प्रतिधारा क्रोमैटोग्राफी

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एक उच्च-प्रदर्शन प्रतिधारा वर्णलेखन प्रणाली

प्रति-धारा वर्णलेखन (सीसीसी, प्रति-धारा वर्णलेखन भी) तरल-तरल वर्णलेखन का एक रूप है जो एक तरल स्टेशनरी चरण (रसायन विज्ञान) का उपयोग करता है जो अणुओं की जड़ता द्वारा आयोजित किया जाता है जो एक अपकेंद्रित्र के केंद्र की ओर बढ़ते हुए स्थिर चरण की रचना करता है। केन्द्रापसारक बल के लिए[1] और मिश्रण के रासायनिक घटकों को अलग करने, पहचानने और मापने के लिए प्रयोग किया जाता है। अपने व्यापक अर्थों में, प्रतिधारा वर्णलेखन में संबंधित तरल क्रोमाटोग्राफी तकनीकों का एक संग्रह सम्मिलित है जो ठोस समर्थन के बिना दो मिश्रणीयता तरल चरणों को नियोजित करता है।[1][2] दो तरल चरण एक दूसरे के संपर्क में आते हैं क्योंकि कम से कम एक चरण वर्णलेखन कॉलम, एक खोखले ट्यूब या चैनलों से जुड़े कक्षों की एक श्रृंखला के माध्यम से पंप किया जाता है, जिसमें दोनों चरण होते हैं। परिणामी गतिशील मिश्रण और निपटान क्रिया घटकों को दो चरणों में उनके संबंधित घुलनशीलता से अलग करने की स्वीकृति देती है। वांछित पृथक्करण के लिए उचित चयनात्मकता प्रदान करने के लिए कम से कम दो अमिश्रणीय तरल पदार्थों से युक्त दो-चरण विलायक प्रणालियों की एक विस्तृत विविधता को नियोजित किया जा सकता है।[3][4]

कुछ प्रकार की प्रतिधारा वर्णलेखन, जैसे कि दोहरी प्रवाह सीसीसी, एक वास्तविक प्रतिधारा प्रक्रिया की सुविधा देती है जहां दो अमिश्रणीय चरण एक दूसरे के पीछे प्रवाहित होते हैं और स्तंभ के विपरीत छोर से बाहर निकलते हैं।[5] अधिक बार, हालांकि, एक तरल स्थिर चरण के रूप में कार्य करता है और स्तंभ में रखा जाता है जबकि गतिशील चरण इसके माध्यम से पंप किया जाता है। तरल स्थिर चरण को गुरुत्वाकर्षण या अणुओं की जड़ता द्वारा स्थिर किया जाता है, जो केन्द्रापसारक बल के कारण एक अपकेंद्रित्र के केंद्र की ओर बढ़ते हुए स्थिर चरण की रचना करता है। गुरुत्वाकर्षण विधि का एक उदाहरण ड्रॉपलेट काउंटर करंट वर्णलेखन (DCCC) कहा जाता है।[6] ऐसे दो तरीके हैं जिनके द्वारा केन्द्रापसारक बल द्वारा स्थिर चरण को बनाए रखा जाता है: हाइड्रोस्टैटिक और हाइड्रोडाइनमिक । द्रवस्थैतिक विधि में, स्तंभ को केंद्रीय अक्ष के चारों ओर घुमाया जाता है।[7] हाइड्रोस्टैटिक उपकरणों का विपणन केन्द्रापसारक विभाजन वर्णलेखन (सीपीसी) के नाम से किया जाता है।[8] द्रवगतिकीय उपकरणों को अक्सर उच्च-गति या उच्च-प्रदर्शन प्रतिधारा वर्णलेखन (क्रमशः एचएससीसीसी और एचपीसीसीसी) उपकरणों के रूप में विपणन किया जाता है जो स्तंभ में स्थिर चरण को बनाए रखने के लिए पेचदार कुंडली में आर्किमिडीज के पेंच बल पर भरोसा करते हैं।[9]

CCC प्रणाली के घटक अधिकांश तरल वर्णलेखन कॉन्फ़िगरेशन के समान होते हैं, जैसे उच्च-प्रदर्शन तरल वर्णलेखन (HPLC)। एक या एक से अधिक पंप चरणों को स्तंभ तक पहुंचाते हैं जो सीसीसी उपकरण ही है। प्रतिदर्श एक स्वचालित या मैन्युअल सिरिंज से भरे प्रतिदर्श लूप के माध्यम से कॉलम में प्रस्तुत किए जाते हैं। बहिर्वाह की निगरानी विभिन्न डिटेक्टरों जैसे पराबैंगनी-दृश्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी या मास स्पेक्ट्रोमेट्री से की जाती है। पंप, सीसीसी उपकरण, प्रतिदर्श इंजेक्शन, और पहचान का संचालन मैन्युअल रूप से या माइक्रोप्रोसेसर के साथ नियंत्रित किया जा सकता है।

इतिहास

आधुनिक प्रतिधारा वर्णलेखन सिद्धांत और व्यवहार का पूर्ववर्ती प्रतिधारा वितरण (सीसीडी) था। सीसीडी के सिद्धांत का वर्णन 1930 के दशक में रान्डेल और लॉन्गटिन द्वारा किया गया था।[10] आर्चर मार्टिन और रिचर्ड लॉरेंस मिलिंगटन सिन्ज ने 1940 के दशक के समय इस पद्धति को और विकसित किया।[11] अंत में, लाइमैन सी. क्रेग ने 1944 में क्रेग प्रतिधारा वितरण उपकरण की शुरुआत की जिसने सीसीडी को प्रयोगशाला के काम के लिए व्यावहारिक बना दिया।[12] सीसीडी का उपयोग कई दशकों तक विभिन्न प्रकार के उपयोगी यौगिकों को अलग करने के लिए किया गया था।[13]


