كروماتوغرافيا التفاعل المحب للماء

كروماتوغرافيا التفاعل المحب للماء (أو كروماتوغرافيا التفاعل المحب للماء السائل ، HILIC ) هي نوع من أنواع الكروماتوغرافيا السائلة التي تستخدم طورًا ثابتًا محبًا للماء وطورًا متحركًا عالي المحتوى العضوي لفصل المواد المراد تحليلها بناءً على قطبيتها . ^{[ 1 ] [ 2 ]} على الرغم من أنها ليست شائعة كبعض أنواع الكروماتوغرافيا السائلة الأخرى، إلا أن عدد المنشورات العلمية التي تستخدم HILIC قد ازداد بشكل كبير منذ أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. ^{[ 3 ]} تشبه HILIC كروماتوغرافيا الطور العكسي في تركيب طورها المتحرك، كما تشبه كروماتوغرافيا الطور العادي في طورها الثابت القطبي. ^{[ 4 ] [ 5 ]} كما أنها تتداخل مع كروماتوغرافيا التبادل الأيوني . ^{[ 4 ]} أحيانًا، تُعتبر HILIC تقنية هجينة تجمع بين هاتين التقنيتين. ^{[ 6 ]}

أُطلق اسم HILIC عام 1990 على هذه التقنية من قِبل أندرو ألبرت، الذي وصفها بأنها نوع من أنواع كروماتوغرافيا التوزيع السائل-السائل . ^{[ 2 ]} وأشار إلى أن المواد المراد تحليلها تخرج من العمود بترتيب تصاعدي للقطبية ، ^{[ 2 ]} وهو استنتاج تدعمه مراجعة وإعادة تقييم البيانات المنشورة. ^{[ 7 ]} لا تزال آلية عمل HILIC غير مفهومة تمامًا، ولكن يُعتقد أنها تعتمد على توزيع المواد المراد تحليلها بين الطور المتحرك الغني بالمواد العضوية وطبقة غنية بالماء تتشكل على سطح الطور الثابت القطبي، في نظام استخلاص سائل-سائل. ^{[ 2 ] [ 5 ]} تتفاعل المواد الأكثر قطبية بشكل أقوى مع الطبقة الغنية بالماء ومع العمود نفسه، وبالتالي تبقى على العمود لفترة أطول. ^{[ 3 ]}

يُعدّ التركيب الكيميائي للطور الثابت المُعبأ في العمود أحد العوامل الرئيسية المؤثرة في عمليات الفصل بتقنية HILIC. ^{[ 8 ]} لا يقتصر دور الأطوار الثابتة في أعمدة HILIC على توفير الدعم الفيزيائي لطبقة الماء التي تنفصل إليها المواد المراد تحليلها، بل تتفاعل أيضًا مع هذه المواد عبر الروابط الهيدروجينية والتفاعلات الكهروستاتيكية، مما يؤثر على احتجازها وبالتالي على آلية الفصل. ^{[ 3 ] [ 5 ]}

تتكون الأطوار الثابتة النموذجية في تقنية HILIC من مواد قطبية، مثل السيليكا النقية أو هلام السيليكا المُعدَّل بمجموعات قطبية متنوعة. ^{[ 1 ] [ 9 ]} تشمل بعض الأطوار الثابتة الشائعة الاستخدام السيليكا النقية، أو السيليكا المرتبطة كيميائيًا بمجموعات أمينية، ^{[ 10 ]} أو أميدية، ^{[ 11 ]} أو سيانو، أو ديول . ^{[ 12 ] [ 9 ]} كما تُستخدم أيضًا مجموعات التبادل الأيوني، سواءً الكاتيونية أو الأنيونية ، بالإضافة إلى المجموعات ثنائية القطب . ^{[ 12 ] [ 9 ]}

على الرغم من أن معظم أطوار HILIC قطبية، إلا أن هناك استثناءات حيث تُستخدم السيليكا المرتبطة غير القطبية مع تركيب مذيب عضوي عالي للغاية . في هذه الحالة، تتأثر التفاعلات ببقع السيليكا المكشوفة بين الروابط على الدعامة. ^{[ 13 ]}

