Il termine greco cromatografia significa “scrivere con i colori“: è una tecnica di separazione versatile sviluppata da un botanico russo nel 1903, che utilizzò colonne di carbonato di calcio per separare i pigmenti colorati delle piante. Dalla sua scoperta, la cromatografia è diventata un potente strumento di laboratorio per separare e identificare i diversi composti in una miscela.

Come funziona la cromatografia

La cromatografia sfrutta il contrasto di polarità delle diverse molecole presenti in una miscela. In questa tecnica, viene impiegato un liquido come fase mobile che passa sul letto di particelle, denominato fase stazionaria.

La soluzione del campione contenente la miscela da isolare viene introdotta nella fase mobile, che attraversa la fase stazionaria stabile. La separazione di ciascun componente della miscela si basa sulla loro affinità con la fase mobile e con la fase stazionaria; le molecole che hanno un maggiore legame con la fase stazionaria viaggiano più lentamente di quelle con minore affinità. Successivamente, confrontate con standard noti, queste molecole separate possono essere identificate.

I vantaggi della cromatografia

• La cromatografia consente una separazione, un’analisi e una purificazione precise.
• Sono richiesti bassi volumi di campione.
• I campioni che può analizzare includono farmaci, particelle di cibo, plastica, pesticidi, campioni di aria e acqua ed estratti di tessuto.
• I componenti separati di una miscela possono essere raccolti singolarmente mediante cromatografia.
• È possibile separare miscele molto complesse.

Tipi di cromatografia

Nei laboratori di tutto il mondo vengono utilizzati diversi tipi di cromatografia per scopi diversi, in base alle varie esigenze di separazione molecolare. In questo articolo discutiamo brevemente alcuni dei tipi più importanti.

Utilizzando una carta imbevuta di un liquido come fase stazionaria e un solvente liquido come fase mobile, i componenti separati appaiono come macchie sulla carta. Nella cromatografia liquida si utilizzano la silice e l’allumina come fase stazionaria e i solventi organici come fase mobile.

La tecnica cromatografica prevede il rivestimento di una lastra di plastica o di vetro con un adsorbente, come l’allumina (Al2O3) o la silice (SiO2). Dopo la separazione cromatografica, i componenti appaiono come singoli punti sul foglio in base alla loro affinità per l’adsorbente.

Analogamente alla cromatografia su strato sottile, la cromatografia su colonna utilizza le stesse fasi stazionarie e mobili, ma entrambe le fasi sono contenute in una colonna di vetro verticale e il processo di separazione richiede molto tempo.

La cromatografia utilizza un gas inerte (Elio, Azoto, Argon) come fase mobile e una fase stazionaria composta da polimeri di silicio come fase stazionaria nella gascromatografia. Una colonna rivestita con la fase stazionaria viene utilizzata per adsorbire selettivamente la miscela di campioni. Quando le molecole lasciano la colonna, un rivelatore le identifica.

La cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) è una forma avanzata di cromatografia su colonna, che prevede che una fase mobile (spesso un solvente) venga pompata ad alta pressione in una colonna analitica strettamente impacchettata per una rapida separazione delle molecole del campione. Il processo si basa sull’affinità delle molecole con la fase mobile e con le particelle che rivestono la colonna (la fase stazionaria). È anche nota come cromatografia liquida ad alta pressione. Per quanto riguarda la cromatografia di affinità, questa tecnica può essere utilizzata per separare miscele biochimiche in base all’affinità specifica tra componenti corrispondenti, come enzima e substrato, antigene e anticorpo o recettore e ligando.

La cromatografia a scambio ionico serve a separare ioni e molecole polari in base alla loro attrazione verso uno scambiatore di ioni. Può essere utilizzata per la divisione di molecole cariche come proteine, aminoacidi e nucleotidi. La fase mobile in questo processo è solitamente una soluzione conduttiva decisa dalla concentrazione di sale. L’adsorbimento delle molecole del campione avviene grazie a determinate proprietà ioniche, come il numero e la posizione delle cariche presenti sulla molecola.