समर्थन मुक्त कॉलम वर्णलेखन

मानक स्तंभ वर्णलेखन में एक ठोस स्थिर चरण और एक तरल गतिशील चरण होता है, जबकि गैस वर्णलेखन (जीसी) ठोस समर्थन और गैसीय गतिशील चरण पर ठोस या तरल स्थिर चरण का उपयोग करती है। इसके विपरीत, तरल-तरल वर्णलेखन में, गतिशील और स्थिर दोनों चरण तरल होते हैं। हालाँकि, यह विपरीत उतना कठोर नहीं है जितना पहली नज़र में लगता है। उल्टे-चरण वर्णलेखन में, उदाहरण के लिए, स्थिर चरण को एक तरल के रूप में माना जा सकता है जो एक सूक्ष्म सामग्री के लिए रासायनिक बंधन द्वारा स्थिर होता है। सूक्ष्म झरझरा सिलिका जेल ठोस समर्थन। प्रतिधारा वर्णलेखन में केन्द्रापसारक या गुरुत्वाकर्षण बल स्थिर तरल परत को स्थिर करते हैं। ठोस समर्थन को समाप्त करके, स्तंभ पर विश्लेषण के स्थायी सोखने से बचा जाता है, और विश्लेषण की उच्च वसूली प्राप्त की जा सकती है।[14] प्रतिधारा वर्णलेखन उपकरण आसानी से गतिशील और स्थिर चरणों को बदलकर सामान्य चरण वर्णलेखन और उलट-चरण वर्णलेखन के बीच स्विच किया जाता है। स्तंभ वर्णलेखन के साथ, जुदाई क्षमता व्यावसायिक रूप से उपलब्ध स्थिर चरण मीडिया और इसकी विशेष विशेषताओं द्वारा सीमित है। प्रतिधारा वर्णलेखन में लगभग किसी भी अमिश्रणीय विलयन का उपयोग किया जा सकता है, बशर्ते कि स्थिर चरण को सफलतापूर्वक बनाए रखा जा सके।

विलायक की लागत भी सामान्य रूप से एचपीएलसी की तुलना में कम होती है। स्तंभ वर्णलेखन की तुलना में, प्रवाह और कुल विलायक उपयोग अधिकांश प्रतिधारा वर्णलेखन वियोजन में आधा और दसवां तक ​​भी कम हो सकता है।[15] साथ ही, स्टेशनरी फेज मीडिया की खरीद और निपटान की लागत समाप्त हो जाती है। प्रतिधारा वर्णलेखन का एक अन्य लाभ यह है कि प्रयोगशाला में किए गए प्रयोगों को औद्योगिक मात्रा में बढ़ाया जा सकता है। जब गैस वर्णलेखन या एचपीएलसी बड़ी मात्रा में किया जाता है, तो सतह-से-आयतन अनुपात और प्रवाह गतिकी के मुद्दों के कारण संकल्प खो जाता है; इससे बचा जाता है जब दोनों चरण तरल होते हैं।[16]

300 पीएक्ससीसीसी पृथक्करण प्रक्रिया को तीन चरणों में घटित होने के बारे में सोचा जा सकता है: दो चरणों का मिश्रण, निपटान और पृथक्करण (हालांकि वे अक्सर लगातार होते हैं)। उनके बीच इंटरफेसियल क्षेत्र को अधिकतम करने और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण को बढ़ाने के लिए चरणों का जोरदार मिश्रण महत्वपूर्ण है। विश्लेषण अपने विभाजन गुणांक के अनुसार चरणों के बीच वितरित करेगा जिसे वितरण गुणांक, वितरण स्थिरांक या विभाजन अनुपात भी कहा जाता है और इसे P, K, D, K द्वारा दर्शाया जाता है।c, या केD.[17] एक विशेष द्विध्रुवीय विलायक प्रणाली में एक विश्लेषण के लिए विभाजन गुणांक उपकरण की मात्रा, प्रवाह दर, स्थिर चरण प्रतिधारण मात्रा अनुपात और स्थिर चरण को स्थिर करने के लिए आवश्यक जी-बल से स्वतंत्र है। स्थिर चरण प्रतिधारण की डिग्री एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। सामान्य कारक जो स्थिर चरण प्रतिधारण को प्रभावित करते हैं, प्रवाह दर, द्विध्रुवीय विलायक प्रणाली की विलायक संरचना और जी-बल हैं। स्थिर चरण अवधारण को स्थिर चरण आयतन अवधारण अनुपात (Sf) द्वारा दर्शाया जाता है जो उपकरण के कुल आयतन से विभाजित स्थिर चरण का आयतन है। बसने का समय विलायक प्रणाली और प्रतिदर्श मैट्रिक्स की एक संपत्ति है, जो दोनों स्थिर चरण अवधारण को बहुत प्रभावित करते हैं।[18] अधिकांश प्रक्रिया रसायनज्ञों के लिए, प्रतिधारा शब्द का अर्थ विपरीत दिशाओं में चलने वाले दो अमिश्रणीय तरल पदार्थों से है, जैसा कि सामान्य रूप से बड़े केन्द्रापसारक चिमटा इकाइयों में होता है। दोहरे प्रवाह (नीचे देखें) सीसीसी के अपवाद के साथ, संचालन के अधिकांश प्रतिधारा वर्णलेखन मोड में एक स्थिर चरण और एक गतिशील चरण होता है। इस स्थिति में भी, साधन स्तंभ के अंदर प्रतिधारा प्रवाह होता है।[19] कई शोधकर्ताओं ने प्रति-धारा वर्णलेखन और CPC दोनों का नाम बदलकर तरल-तरल वर्णलेखन करने का प्रस्ताव दिया है,[20] लेकिन दूसरों को लगता है कि प्रतिधारा शब्द अपने आप में एक मिथ्या नाम है।[21] स्तंभ वर्णलेखन और एचपीएलसी के विपरीत, प्रतिधारा वर्णलेखन ऑपरेटर कॉलम वॉल्यूम के सापेक्ष बड़ी मात्रा में इंजेक्ट कर सकते हैं।[22] सामान्य रूप से कुंडल वॉल्यूम का 5 से 10% इंजेक्ट किया जा सकता है। कुछ मामलों में इसे कुंडल वॉल्यूम के 15 से 20% तक बढ़ाया जा सकता है।[23] सामान्य रूप से, अधिकांश आधुनिक वाणिज्यिक सीसीसी और सीपीसी 5 से 40 ग्राम/एल क्षमता इंजेक्ट कर सकते हैं। सीमा इतनी बड़ी है, यहां तक ​​कि एक विशिष्ट उपकरण के लिए, अकेले सभी उपकरण विकल्पों को छोड़ दें, क्योंकि लक्ष्य के प्रकार, मैट्रिक्स और उपलब्ध द्विध्रुवीय विलायक बहुत भिन्न होते हैं। लगभग 10 g/L एक अधिक विशिष्ट मान होगा, जिसे अधिकांश अनुप्रयोग आधार मान के रूप में उपयोग कर सकते हैं।