تتكون المرحلة المتحركة ، أو المرحلة السائلة التي تسري عبر العمود أثناء الفصل، في تقنية الفصل الهيدروفيلي (HILIC) عادةً من كمية كبيرة من المذيب العضوي القطبي القابل للامتزاج بالماء وكمية قليلة من الماء. ^{[ 6 ]} يُستخدم عادةً الأسيتونيتريل (MeCN، ويُشار إليه أيضًا بـ "ACN") كمذيب عضوي، على الرغم من إمكانية استخدام مذيبات أخرى غير بروتونية قابلة للامتزاج بالماء، مثل الكحولات بتركيزات أعلى، أو رباعي هيدروفوران ، أو ديوكسان. ^{[ 3 ]}

كما هو الحال مع طرق الاستشراب الأخرى، يمكن ضخ الطور المتحرك بشكل متساوي التركيز أو بتدرج يبدأ من تركيز عالٍ من المواد العضوية ويتجه نحو زيادة المحتوى المائي. ^{[ 3 ]} عند استخدام تدرج الطور المتحرك، سيزداد محتوى الطور المتحرك من المواد المائية القطبية تدريجيًا، مما يؤدي إلى فصل المواد التحليلية ذات القطبية المتزايدة. ^{[ 2 ] [ 14 ]}

تتوزع جميع الأيونات في الطور الثابت بدرجة ما، لذلك يلزم إجراء "غسل" عرضي بالماء لضمان الحصول على طور ثابت قابل للتكرار.

يتم تنظيم درجة حموضة الطور المتحرك والتفاعلات الكهروستاتيكية، بالإضافة إلى قطبية المادة المراد تحليلها ، عن طريق إضافة مواد أيونية . ^{[ 3 ]} تعمل هذه المواد المضافة على تحسين كفاءة الفصل، بما في ذلك زيادة تناظر القمم، وتقليل تذييل القمم، وتحسين الاستخلاص من الطور الثابت. ^{[ 3 ] [ 15 ]} يُستخدم أسيتات الأمونيوم وفورمات الأمونيوم بشكل شائع، نظرًا لذوبانهما الجيد في المحاليل العضوية عالية التركيز. ^{[ 16 ]}

عند النظر في إضافة مواد مضافة، يُعدّ التوافق مع أجهزة الكشف أمرًا بالغ الأهمية. غالبًا ما تُستخدم تقنية HILIC مع مطياف الكتلة (MS)، الذي لا يستطيع التعامل مع الأملاح غير المتطايرة مثل بيركلورات الصوديوم ، والتي قد تُضعف إشارة الأيونات في الجهاز، على الرغم من أنها قد تزيد من قطبية الطور المتحرك وتُساعد في عملية الإذابة في تقنية HILIC. ^{[ 3 ] [ 17 ]}

في حالة الأسطح ذات التركيب الكيميائي الأيوني الضعيف، يؤثر اختيار الرقم الهيدروجيني على طبيعة التركيب الكيميائي للعمود. عند ضبطه بشكل صحيح، يمكن ضبط الرقم الهيدروجيني لتقليل الانتقائية تجاه المجموعات الوظيفية ذات الشحنة نفسها للعمود، أو تعزيزها تجاه المجموعات الوظيفية ذات الشحنة المعاكسة. وبالمثل ، يؤثر اختيار الرقم الهيدروجيني على قطبية المواد المذابة. مع ذلك، بالنسبة للأسطح ذات التركيب الكيميائي الأيوني القوي، وبالتالي المقاومة لقيم الرقم الهيدروجيني في النطاق المتوسط ​​(3.5-8.5)، فإن عمليات الفصل هذه ستعكس قطبية المواد المراد تحليلها فقط. عند استخدامها مع مطياف الكتلة، يمكن أن يؤثر الرقم الهيدروجيني أيضًا على تأين المادة المراد تحليلها، وبالتالي على كشفها. ^{[ 18 ]}

