hrvatski

Razvoj matematičkog modela procesa gel-filtracije u kromatografskoj koloni

Gel-filtracijska kromatografija je separacijska metoda temeljena na razdvajanju molekula prema njihovoj relativnoj veličini i/ili hidrodinamičkim volumenima pri čemu manje molekule ulaze u pore čestica punila, i u odnosu na veće koje samo prolaze između čestica punila, zaostaju u koloni. Upotrebljava se u preparativnim i industrijskim procesima separacije i pročišćavanja makromolekula (proteina, polimera i sl.). U ovom radu je razvijen matematički model procesa gel-filtracije u kromatografskoj koloni uzimajući u obzir tri mehanizma prijenosa tvari: aksijalnu disperziju u mobilnoj fazi, prijenos tvari na međufaznoj površini mobilna-stacionarna faza i difuziju u pore punila. Dodatno su uzete u obzir i sljedeće pretpostavke: izoterman rad kolone, difuzijski i koeficijenti prijenosa tvari su konstantni, čestice punila su jednake i sferičnog oblika i zanemariv utjecaj difuzije u radijalnom smjeru. Rezultirajuće diferencijalne jednadžbe matematičkog modela su riješene numeričkom metodom konačnih razlika. Eksperimentalno su određene karakteristike punila i kolone (poroznost čestica punila, dostupna poroznost čestica punila i slobodni volumen), retencijska vremena molekula različitih poznatih molekularnih masa i izračunati parametri modela. Mjerenja su provedena na dvije različite kolone pri različitim protocima mobilne faze. Usporedba rezultata simulacije pomoću modela i rezultata pokusa za kolonu Superdex 75 HR 10/30 pokazuje odstupanje modela pri nižim protocima, te za molekule manjih molekularnih masa (M 20000 Da) upućujući na značajan utjecaj difuzije u radijalnom smjeru. Suprotno tome, dobro slaganje rezultata simulacije modela i rezultata pokusa dobiveno je za molekule većih molekularnih masa (M  40 000 Da) te kod većih protoka, za obje kolone. Usporedba rezultata simulacija pomoću modela i rezultata pokusa za kolonu BioSep SEC S2000 pokazuje odstupanje pri nižim protocima za molekule većih molekulskih masa izazvano nezadovoljavajućim punjenjem kolone, što je rezultiralo dugim ispiranjem komponenata sa kolone odnosno pogrešno određenim poroznostima čestica punila.

gel-filtracijska kromatografija; matematički model procesa; aksijalna disperzija; difuzija; metoda konačnih razlika

nije evidentirano