प्रतिधारा पृथक्करण वांछित पृथक्करण के लिए एक उपयुक्त द्विध्रुवीय विलायक प्रणाली को चुनने के साथ प्रारंभ होता है। एन-हेक्सेन (या हेपटैन ), एथिल एसीटेट, मेथनॉल और पानी के विभिन्न अनुपातों में संयोजन सहित सीसीसी व्यवसायी के लिए बाइफैसिक विलायक मिश्रण की एक विस्तृत श्रृंखला उपलब्ध है।[24] इस मूल विलायक प्रणाली को कभी-कभी HEMWat विलायक प्रणाली के रूप में संदर्भित किया जाता है।[citation needed] विलायक प्रणाली का चुनाव सीसीसी साहित्य के अवलोकन द्वारा निर्देशित किया जा सकता है। इष्टतम विलायक प्रणाली निर्धारित करने के लिए पतली परत वर्णलेखन की परिचित तकनीक को भी नियोजित किया जा सकता है।[25] परिवारों में विलायक प्रणाली के संगठन ने विलायक प्रणाली के चुनाव को भी बहुत आसान बना दिया है।[26] एक फ्लास्क विभाजन प्रयोग के साथ विलायक प्रणाली का परीक्षण किया जा सकता है। विभाजन प्रयोग से मापा गया विभाजन गुणांक यौगिक के क्षालन व्यवहार को इंगित करेगा। सामान्य रूप से, एक विलायक प्रणाली चुनना वांछनीय होता है, जहां टारगेट कंपाउंड का विभाजन गुणांक 0.25 और 8 के बीच होता है।[27] ऐतिहासिक रूप से, यह सोचा गया था कि कोई वाणिज्यिक प्रतिधारा क्रोमैटोग्राफ आयनिक तरल पदार्थों की उच्च चिपचिपाहट का सामना नहीं कर सकता। हालांकि, आधुनिक उपकरण जो 30 से 70+% आयनिक तरल पदार्थ (और संभावित रूप से 100% आयनिक तरल, यदि दोनों चरण उपयुक्त रूप से अनुकूलित आयनिक तरल पदार्थ हैं) को समायोजित कर सकते हैं, उपलब्ध हो गए हैं।[28] आयनिक तरल पदार्थों को ध्रुवीय / गैर-ध्रुवीय कार्बनिक, अचिरल और चिरलिटी (रसायन विज्ञान) यौगिकों, जैव-अणुओं और अकार्बनिक पृथक्करणों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, क्योंकि आयनिक तरल पदार्थों को असाधारण सॉल्वेंसी और विशिष्टता के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।[29] द्विध्रुवीय विलायक प्रणाली को चुने जाने के बाद एक अलग फ़नल में तैयार और संतुलित किया जाता है। इस कदम को विलायक प्रणाली का पूर्व-संतुलन कहा जाता है। दो चरण अलग हो गए हैं। फिर स्तंभ को एक पंप के साथ स्थिर से भर दिया जाता है। अगला, स्तंभ एक संतुलन स्थिति सेट करता है, जैसे वांछित घूर्णन गति, और गतिशील चरण स्तंभ के माध्यम से पंप किया जाता है। गतिशील चरण स्थिर चरण के एक हिस्से को तब तक विस्थापित करता है जब तक स्तंभ संतुलन प्राप्त नहीं हो जाता है और गतिशील चरण स्तंभ से बाहर निकल जाता है। प्रतिदर्श स्तंभ संतुलन चरण के समय या संतुलन पूरा होने के बाद किसी भी समय कॉलम में प्रस्तुत किया जा सकता है। eluant की मात्रा स्तंभ में गतिशील चरण की मात्रा से अधिक हो जाने के बाद, प्रतिदर्श घटक elute होने लगेंगे। एकता के एक विभाजन गुणांक के साथ यौगिक तब समाप्त हो जाएंगे जब इंजेक्शन के समय से गतिशील चरण का एक कॉलम वॉल्यूम कॉलम के माध्यम से पारित हो गया हो। परिणामों के वर्ण-लेखन संकल्प को बढ़ाने में मदद करने के लिए यौगिक को दूसरे स्थिर चरण में प्रस्तुत किया जा सकता है।[30] टारगेट कंपाउंड (एस) को हटा दिए जाने के बाद प्रवाह को रोक दिया जाता है या कॉलम के माध्यम से स्थिर चरण को पंप करके कॉलम को बाहर निकाल दिया जाता है। प्रतिधारा वर्णलेखन के एक प्रमुख अनुप्रयोग का एक उदाहरण एक अत्यंत जटिल मैट्रिक्स लेना है जैसे कि पौधे का अर्क, ध्यान से चयनित विलायक प्रणाली के साथ प्रति-धारा वर्णलेखन पृथक्करण करना और सभी प्रतिदर्श को पुनर्प्राप्त करने के लिए कॉलम को बाहर निकालना। मूल जटिल मैट्रिक्स को असतत संकीर्ण रासायनिक ध्रुवीकरण बैंड में विभाजित किया गया होगा, जिसे बाद में रासायनिक संरचना या बायोएक्टिविटी के लिए स्वीकार किया जा सकता है। अन्य वर्ण-लेखन और गैर वर्ण-लेखन तकनीकों के संयोजन के साथ एक या एक से अधिक प्रतिधारा वर्णलेखन पृथक्करण करने से अत्यधिक जटिल मेट्रिसेस की रचनात्मक पहचान में तेजी से प्रगति की संभावना है।[31][32]


