Você conhece a cromatografia convergente e a cromatografia unificada?

O mecanismo básico de qualquer separação cromatográfica é criar condições para que os analitos presentes em uma mistura se movam através do sistema, com velocidades diferentes o suficiente para permitir serem separados, detectados e quantificados.

A primeira regra da fase estacionária é possuir propriedades que retenham e interajam diferentemente pelos analitos enquanto a fase móvel força os analitos a se moverem até a saída do sistema.

Este processo é similar para a cromatografia líquida (LC), cromatografia a gás (GC) e para a cromatografia convergente (CC). A diferença está em como as propriedades da fase móvel interferem na forma que os analitos se separam em cada tipo de sistema cromatográfico.

Cromatógrafo a Gás
Cromatógrafo líqudo
Cromatógrafo convergente (fluido supercrítico).

Em GC, a fase móvel é normalmente um gás inerte e não reativo, tipicamente nitrogênio ou hélio. Nas condições de operação de temperaturas e pressões em GC, a fase móvel não pode solvatar as moléculas do analito ou modificar a superfície da fase estacionária. A fase móvel de CG age como um carregador dos analitos através da coluna. A retenção e separação dos analitos ocorre somente devido a interação das moléculas na fase estacionária.

Esquema de separação para CG, HPLC de FR, HPLC de FN e Cromatografia Convergente.

Em LC, por outro lado, a fase móvel desempenha um papel essencial na otimização da separação, sendo que os analitos , a fase móvel e a fase estacionária participam de equilíbrios que governam a separação. A fase móvel influência na retenção dos analitos, devido a solvatação e também reduzindo a interação e retenção do analito na fase móvel, competindo com a superfície da fase estacionária.

Em cromatografia convergente a tecnologia de separação envolve uso de CO2 comprimido como o principal solvente (fase móvel cromatográfica), em pressões da ordem de 100 a 400 vezes a pressão atmosférica. Muitas vezes o CO2 é misturado com um líquido co-solvente (por exemplo metanol, etanol, isopropanol, acetonitrila) para ajustar as propriedades da fase móvel. Na verdade, a cromatografia convergente (CC) é o nome moderno da cromatografia de fluido supercrítico (SFC).

A SFC foi inventada como uma técnica cromatográfica empregando solventes em condições supercríticas para expandir a capacidade da CG. Para contornar o fato da CG não ser compatível com analitos instáveis termicamente, pesquisadores empregaram pressões elevadas para não necessitar de altas temperaturas. Condições supercríticas foram selecionadas para:

  • aumentar o poder de solvatação de um gás altamente pressurizado
  • evitar condições onde a fase móvel não mais flui como um solvente simples pela variação tanto devido a pressão ou a temperatura ou ambos.

Mais tarde, foi percebido que a variação da densidade do solvente pode modular a força do solvente, que é a principal vantagem de trabalhar com fluido supercrítico. Devido os fluidos serem altamente compressíveis sobre condições supercríticas, mesmo pequenas mudanças na pressão mudam drasticamente a densidade e modificam a retenção do analito. De fato, pode-se criar um gradiente de solvente pela variação de pressão e modular a densidade, eliminando a necessidade de adicionar e variar a proporção de solventes orgânicos para trabalhar com gradientes. Assim, o fluido supercrítico representa a possibilidade de altas eficiências de separação usando um único solvente não tóxico.

Entretanto, tem-se limites pois o CO2 é apolar, mesmo modulando a densidade e para melhorar a separação de moléculas apolares ainda torna-se necessário adicionar solventes mais polares. Isto mudou o rumo do desenvolvimento da SFC, pois ao se introduzir metanol ou outros solventes polares juntamente com o CO2 a separação acaba ocorrendo em condições que não são de fato supercríticas na maior parte do tempo (exemplo: na adição de 60 % de metanol ou mais). Na continuidade deste desenvolvimento se percebeu que a separação já não dependia mais das condições supercríticas e, adicionalmente, os equipamentos se SFC não conseguiam manter a mesma robustez ao trabalhar com CO2 comprimido e obter as mesmas repetitividade e exatidão obtidos em LC ou GC.

Com todas as mudanças, em 2012, a Waters introduziu o Cromatógrafo Convergente de Ultra Performance (UFC²), com significativa alta robustez instrumental.

A palavra “convergente” na Cromatografia Convergente foi utilizada devido a observação de que as tecnologias cromatográficas existentes (LC e GC ) são convertidas em um único sistema. A SFC foi utilizada como “ponte” entre a LC e GC e estender o uso de fase móvel ao redor das condições supercríticas. CC está atualmente cada vez mais sendo usada com co-solventes orgânicos atendendo tanto a região super e subcrítica, expandindo a modulação de densidade de de CO2 anteriormente limitada.

Na prática, além de cobrir um gap entre as aplicações de LC e GC, a CC tem um potencial muito maior do que foi originalmente idealizada.

Alguns pesquisadores defendem este desenvolvimento no que tem sido chamado de Cromatografia Unificada (LC, GC e SFC). De fato, observa-se que o desenvolvimento é amplo e a cromatografia cada vez mais se reafirma como a técnica analítica mais versátil de todos os tempos.

Sistema Nexera UC: conversão de SFC em UHPLC.

Dra. Glaucia Maria F. Pinto

Cromvallab: cursos e consultoria

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