Columnas Chromolith^®: alto rendimiento a baja presión

Si utiliza columnas de separación tradicionales, de partículas, cuando trabaja con cromatografía de líquidos de alto rendimiento (HPLC) en investigación e industria, necesita presiones elevadas, de hasta 1400 bar. Sin embargo, estas altas presiones no son necesarias cuando se utilizan las columnas especiales Chromolith^® de la gama Supelco^® compuestas por una pieza continua y que permiten un rendimiento de separación rápido y de alto nivel con una contrapresión de columna relativamente baja. Se fabrican exclusivamente en Darmstadt, Alemania

Ya se trate de residuos de insecticidas en la miel, de colorantes artificiales en el zumo de naranja o de la pureza de los medicamentos, los métodos de separación cromatográfica son indispensables en muchas áreas experimentales e industriales. La cromatografía de líquidos de alto rendimiento (HPLC) se ha convertido en el método analítico más utilizado.

¿Qué hace tan especial a la HPLC? Partículas extremadamente finas en el material de separación garantizan un gran rendimiento de separación. Cuanto más fino sea el material de separación, conocido como fase estacionaria, mejor será el rendimiento de la separación. Y ahí es exactamente donde reside el desafío, porque un material más fino significa también espacios más pequeños entre las partículas. Esto aumenta la presión generada en la fase móvil para separar las sustancias que se pretende analizar.

“Se alcanzan con facilidad 300 bar o más en una separación rápida de alto rendimiento con partículas muy pequeñas”, explica Petra Lewits, gestora de productos responsable de esta parte de la cartera de productos de Supelco^® en la unidad de Ciencias de la Vida de Merck. “Es posible incluso llagar hasta 1400 bar. Pero en un punto determinado se llega a un límite, porque esa presión muy elevada continua pone en tensión todo el sistema. Las columnas con partículas pequeñas se obstruyen con relativa rapidez, lo que tiene un efecto negativo significativo sobre la vida útil de las columnas y el coste del análisis”, afirma Lewits.

Sin embargo, existe una solución que permite superar este límite. En lugar de utilizar columnas con fases estacionarias cada vez más finas, es posible emplear una columna de separación monolítica, compuesta por una pieza continua. Cuando se lanzaron los primeros modelos en la década de 1990, el rendimiento de la separación era todavía demasiado bajo. Esto cambió cuando el investigador japonés Kazuki Nakanishi logró fabricar un monolito de gel de sílice. Sin embargo, la experiencia química no era suficiente para comercializar el producto. Necesitaba el apoyo de la industria. Karin Cabrera, que en ese momento trabajaba en nuevos materiales para cromatografía en I+D de Merck, reconoció la situación. Cabrera, que tiene un doctorado en química, reconoció el gran potencial del producto y se puso en contacto con los colegas de la Universidad de Kyoto.

La química subyacente a la formación de los geles de sílice no era un gran secreto. Pero los requisitos para fabricar una columna de separación a partir de una pieza continua son lo que diferencia este proceso del convencional. Los monolitos se forman en tubos de gelificación especialmente preparados que crean la forma cilíndrica deseada. Se utiliza un tubo de gelificación diferente para cada tamaño de columna de HPLC.
El tamaño de los macroporos se determina utilizando óxido de polietileno. Luego se forman los mesoporos, en la superficie del gel de sílice, que son unas cien veces más pequeños y se utilizan para separar la mezcla de sustancias.

Sin embargo, primero había que superar un problema crucial. Para poder utilizar las columnas monolíticas en HPLC, deben de ser suficientemente estables con presión y disolventes. Merck desarrolló un proceso especial precisamente para ello: las columnas monolíticas se recubrieron con plásticos de alto rendimiento. Benjamin Peters, sucesor de Karin Cabrera, explica: “El revestimiento es el paso más difícil y es la parte fundamental en la fabricación de las columnas Chromolith^® . Hasta la fecha, ninguno de nuestros competidores ha logrado poner un recubrimiento comparable alrededor de las columnas monolíticas de gel de sílice”. Por ello, incluso después de veinte años, este proceso especial es exclusivo de la gama de productos analíticos Supelco^®.