बूंद सीसीसी

छोटी बूंद प्रतिधारा वर्णलेखन (DCCC) को 1970 में तनीमुरा, पिसानो, इटो और बोमन द्वारा प्रस्तुत किया गया था।[33] डीसीसीसी स्थिर चरण के माध्यम से गतिशील चरण को स्थानांतरित करने के लिए केवल गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करता है जो श्रृंखला में जुड़े लंबे ऊर्ध्वाधर ट्यूबों में आयोजित होता है। अवरोही मोड में, सघन गतिशील चरण और प्रतिदर्श की बूंदों को केवल गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करके लाइटर स्थिर चरण के स्तंभों के माध्यम से गिरने दिया जाता है। यदि एक कम-सघन गतिशील चरण का उपयोग किया जाता है तो यह स्थिर चरण के माध्यम से ऊपर उठेगा; इसे आरोही मोड कहा जाता है। एक कॉलम से एलुएंट को दूसरे में स्थानांतरित किया जाता है; जितने अधिक स्तंभों का उपयोग किया जाता है, उतने अधिक सैद्धांतिक प्लेट प्राप्त किए जा सकते हैं। DCCC ने प्राकृतिक उत्पाद पृथक्करण के साथ कुछ सफलता प्राप्त की, लेकिन उच्च-गति प्रतिधारा वर्णलेखन के तेजी से विकास द्वारा बड़े पैमाने पर ग्रहण किया गया।[34] डीसीसीसी की मुख्य सीमा यह है कि प्रवाह दर कम है, और अधिकांश बाइनरी विलायक प्रणाली के लिए खराब मिश्रण हासिल किया जाता है।

द्रवगतिकीय सीसीसी

सीसीसी का आधुनिक युग डॉ. योइचिरो इटो द्वारा ग्रहों के अपकेंद्रित्र के विकास के साथ प्रारंभ हुआ, जिसे पहली बार 1966 में एक बंद पेचदार ट्यूब के रूप में प्रस्तुत किया गया था, जिसे ग्रहीय अक्ष पर घुमाया गया था और सूर्य की धुरी पर घुमाया गया था।[35] एक फ्लो-थ्रू मॉडल बाद में विकसित किया गया था और नई तकनीक को 1970 में प्रतिधारा वर्णलेखन कहा गया था।[2]क्लोरोफार्म : एसीटिक अम्ल : 0.1 एम जलीय हाइड्रोक्लोरिक एसिड (2:2:1 v/v) विलायक प्रणाली में 1-फ्लोरो-2,4-डाइनिट्रोबेंजीन एमिनो एसिड के परीक्षण मिश्रण को नियोजित करके तकनीक को और विकसित किया गया था।[36] उपकरण को इंजीनियर करने के लिए बहुत विकास की आवश्यकता थी ताकि आवश्यक ग्रहों की गति को बनाए रखा जा सके, जबकि चरणों को कुंडल (एस) के माध्यम से पंप किया जा रहा था।[37] दो अक्षों (सिंक्रोनस या नॉन-सिंक्रोनस) के सापेक्ष घूर्णन, कुंडल के माध्यम से प्रवाह की दिशा और रोटर कोणों जैसे पैरामीटर की जांच की गई।[38][39]


उच्च गति

1982 तक तकनीक पर्याप्त रूप से उन्नत हो गई थी, जिसे तकनीक को हाई-स्पीड प्रति-धारा वर्णलेखन (HSCCC) कहा जाता था।[40][41] पीटर कार्मेसी ने प्रारंभ में पीसी इंक. इटो बहु-परत कुंडल सेपरेटर/एक्सट्रैक्टर का व्यावसायीकरण किया, जिसमें एक सिंगल बोबिन (जिस पर कुंडल लिपटी हुई है) और एक काउंटरबैलेंस का उपयोग किया गया, साथ ही फ्लाइंग लीड्स का एक सेट जो अटेरन को जोड़ने वाले टयूबिंग हैं।[42] डॉ. वाल्टर कॉनवे और अन्य ने बाद में बोबिन डिजाइन विकसित किया, ताकि कई कुंडल, यहां तक ​​कि विभिन्न ट्यूबिंग आकारों के कुंडल को भी एक बॉबिन पर रखा जा सके।[43] एडवर्ड चाउ ने बाद में Pharmatech प्रति-धारा वर्णलेखन के रूप में एक ट्रिपल बॉबिन डिज़ाइन विकसित किया और उसका व्यवसायीकरण किया, जिसमें तीन बॉबिन के बीच लीड के लिए एक डी-ट्विस्ट तंत्र था।[44] 1993 में जारी क्वात्रो सीसीसी ने एक नई मिरर इमेज, ट्विन बॉबिन डिज़ाइन का उपयोग करके व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों को और विकसित किया, जिसे मल्टीपल बॉबिन के बीच Pharmatech के डी-ट्विस्ट तंत्र की आवश्यकता नहीं थी, इसलिए अभी भी एक ही उपकरण पर कई बॉबिन को समायोजित किया जा सकता है।[45] द्रवगतिकीय सीसीसी अब प्रति उपकरण 4 कुंडल तक उपलब्ध है। ये कुंडल पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन, पॉलिथर ईथर कीटोन, पोलीविनीलीडेंस फ्लोराइड या स्टेनलेस स्टील टयूबिंग में हो सकते हैं। 2डी सीसीसी (नीचे देखें) की सुविधा के लिए 2, 3 या 4 कुंडल सभी एक ही बोर के हो सकते हैं। कुंडल को लंबा करने और क्षमता बढ़ाने के लिए कुंडल को श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है, या कुंडल को समानांतर में जोड़ा जा सकता है ताकि 2, 3 या 4 पृथक्करण एक साथ किए जा सकें। कुंडल एक उपकरण पर विभिन्न आकारों के भी हो सकते हैं, एक उपकरण पर 1 से 6 मिमी तक, इस प्रकार एक उपकरण को प्रति दिन मिलीग्राम से किलो तक अनुकूलित करने की स्वीकृति मिलती है। हाल ही में इंस्ट्रूमेंट डेरिवेटिव्स को विभिन्न द्रवगतिकीय सीसीसी डिजाइनों के लिए फ्लाइंग लीड्स के अतिरिक्त कस्टम या मानक विकल्पों के रूप में रोटेटिंग सील्स के साथ प्रस्तुत किया गया है।[46][47][48][49][50]


