Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La chromatographie de partage centrifuge, parfois appelée chromatographie à contre-courant, est une technique de séparation chromatographique présentant la particularité de mettre en oeuvre une phase mobile liquide au contact d’une phase stationnaire liquide. Utilisée aussi bien à l’échelle laboratoire qu’industrielle, la colonne biphasique résultante offre des avantages notables en termes de sélectivité et de capacité de charge, tout en nécessitant un appareillage adéquat. Cet article détaille les principes théoriques de la technique, les différents instruments et modes d’utilisation ainsi que quelques exemples d’application. L’objectif est ici d’offrir au lecteur une vue d’ensemble de la chromatographie de partage centrifuge et de son potentiel encore peu exploité.
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Karine FAURE : Chargée de recherche CNRS Université de Lyon, Institut des sciences analytiques, UMR 5280, CNRS, Université Lyon 1, ENS Lyon, Villeurbanne, France
INTRODUCTION
La chromatographie regroupe une famille de techniques permettant la séparation de molécules selon leur affinité respective envers une phase stationnaire et une phase mobile. Parmi les techniques chromatographiques, la chromatographie de partage centrifuge se distingue par la nature liquide de la phase stationnaire. Technique relativement peu connue, à l’ombre des techniques majeures que sont la chromatographie gazeuse et la chromato-graphie liquide, toutes les deux utilisant des phases stationnaires solides, la chromatographie de partage centrifuge voit dans l’absence de support solide de nombreux avantages, mais également des spécificités à prendre en compte.
Le principe permettant la séparation de solutés en chromatographie de partage centrifuge est extrêmement simple. Un système composé de deux liquides non miscibles en constitue le cœur. L’une des phases liquides est maintenue stationnaire par champ centrifuge tandis que la seconde phase, dite mobile, traverse à l’aide d’un système de pompage, la colonne ainsi créée. Les solutés d’intérêt injectés en tête de colonne vont à la fois migrer au travers de la colonne, entraînés par la phase mobile, et se distribuer tout au long de cette colonne entre les deux phases liquides, selon leurs coefficients de partage. La sélectivité de la colonne vis-à-vis des solutés est liée aux différents coefficients de partage de ces solutés entre les deux phases non miscibles.
Il est important de noter que la colonne biphasique nécessite une technologie spécifique de type centrifuge pour maintenir une phase liquide stationnaire. En revanche, le parc instrumental à la périphérie de la colonne est en tout point commun aux techniques chromatographiques en phase liquide, à savoir un système de pompage et un injecteur en amont, un détecteur et/ou un collecteur en aval. Les différentes options technologiques sont exposées dans cet article.
La nature liquide de la phase stationnaire offre à l’utilisateur des modes d’utilisation originaux et un choix de colonne sans précédent, conduisant à une sélectivité très pertinente de la technique à la/aux molécule(s) visée(s). Exploités dans le domaine des produits naturels, ces avantages ne sont encore que peu perçus dans les autres domaines où la séparation est pourtant une étape cruciale.
Ainsi, par l’exposé des principes et une vision synthétique des domaines d’applications, cet article permet de poser des bases de compréhension de la technique de chromatographie de partage centrifuge et d’appréhender sa complémentarité dans l’éventail des techniques séparatives actuelles.
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Différents modes d’utilisation
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2. Instrumentation actuelle et industrialisation
L’équilibre fluidique qui s’établit entre phase stationnaire et phase mobile tout au long de la colonne va se traduire par une perte de charge ΔP, dans laquelle on retrouve un terme hydrostatique lié à la différence de densité (différence de masse volumique) et au champ centrifuge et un terme hydrodynamique lié à la viscosité de la phase mobile et au débit :
avec :
- ΔP :
- perte de charge générée par la colonne,
- Δρ :
- différence de masse volumique,
- ω :
- vitesse de rotation,
- Sf :
- taux de phase stationnaire,
- η :
- viscosité,
- F :
- débit volume.
Les instrumentations de chromatographie de partage centrifuge se distinguent en deux grandes familles selon leur géométrie et la façon d’appliquer le champ centrifuge. L’une des familles génère une perte de charge dont le terme prédominant est hydrostatique, tandis que l’autre est plutôt soumise à une pression hydrodynamique, d’où la nomenclature universellement adoptée d’instruments hydrodynamiques et hydrostatiques.
2.1 Instruments hydrodynamiques CCC
Les instruments hydrodynamiques constituent la majeure partie de l’instrumentation à l’échelle laboratoire, en particulier dans le domaine des produits naturels. La colonne est un long tube en Teflon® enroulé sur une ou plusieurs bobines mises en rotation selon un mouvement planétaire (figure 1) ...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MARTIN (A.J.P.), SYNGE (R.L.M.) - A new form of chromatogram employing two liquid phases : a theory of chromatography. 2. Application to the micro-determination of the higher monoamino-acids in proteins. - Biochemical Journal, 35, p. 1358-1368 (1941).
-
(2) - GREGORY (J.D.), CRAIG (L.C.) - Counter-current distribution of gramicidin. - Journal of Biological Chemistry, 172, p. 839-840 (1948).
-
(3) - ITO (Y.), WEINSTEIN (M.), AOKI (I.), HARADA (R.), KIMURA (E.), NUNOGAKI (K.) - The coil planet centrifuge. - Nature, 212, p. 985-987 (1966).
-
(4) - ITO (Y.), BOWMAN (R.L.) - Counter-current chromatography : liquid-liquid partition chromatography without solid support. - Science, 167, p. 281-283 (1970).
-
(5) - FAURE (K.M.N.), MEUCCI (J.), BERTHOD (A.) - Solvent Selection in counter-current chromatography using small-volume hydrostatic columns. - LCGC North America, 31 (2013).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Chromatographie de partage centrifuge. Chromatographie liquide sans support solide.
ANNEXES
The International Counter-current Chromatography Conference a lieu tous les deux ans (années paires).
HAUT DE PAGE
Instruments CCC hydrodynamiques
US 3775309 (1973), Counter-current chromatography with flow-through coil planet centrifuge – R. Bowman, Y. Ito
WO 2006045993 (2006), Centrifuge apparatus – Dynamics Extractions Ltd.
Instruments CPC hydrostatiques
US 4968428 (1989), Centrifugal counter-current distribution chromatography-Sanki Engineering, Ltd.
FR2791578 (2000), Dispositif amélioré de chromatographie de partage centrifuge à cellules – De La Poype François, De La poype Roland, Durand Patrick, Foucault Alain, Legrand Jacq, Patissier Gérard, Rosant Jean Michel
WO 2005011835 (2005), Method and device for separating constituents of a liquid charge by means of liquid-liquid centrifuge chromatography François Couillard, Alain Foucault, Daniel Durand, licence Armen Instrment
US 7553421 (2009), Method for optimally sizing cells of a centrifugal partition chromatography device – Alain Foucault, Jack Legrand, Luc Marchal,...
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