистки вакцин и производства белков используют ВЭЖХ (высокоэффективная жидкостная хроматография).

Эта техника анализа смесей веществ позволяет 1) разделить, 2) идентифицировать и 3) определить количество каждого вещества в смеси. При этом сольвент подаётся с помощью насоса под давлением 50–350 бар. Жидкая фаза продавливается через колонку, наполненную твёрдым адсорбентом. Это может быть диоксид кремния (силикагель) или специальные ионообменные смолы. Размер гранул адсорбента обычно составляет от 2 до 50 мкм.

Каждый компонент смеси взаимодействует немного по-разному с адсорбентом, что в результате даёт разные скорости прохождения веществ через колонку и позволяет собирать каждое вещество отдельно.

Системы хроматографии от Novasep.

Prochrom^® HPLC (ВЭЖХ) – препаративные системы ВЭЖХ для промежуточной и конечной очистки активных фармацевтических субстанций и биомолекул. В основе данных систем лежит технология динамического осевого сжатия (DAC). Разработанная Novasep, эта технология основана на использовании поршня с гидравлическим приводом, обеспечивающего максимальную эффективность и симметрию пиков. В сочетании с запатентованными распределителями потока технология DAC обеспечивает оптимальную производительность в течение длительного периода времени для колонн диаметром от 50 до 2000 мм.

Prochrom^® Varicol^® Multicolumn – это лабораторные, пилотные и промышленные многоколонные системы непрерывного процесса с несинхронным перемещением входной и выходной линий. Они являются хорошей альтернативой хроматографии с псевдодвижущимся слоем сорбента (SMB), т.к. последняя требует больших капитальных затрат и является дорогой в обслуживании. Количество колонок периодически изменяется в каждой зоне системы. Это обеспечивает более эффективное использование стационарной фазы и более высокую производительность по сравнению с традиционным SMB.

Varicol^®: до 30% более производительны, чем SMB:

• Устойчивый непрерывный процесс
  • Одна длинная колонка заменяется 3–6 короткими колонками, соединёнными в замкнутый контур.
  • Сбор только чистых фракций; смешанные фракции рециркулируют в системе.
• Экономически эффективный и высокопроизводительный
  • В 2–10 раз более производительный, чем классические процессы, такие как ВЭЖХ.
  • Самые низкие эксплуатационные расходы.
  • Оптимизированное использование стационарной фазы.
  • На 15–30% более продуктивны, чем SMB, при меньшем количестве колонок.
• Экологически чистый
  • До 99,97% растворителя перерабатывается (рециркуляция сольвента как опция).

^Hipersep® – лабораторная или пилотная многоколонная система непрерывной хроматографии низкого давления. Особенность данной установки состоит в разделении одной колонки на несколько более коротких. Это позволяет перейти от пакетного (batch) процесса к непрерывной хроматографии – заполнять каждую колонку с адсорбентом одну за другой на 100%. Такое же количество адсорбента, помещённое в одну большую колонну, было бы заполнено лишь на 60%. Непрерывный процесс позволяет последовательно получать порции разделённых веществ, а затем промывать и регенерировать колонки так же одну за другой.

К преимуществам данной системы относятся:

• скорость разделения до 1000 см/ч;
• до 4 раз ниже расход буфера и ионообменной смолы;
• устойчивость и воспроизводимость процесса;
• легкость в использовании (удобное ПО, графики в реальном времени).