उच्च-प्रदर्शन

सीसीसी उपकरण के संचालन सिद्धांत में एक स्तंभ की आवश्यकता होती है जिसमें बोबिन के चारों ओर कुंडलित ट्यूब होती है। बोबिन को एक डबल-एक्सिस गाइरेटरी मोशन (एक कारडायोड ) में घुमाया जाता है, जो प्रत्येक घुमाव के समय स्तंभ पर कार्य करने के लिए चर जी-बल का कारण बनता है। यह गति स्तंभ को एक विभाजन चरण प्रति क्रांति और प्रतिदर्श के घटकों को दो अमिश्रणीय तरल चरणों के बीच उनके विभाजन गुणांक के कारण स्तंभ में अलग देखने का कारण बनती है। उच्च-प्रदर्शन प्रतिधारा वर्णलेखन (HPCCC) HSCCC की तरह ही काम करती है। एक सात-वर्षीय अनुसंधान और विकास प्रक्रिया ने HSCCC उपकरणों के 80 ग्राम की तुलना में 240 ग्राम उत्पन्न करने वाले HPCCC उपकरणों का उत्पादन किया। जी-फोर्स में यह वृद्धि और स्तंभ के बड़े बोर ने बेहतर गतिशील चरण प्रवाह दर और उच्च स्थिर चरण अवधारण के कारण थ्रूपुट में दस गुना वृद्धि को सक्षम किया है।[51] प्रतिधारा वर्णलेखन एक प्रारंभिक तरल वर्णलेखन तकनीक है, हालांकि उच्च-जी एचपीसीसीसी उपकरणों के आगमन के साथ अब कुछ मिलीग्राम के रूप में प्रतिदर्श लोडिंग के साथ उपकरणों को संचालित करना संभव है, जबकि पिछले सैकड़ों मिलीग्राम आवश्यक थे। इस तकनीक के लिए प्रमुख अनुप्रयोग क्षेत्रों में प्राकृतिक उत्पाद शुद्धिकरण और औषधि विकास सम्मिलित हैं।Cite error: Invalid <ref> tag; invalid names, e.g. too many

हाइड्रोस्टैटिक सीसीसी

हाइड्रोस्टैटिक सीसीसी या केन्द्रापसारक विभाजन वर्णलेखन (सीपीसी) का आविष्कार 1980 के दशक में जापानी कंपनी सैंकी इंजीनियरिंग लिमिटेड द्वारा किया गया था, जिसके अध्यक्ष कनिची नुनोगाकी थे।[8][52] 1990 के दशक के अंत से सीपीसी फ्रांस में बड़े पैमाने पर विकसित किया गया है। फ्रांस में, उन्होंने प्रारंभ में सैंकी द्वारा प्रारंभ की गई स्टैक्ड डिस्क अवधारणा को अनुकूलित किया। हाल ही में, फ़्रांस और यूके में, गैर-स्टैक्ड डिस्क सीपीसी कॉन्फ़िगरेशन को पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन, स्टेनलेस स्टील या टाइटेनियम रोटर्स के साथ विकसित किया गया है। इन्हें मूल अवधारणा के स्टैक्ड डिस्क के बीच संभावित रिसाव को दूर करने और अच्छे निर्माण अभ्यास के लिए भाप की सफाई की स्वीकृति देने के लिए डिज़ाइन किया गया है। विभिन्न रोटर सामग्रियों में 100 मिलीलीटर से लेकर 12 लीटर तक की मात्रा उपलब्ध है। 25 लीटर रोटर सीपीसी में टाइटेनियम रोटर है।[53] इस तकनीक को कभी-कभी तेज सीपीसी या उच्च-प्रदर्शन सीपीसी के नाम से बेचा जाता है।

बोध

केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफ उपकरण एक अद्वितीय रोटर के साथ गठित होता है जिसमें कॉलम होता है। यह रोटर अपनी केंद्रीय धुरी पर घूमता है (जबकि HSCCC स्तंभ अपनी ग्रहीय धुरी पर घूमता है और साथ ही साथ एक अन्य सौर अक्ष के बारे में विलक्षण रूप से घूमता है)। कम कंपन और शोर के साथ, सीपीसी 500 से 2000 आरपीएम तक एक विशिष्ट घूर्णन स्पीड रेंज प्रदान करता है। द्रवगतिकीय सीसीसी के विपरीत, घूर्णन की गति स्थिर चरण के अवधारण मात्रा अनुपात के सीधे आनुपातिक नहीं है। DCCC की तरह, CPC को अवरोही या आरोही मोड में संचालित किया जा सकता है, जहाँ दिशा गुरुत्वाकर्षण के अतिरिक्त रोटर द्वारा उत्पन्न बल के सापेक्ष होती है। बड़े कक्षों और चैनलों के साथ पुन: डिज़ाइन किए गए CPC कॉलम को केन्द्रापसारक विभाजन निष्कर्षण (CPE) नाम दिया गया है।[54] सीपीई डिजाइन में तेज प्रवाह दर और बढ़ी हुई कॉलम लोडिंग हासिल की जा सकती है।

