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Article

1 - PRINCIPE DE LA TECHNIQUE

  • 1.1 - Principe chromatographique

2 - INSTRUMENTATION ACTUELLE ET INDUSTRIALISATION

3 - DIFFÉRENTS MODES D’UTILISATION

4 - DOMAINES D’APPLICATION

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : P1496 v1

Principe de la technique
Chromatographie de partage centrifuge - Principes et applications

Auteur(s) : Karine FAURE

Date de publication : 10 sept. 2016

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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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Auteur(s)

  • 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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-p1496


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1. Principe de la technique

Bref historique : la CPC, cousine éloignée de l’HPLC

Le principe de chromatographie est apparu en 1903 lorsque le botaniste Tswett a observé la séparation des différentes formes de chlorophylle lors de la migration d’un extrait de plante sur un milieu crayeux. Les travaux de compréhension du phénomène conduisent en 1941 Martin et Synge (Prix Nobel 1952) à définir et poser les bases théoriques de la chromatographie de partage . Le terme « partage » provient du fait que les molécules se partagent entre deux phases liquides, l’une étant la phase mobile qui traverse le dispositif, l’autre étant la phase liquide qui imprègne le support solide inerte (de la silice dans ce cas). Il est donc nécessaire d’avoir en présence deux liquides non miscibles pour lesquels les molécules présentent des différences d’affinité.

De ces travaux précurseurs ont découlé deux axes majeurs de développement. L’un a consisté à greffer des groupements chimiques fonctionnels sur le support silice afin de remplacer avantageusement la phase d’imprégnation, trop instable mécaniquement, et ainsi créer des sites d’affinités entre les solutés et la phase stationnaire devenue solide. La chromatographie liquide était née, découlant par des progrès technologiques continuels vers l’HPLC que nous connaissons bien aujourd’hui.

L’autre axe mené par Lyndman Craig a cherché à approfondir le mécanisme de partage entre deux phases liquides non miscibles. Le concept de distribution à contre-courant est alors introduit et illustré par un instrument qui restera connu sous le nom de Machine de Craig dans lequel une cinquantaine de tubes assurent le contact agité entre deux phases non miscibles avant leur transfert respectif vers un tube adjacent, dans des directions opposées ...

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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

1 Événements

The International Counter-current Chromatography Conference a lieu tous les deux ans (années paires).

HAUT DE PAGE

2 Brevets

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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