SÉPARATIONS PAR DISTRIBUTION ENTRE PHASES

1. Rétention des solutés en GPC

1.1 Système chromatographique

1.2 Mécanismes de rétention

1.3 Colonne GPC

2. Applications de la GPC

2.1 Appareillage

2.2 Conditions expérimentales

2.3 Calcul des masses moléculaires

Références bibliographiques

Le fractionnement des macromolécules selon la taille moléculaire par chromatographie en phase liquide est né en Suède en 7959 à l’Université d’Uppsala. Des gels de dextrane réticulés et gonflés en milieu aqueux ont permis à J. Porath et P. Flodin [1] d’effectuer le fractionnement par la taille de polymères hydrosolubles. La technique de filtration sur gel était née. Ces gels, connus maintenant sous le nom de Sephadex, sont toujours utilisés, en particulier, par les biochimistes. Leur principal inconvénient est d’être mous (soft gels) et de ne pas supporter les fortes pressions. Ils ne peuvent, d’autre part, être utilisés pour les polymères organosolubles. Quelques années plus tard, J.C. Moore [2], travaillant à la Dow Chemical Company réussit le même type de fractionnement, mais sur des polymères organiques, à l’aide de gels de polystyrène réticulé (gels semi-rigides). Très rapidement la société Waters Associates est créée, commercialisant ces gels sous le nom de Styragel ainsi qu’un chromatographe en phase liquide, le GPC 100. La technique de Chromatographie par Perméation de Gel (GPC) était née.

La GPC s’avère immédiatement être une technique très puissante de caractérisation de la distribution des masses des polymères et se répand très rapidement, aussi bien dans l’industrie des matières plastiques que dans les laboratoires de recherche. Les gels à base de silice poreuse apparaissent en France en 7966 (société Pechiney-St Gobain) [3]. Ces gels sont totalement rigides, compatibles avec tous les solvants et font naître de gros espoirs pour une utilisation générale. Malheureusement, les propriétés d’adsorption des silices, largement utilisées en chromatographie liquide classique, interfèrent avec le mécanisme de fractionnement par la taille, comme nous le verrons ultérieurement, et ont limité, à cette époque, le développement de ce type de gel.

C’est en 1974 qu’apparaissent les microgels de polystyrène avec des diamètres de particule de l’ordre de 10 μm au lieu des 50-100 μm utilisés précédemment. C’est la naissance de la technologie haute performance, haute pression ou haute vitesse. Les colonnes ont des volumes internes plus petits mais aussi des pertes de charge beaucoup plus grandes, ce qui nécessite un nouveau type d’appareillage et ramène les temps d’analyse de quelques heures à quelques dizaines de minutes. A ce moment naît également la dénomination de SEC (Size Exclusion Chromatography [4] ou Chromatographie d’Exclusion Stérique). Par la suite, de nouveaux gels deviennent disponibles, principalement pour l’analyse des polymères hydrosolubles, gels hydrophiles ou silices greffées.

Les développements les plus récents concernent l’utilisation de détecteurs de masse (viscosimètre, diffusion de la lumière) couplés au détecteur de concentration habituel. La présence de ces détecteurs permet des analyses des données GPC beaucoup plus précises et puissantes comme la distribution des ramifications longues. Cette amélioration a été rendue possible par la formidable expansion de la micro-informatique et les appareils de GPC sont, à l’heure actuelle, généralement équipés d’une station informatique à laquelle les détecteurs sont reliés et qui permet, à l’aide de logiciels appropriés, l’acquisition et un traitement mathématique très élaboré des données GPC.

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