लाभ

सीपीसी जुड़वां सेल में मिश्रण और बसने का दृश्य

सीपीसी तेजी से बैच-उत्पादन के लिए विश्लेषणात्मक उपकरण (कुछ मिलीलीटर) से औद्योगिक उपकरण (कई लीटर) तक प्रत्यक्ष स्केल-अप प्रदान करता है। सीपीसी जलीय दो-चरण विलायक प्रणालियों को समायोजित करने के लिए विशेष रूप से अनुकूल लगता है।[55] सामान्य तौर पर, सीपीसी उपकरण विलायक प्रणाली को बनाए रख सकते हैं जो चरणों के बीच घनत्व में छोटे अंतर के कारण द्रवगतिकीय उपकरण में अच्छी तरह से बनाए नहीं रखा जाता है।[56] यह सीपीसी इंस्ट्रूमेंटेशन के विकास के लिए प्रवाह पैटर्न की कल्पना करने में बहुत मददगार रहा है जो सीपीसी कक्ष में एक एसिंक्रोनस कैमरा और सीपीसी रोटर द्वारा ट्रिगर किए गए स्ट्रोबोस्कोप के साथ मिश्रण और बसने को जन्म देता है।[57]


ऑपरेशन के मोड

वैज्ञानिक की विशेष पृथक्करण आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए उपरोक्त द्रवगतिकीय और हाइड्रोस्टैटिक उपकरणों को विभिन्न तरीकों या संचालन के तरीकों में नियोजित किया जा सकता है। प्रतिधारा वर्णलेखन तकनीक की ताकत और क्षमता का लाभ उठाने के लिए ऑपरेशन के कई तरीके तैयार किए गए हैं। सामान्य तौर पर, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों के साथ निम्न मोड का प्रदर्शन किया जा सकता है।

सामान्य-चरण

कॉलम में अधिक ध्रुवीय स्थिर चरण बनाए रखने के साथ, गतिशील चरण के रूप में स्तंभ के माध्यम से गैर-जलीय या द्विध्रुवीय विलायक प्रणाली के चरण को पंप करके सामान्य चरण क्षालन प्राप्त किया जाता है। के मूल नामकरण का कारण प्रासंगिक है। पेपर वर्णलेखन के मूल स्थिर चरणों के रूप में डायटोमेसियस पृथ्वी (प्राकृतिक सूक्ष्म झरझरा सिलिका) जैसे अधिक कुशल सामग्रियों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था और आधुनिक सिलिका जेल के बाद, पतली परत वर्णलेखन स्थिर चरण ध्रुवीय (सिलिका से जुड़े हाइड्रॉक्सी समूह) और अधिकतम प्रतिधारण था गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स जैसे हेक्सेन | एन-हेक्सेन के साथ हासिल किया गया था। प्लेट के ऊपर ध्रुवीय यौगिकों को स्थानांतरित करने के लिए उत्तरोत्तर अधिक ध्रुवीय एलुएंट्स का उपयोग किया गया। C18 सबसे लोकप्रिय बनने के साथ विभिन्न एल्केन बंधुआ चरणों की प्रारंभ की गई। अल्केन श्रृंखलाओं को रासायनिक रूप से सिलिका से जोड़ा गया था, और क्षालन प्रवृत्ति का उलटा हुआ। इस प्रकार एक ध्रुवीय स्थिर सामान्य चरण वर्णलेखन बन गया सामान्य चरण वर्णलेखन, और गैर-ध्रुवीय स्थिर चरण वर्णलेखन उलट-चरण वर्णलेखन बन गई| उलटा चरण वर्णलेखन।

उलटा-चरण

उलट चरण (जैसे जलीय गतिशील चरण) क्षालन में, जलीय घोल का उपयोग कम ध्रुवीय स्थिर चरण के साथ गतिशील चरण के रूप में किया जाता है। प्रतिधारा वर्णलेखन में एक ही विलायक प्रणाली का उपयोग या तो सामान्य या उलटा चरण मोड में किया जा सकता है, बस स्तंभ के माध्यम से गतिशील चरण प्रवाह की दिशा को बदलकर।

क्षालन-बाहर निकालना

EECCC शब्द का सुझाव दिए जाने से पहले प्रति-धारा वर्णलेखन चिकित्सकों द्वारा घूर्णन को रोककर और स्तंभ के माध्यम से विलायक या गैस को पंप करके एक पृथक्करण प्रयोग के अंत में स्तंभ से स्थिर चरण का बाहर निकालना।[58] रेफरेंस-एक्सट्रूज़न मोड (EECCC) में, घूर्णन को बनाए रखते हुए प्रणाली में पंप किए जा रहे चरण को स्विच करके एक निश्चित बिंदु के बाद गतिशील चरण को बाहर निकाला जाता है।[59] उदाहरण के लिए, यदि एक निश्चित बिंदु पर गतिशील चरण के रूप में जलीय चरण के साथ पृथक्करण प्रारंभ किया गया है, तो जैविक चरण को कॉलम के माध्यम से पंप किया जाता है जो स्विचिंग के समय कॉलम में सम्मिलित दोनों चरणों को प्रभावी रूप से बाहर धकेलता है। प्रसार द्वारा संकल्प के नुकसान के बिना पूर्ण प्रतिदर्श ध्रुवीयता (या तो सामान्य या उलट) के क्रम में eluted है। इसके लिए विलायक चरण के केवल एक स्तंभ मात्रा की आवश्यकता होती है और बाद के पृथक्करण के लिए ताजा स्थिर चरण से भरे स्तंभ को छोड़ देता है।[60]


ग्रेडिएंट

कॉलम वर्णलेखन में विलायक ग्रेडिएंट का उपयोग बहुत अच्छी तरह से विकसित है लेकिन सीसीसी में कम सामान्य है। रासायनिक ध्रुवता की एक विस्तृत श्रृंखला में इष्टतम रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने के लिए पृथक्करण के समय गतिशील चरण की ध्रुवीयता को बढ़ाकर (या घटाकर) एक विलायक ढाल का उत्पादन किया जाता है। उदाहरण के लिए, स्थिर चरण के रूप में हेप्टेन का उपयोग करके एक मेथनॉल-पानी गतिशील चरण ढाल को नियोजित किया जा सकता है। स्तंभ के अंदर संतुलन की स्थिति में व्यवधान द्वारा बनाए गए स्थिर चरण के अत्यधिक नुकसान के कारण, यह सभी द्विध्रुवीय विलायक प्रणालियों के साथ संभव नहीं है। ग्रेडियेंट या तो चरणों में उत्पादित किए जा सकते हैं,[61] या लगातार।[62]