كروماتوغرافيا التفاعل بالتنافر الكهروستاتيكي (ERLIC) هي نوع من كروماتوغرافيا التفاعل الهيدروفيلي (HILIC) تعتمد على التفاعلات الكهروستاتيكية، وقد صاغ هذا المصطلح ألبرت عام 2008. ^{[ 19 ]}  يُختار الطور الثابت الأيوني في ERLIC بحيث يكون له شحنة مشابهة لشحنة المادة (أو المواد) المراد تحليلها، مما يؤدي إلى تنافر المادة مع الطور الثابت، وفي الوقت نفسه احتجازها بواسطة الطبقة المائية، مما يسمح بتفاعل مُعزز للمجموعات الوظيفية القطبية المتبقية ذات الشحنة المعاكسة في المادة المراد تحليلها. ^{[ 20 ] [ 19 ]} تتميز التأثيرات الكهروستاتيكية بجهد كيميائي أقوى بعشرة أضعاف من التأثيرات القطبية المحايدة. يمكن لهذه التأثيرات المتضادة، في بعض الحالات، أن تُتيح عمليات فصل متساوية التركيز، حيث يُحافظ على ثبات تركيز الطور المتحرك بدلاً من ضخه بتدرج. ^{[ 20 ]} يمكن استخدام ERLIC لتقليل احتجاز المجموعات الوظيفية الأكثر قطبية وتقليل تأثير المجموعات الأيونية الشائعة ضمن مجموعة من المواد المراد تحليلها.

إيرليك الأنيوني

وبالمثل، يمكن استخدام عمود تبادل أنيوني موجب الشحنة لتقليل تأثير المجموعات الوظيفية الكاتيونية (موجبة الشحنة) على زمن احتجاز المواد المراد تحليلها. على سبيل المثال، عند عزل الببتيدات المفسفرة أو جزيئات عديد السكاريد المكبرتة بشكل انتقائي ، فإن استخدام درجة حموضة تتراوح بين 1 و2 وحدة يقلل من قطبية ذرتين من ذرات الأكسجين الثلاث القابلة للتأين في مجموعة الفوسفات، مما يسمح بسهولة إزالتها من السطح (ذي الشحنة المعاكسة). أما مجموعات الكربوكسيل سالبة الشحنة في المادة المراد تحليلها، فستتأين عند درجة الحموضة المنخفضة هذه، وبالتالي ستساهم بشكل أقل في قطبية المادة المراد تحليلها، ومن ثم في فصلها.

يمكن تطبيق تقنية HILIC في العديد من المجالات ، بما في ذلك علم البروتينات ^{[ 20 ]} ، وعلم الأيض ^{[ 21 ]} ، والدراسات الطبية ^{[ 22 ] [ 23 ]} ، والدراسات الزراعية/الغذائية ^{[ 24 ]} ، وغيرها. ويمكن استخدامها لفصل البروتينات والببتيدات، والنيوكليوسيدات، والأحماض الأمينية، والسكريات، والكربوهيدرات، وغيرها من المركبات الصغيرة القطبية القابلة للتأين ^{[ 25 ]} . وتُعدّ تقنية HILIC شائعة الاستخدام بشكل خاص في دراسات الأيض، سواءً في المناهج الموجهة أو غير الموجهة، نظرًا لقدرتها على الاحتفاظ بالمواد التحليلية القطبية التي لا تُناسبها أعمدة الفصل التقليدية ذات الطور العكسي ^{[ 21 ] [ 2 ]} . كما تُعدّ هذه التقنية مناسبة بشكل خاص لتحليل الغلكزة ^{[ 26 ]} وضمان جودة البروتينات السكرية وأشكالها في المنتجات الطبية البيولوجية . ^{[ 27 ]} للكشف عن المركبات القطبية باستخدام مطياف الكتلة بتقنية التأين بالرذاذ الإلكتروني ككاشف كروماتوغرافي، توفر تقنية HILIC حساسية أعلى بعشرة أضعاف مقارنةً بالكروماتوغرافيا ذات الطور المعكوس ، وذلك لأن المذيب العضوي فيها أكثر تطايرًا. ^{[ 28 ]} تُعتبر تقنية HILIC كروماتوغرافيا طور معكوس متعامدة، ويجري دمج هاتين التقنيتين بشكل متزايد في الدراسات لتغطية أشمل. ^{[ 29 ] [ 30 ]}