दोहरी-मोड

दोहरे मोड में, गतिशील और स्थिर चरणों को पृथक्करण प्रयोग के माध्यम से उल्टा कर दिया जाता है। इसके लिए स्तंभ के माध्यम से पंप किए जाने वाले चरण के साथ-साथ प्रवाह की दिशा को बदलने की आवश्यकता होती है।[63] दोहरे मोड के संचालन से पूरे प्रतिदर्श को स्तंभ से अलग करने की संभावना है लेकिन चरण और प्रवाह की दिशा को बदलकर क्षालन का क्रम बाधित हो जाता है।

दोहरी-प्रवाह

दोहरे प्रवाह, जिसे दोहरे प्रवाह के रूप में भी जाना जाता है, प्रतिधारा वर्णलेखन तब होती है जब दोनों चरण स्तंभ के अंदर विपरीत दिशाओं में बह रहे होते हैं। द्रवगतिकीय और हाइड्रोस्टैटिक सीसीसी दोनों के लिए दोहरे प्रवाह संचालन के लिए उपकरण उपलब्ध हैं। फोम सीसीसी के लिए 1985 में योइचिरो इटो द्वारा दोहरे प्रवाह प्रतिधारा वर्णलेखन का पहली बार वर्णन किया गया था जहां गैस-तरल पृथक्करण का प्रदर्शन किया गया था।[64] जल्द ही तरल-तरल वियोजन हुआ।[65] प्रतिधारा वर्णलेखन उपकरण को संशोधित किया जाना चाहिए ताकि कॉलम के दोनों सिरों में इनलेट और आउटलेट दोनों क्षमताएं हों। यह मोड निरंतर या अनुक्रमिक वियोजन को कॉलम के बीच में या द्रवगतिकीय उपकरण में दो बॉबिन के बीच प्रस्तुत किए जाने वाले प्रतिदर्श के साथ समायोजित कर सकता है।[66] आंतरायिक प्रतिधारा नामक एक तकनीक निष्कर्षण (आईसीसीई) एक अर्ध-निरंतर विधि है जहां चरणों का प्रवाह सामान्य और उलटा-चरण क्षालन के बीच अंतःस्थापित होता है ताकि स्थिर चरण भी वैकल्पिक हो।[67]


पुनर्चक्रण और अनुक्रमिक

रीसाइक्लिंग वर्णलेखन दोनों एचपीएलसी में प्रचलित मोड है[68] और सीसीसी।[69] पुनर्चक्रण वर्णलेखन में, लक्षित यौगिकों को एल्यूट करने के बाद कॉलम में फिर से सम्मिलित किया जाता है। कॉलम के माध्यम से प्रत्येक पास सैद्धांतिक प्लेटों की संख्या को बढ़ाता है जो यौगिक अनुभव करते हैं और वर्ण-लेखन रिज़ॉल्यूशन को बढ़ाते हैं। प्रत्यक्ष पुनर्चक्रण एक लोकतांत्रिक विलायक प्रणाली के साथ किया जाना चाहिए। इस विधा के साथ, वियोजन को सुविधाजनक बनाने के लिए eluant को उसी या एक अलग कॉलम पर चुनिंदा रूप से फिर से क्रोमैटोग्राफ किया जा सकता है।[70] चयनात्मक पुनर्चक्रण की इस प्रक्रिया को हृदय-कट कहा गया है और विशेष रूप से चयनित लक्ष्य यौगिकों को शुद्ध करने में कुछ बलिदान हानि के साथ प्रभावी है।[71] एक वर्णलेखन प्रयोग से चयनित अंशों को दूसरी वर्ण-लेखन विधि के साथ फिर से अलग करने की प्रक्रिया वैज्ञानिकों द्वारा लंबे समय से प्रचलित है। पुनर्चक्रण और अनुक्रमिक वर्णलेखन इस प्रक्रिया का एक सुव्यवस्थित संस्करण है। सीसीसी में, द्विफसिक विलायक प्रणाली की संरचना को बदलकर कॉलम की पृथक्करण विशेषताओं को संशोधित किया जा सकता है।[72]


आयन-एक्सचेंज और पीएच-ज़ोन-रिफाइनिंग

एक पारंपरिक सीसीसी प्रयोग में उपकरण के स्थिर चरण से भरे जाने और गतिशील चरण के साथ संतुलित होने से पहले द्विध्रुवीय विलायक प्रणाली पूर्व-संतुलित होती है। पूर्व-संतुलन के बाद दोनों चरणों को संशोधित करके एक आयन-विनिमय मोड बनाया गया है।[73] सामान्य तौर पर, एक आयनिक विस्थापक (या एल्यूटर) को गतिशील चरण में जोड़ा जाता है और एक आयनिक रिटेनर को स्थिर चरण में जोड़ा जाता है। उदाहरण के लिए, जलीय गतिशील चरण में एक विस्थापक के रूप में NaI हो सकता है और कार्बनिक स्थिर चरण को चतुर्धातुक अमोनियम नमक के साथ संशोधित किया जा सकता है जिसे कुछ 336 कहा जाता है।[74] मोड जिसे पीएच-ज़ोन-रिफाइनिंग कहा जाता है, एक प्रकार का आयन-एक्सचेंज मोड है जो एसिड और/या बेस को विलायक संशोधक के रूप में उपयोग करता है।[75] सामान्य रूप से, विश्लेषणों को उनके पीकेए मूल्यों द्वारा निर्धारित क्रम में स्पष्ट किया जाता है। उदाहरण के लिए, हेक्सेन-एथिल एसीटेट-मेथनॉल-पानी (3:7:1:9, v/v) से बना बाइफेसिक विलायक प्रणाली के साथ जेल्सेमियम एलिगेंस स्टेम एक्सट्रैक्ट के 4.5 ग्राम प्रतिदर्श से 6 ऑक्सिंडोल एल्कलॉइड अलग किए गए थे, जहां 10 एमएम ट्राइथाइलमाइन (टीईए) को ऊपरी कार्बनिक स्थिर चरण में अनुचर के रूप में और 10 मिमी हाइड्रोक्लोरिक एसिड (एचसीएल) को जलीय गतिशील चरण में एक एल्यूटर के रूप में जोड़ा गया था।[76] आयन-एक्सचेंज मोड जैसे कि पीएच-ज़ोन-रिफाइनिंग में जबरदस्त क्षमता है क्योंकि पृथक्करण शक्ति का त्याग किए बिना उच्च प्रतिदर्श भार प्राप्त किया जा सकता है। यह आयनीकरण योग्य यौगिकों जैसे कि नाइट्रोजन युक्त अल्कलॉइड या कार्बोक्जिलिक एसिड युक्त फैटी एसिड के साथ सबसे अच्छा काम करता है।[77]


अनुप्रयोग

विभिन्न प्रकार के रासायनिक पदार्थों को शुद्ध करने के लिए औद्योगिक और प्रयोगशाला दोनों पैमाने पर प्रतिधारा वर्णलेखन और संबंधित तरल-तरल पृथक्करण तकनीकों का उपयोग किया गया है। पृथक्करण प्राप्तियों में प्रोटीन सम्मिलित हैं,[78] डीएनए,[79] भांग | कैनबिडिओल (सीबीडी) भांग का पौधा से[80] एंटीबायोटिक्स,[81] विटामिन,[82] प्राकृतिक उत्पाद,[31] फार्मास्यूटिकल्स, <रेफरी नाम = समनर 2011 6107-6113>Sumner, Neil (2011). "फार्मास्युटिकल डिस्कवरी की जरूरतों को पूरा करने के लिए काउंटर करंट क्रोमैटोग्राफी का विकास करना". Journal of Chromatography A. 1218 (36): 6107–6113. doi:10.1016/j.chroma.2011.05.001. PMID 21612783.</ref> धातु आयन, रेफरी>Araki, T.; Okazawa, T.; Kubo, Y.; Ando, H.; Asai, H. (1988). "Di-(2-एथिलहेक्सिल) फॉस्फोरिक एसिड के साथ केन्द्रापसारक प्रतिधारा प्रकार क्रोमैटोग्राफी द्वारा हल्का दुर्लभ पृथ्वी धातु आयनों का पृथक्करण". Journal of Liquid Chromatography. 11 (1): 267–281. doi:10.1080/01483919808068328.</ref> कीटनाशक, रेफरी>Ito, Yuko; Goto, Tomomi; Yamada, Sadaji A.; Ohno, Tsutomu; Matsumoto, Hiroshi; Oka, Hisao; Ito, Yoichiro (2008). "दोहरी काउंटर-करंट क्रोमैटोग्राफी का उपयोग करके भोजन में कार्बामेट कीटनाशकों का तेजी से निर्धारण मास स्पेक्ट्रोमेट्री के साथ सीधे जुड़ा हुआ है". Journal of Chromatography A. 1187 (1–2): 53–57. doi:10.1016/j.chroma.2008.01.078. PMID 18295222.</ref> एनैन्टीओमर, रेफरी>जुदाई विधियों में चिरल मान्यता: तंत्र और अनुप्रयोग. Alain Berthod (ed.). Heidelberg ; New York: Springer. 2010.{{cite book}}: CS1 maint: others (link)</ref> पर्यावरणीय नमूनों से पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन, रेफरी>Cao, Xueli; Yang, Chunlei; Pei, Hairun; Li, Xinghong; Xu, Xiaobai; Ito, Yoichiro (2012). "पर्यावरणीय जल में पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन के निर्धारण के लिए एक नई प्रीट्रीटमेंट विधि के रूप में काउंटर-करंट क्रोमैटोग्राफी का अनुप्रयोग". Journal of Separation Science. 35 (4): 596–601. doi:10.1002/jssc.201100852. PMC 3270381. PMID 22282420.</ref> सक्रिय एंजाइम, रेफरी>Baldermann, Susanne; Mulyadi, Andriati N.; Yang, Ziyin; Murata, Ariaka; Fleischmann, Peter; Winterhalter, Peter; Knight, Martha; Finn, Thomas M.; Watanabe, Naoharu (2011). "एंटरोमोर्फा कॉम्प्रेसा में कैरोटीनॉयड क्लीवेज-जैसे एंजाइमों के अलगाव और आंशिक लक्षण वर्णन के लिए एक सर्पिल टयूबिंग समर्थन रोटर से लैस केन्द्रापसारक वर्षा क्रोमैटोग्राफी और उच्च गति काउंटर-वर्तमान क्रोमैटोग्राफी का अनुप्रयोग". Journal of Separation Science. 34 (19): 2759–2764. doi:10.1002/jssc.201100508. PMID 21898817.</ref> और कार्बन नैनोट्यूब। रेफरी>{{cite journal |last1=Zhang |first1=Min |last2=Khripin |first2=Constantine Y. |last3=Fagan |first3=Jeffrey A. |last4=McPhie |first4=Peter |last5=Ito |first5=Yoichiro |last6=Zheng |first6=Ming |title=प्रतिधारा वर्णलेखन द्वारा सिंगल-वॉल कार्बन नैनोट्यूब का सिंगल-स्टेप टोटल फ्रैक्शनेशन|journal=Analytical Chemistry |volume=86 |issue=8 |year=2014 |pages=3980–3984 |doi=10.1021/ac5003189 |pmid=24673411 |pmc=4037701}</ref> प्रतिधारा वर्णलेखन अपनी उच्च गतिशील मापनीयता के लिए जानी जाती है: इस तकनीक से मिलीग्राम से किलोग्राम मात्रा में शुद्ध रासायनिक घटकों को प्राप्त किया जा सकता है। रेफरी>{{cite journal |last1=Sutherland |first1=Ian A. |title=प्रति-धारा वर्णलेखन के औद्योगिक पैमाने पर हालिया प्रगति|journal=Journal of Chromatography A |volume=1151 |issue=1–2 |year=2007 |pages=6–13 |doi=10.1016/j.chroma.2007.01.143|pmid=17386930 }</ref> इसमें अघुलनशील कणों के साथ रासायनिक रूप से जटिल नमूनों को समायोजित करने का भी लाभ है।

यह भी देखें

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