[품질관리] 액체 크로마토그래피(HPLC) 분석유형과 분석가능한 물질

 

 

액체 크로마토그래피 분석 유형

 액체 크로마토그래피는 여러 가지 상호작용을 이용하여  성분간 분리가 일어납니다. 주로 이용되는 순상 및 역상 크로마토그래피는 고정상과 이동상의 상대적 극성을 이용하여 성분을 분리시키며, 다른 상호작용을 이용하여 분리를 유도하기도 합니다.

 이번 포스팅에서는 LC의 분석 유형에 대해서 설명하고, 이를 통해 분석할 수 있는 물질들을 설명하겠습니다.

 

순상 크로마토그래피 (Normal Phase Chromatography)

 순상 크로마토그래피는 극성 고정상과 상대적으로 비극성인 이동상을 사용합니다. 순상 크로마토그래피에서 고정상은 일반적으로 극성 화합물과 강하게 상호작용하는 아미노(NH₂) 또는 실라놀(SiOH) 그룹과 같은 그룹이 있는 실리카기 또는 유사한 극성 물질로 구성됩니다.

 

 순상 액체 크로마토그래피에서 이동상은 일반적으로 헥산이나 이소프로필알코올과 같은 비극성 유기용매로 구성되며, 때로는 분리를 미세 조정하기 위해 적절한 비율로 혼합됩니다.

 

 순상 크로마토그래피에서의 용출 순서는 비극성 화합물이 먼저 용출되고, 극성 고정상과 더 강하게 상호작용하는 극성 화합물은 나중에 용출됩니다.

 

 순상 크로마토그래피는 역상 방법으로는 분리하기 어려울 수 있는 구조적 이성질체를 분리하는 데 탁월합니다. 또한, 시스템은 압력 손실이 낮아 장비에 가해지는 부담이 줄어들고 컬럼 수명이 연장될 수 있습니다.

 그러나 순상은 재현성과 보다 유독성인 이동상 사용 등의 이유로 분석간에 선호되지 않습니다.

 

 

역상 크로마토그래피 (Reverse Phase Chromatography)

 역상 크로마토그래피는 순상 시스템과 극성 관계를 반대로 적용하여 분석이 이루어집니다.

 비극성 고정상(일반적으로 실리카 입자에 결합된 C18 또는 C8과 같은 소수성 알킬 사슬)과 메탄올이나 아세토니트릴과 같은 극성 유기 용매와 혼합된 물로 구성된 극성 이동상을 사용합니다.

 

 역상 크로마토그래피에서의 분리 메커니즘은 주로 분석물질과 고정상 사이의 소수성 상호작용에 의존합니다. 시료 내의 화합물은 소수성에 따라 이동상과 고정상 사이에 분배됩니다. 더 친수성(극성) 화합물은 극성 이동상과 우선적으로 상호작용하여 먼저 용출되고, 소수성(비극성) 화합물은 비극성 고정상과 더 강하게 상호작용하여 나중에 용출됩니다.

 

 역상 크로마토그래피는 HPLC 응용 분야에서 주로 사용되며, 극성 이동상은 순상에 필요한 유기용매보다 다루기가 더 용이합니다. 또한, 역상은 작은 극성 분자부터 큰 비극성 분자까지 광범위한 화합물에 적용 가능하여 다양한 물질의 분석에 걸쳐 이용됩니다.

 

기타 액체 크로마토그래피 기법

기본적인 순상 및 역상 접근법 외에도, 특정 분석 과제를 위해 여러 전문 LC 기법이 개발되었습니다.

 

 이온 교환 크로마토그래피(Ion-exchange chromatography)는 이온성 또는 이온화 가능한 화합물을 전하 특성에 따라 분리하기 위해 대전된 그룹을 가진 고정상을 가진 컬럼을 사용합니다.

 

 크기 배제 크로마토그래피(Size-exclusion chromatography,SEC)는 화학적 상호작용 없이 오직 분자의 부피만을 기반으로 분자를 분리합니다. 크기배제크로마토그래피는 단백질, 폴리머, 다당류 분석에 유용합니다.

 

 친화성 크로마토그래피(Affinity chromatography)는 고정상과 표적 분석물질 사이의 고도로 특정한 생물학적 상호작용을 활용하여 효소나 항체와 같은 생체분자를 정제하는 데 예외적으로 선택적입니다.

 

 소수성 상호작용 크로마토그래피(HIC)는 단백질을 분리하는 데 특히 유용한 기술로, 단백질 표면의 소수성 패치와 약간 소수성인 고정상 사이의 상호작용을 이용합니다. 이동상은 일반적으로 염 농도가 높은 수용액으로, 염 농도를 점차 감소시켜 용출을 유도하며, 단백질의 자연적인 구조와 활성을 보존하면서 분리할 수 있습니다.

 

 

액체 크로마토그래피로 분석 가능한 성분

 액체 크로마토그래피의 주요 장점 중 하나는 다양한 유형의 화합물에 대한 적용성입니다. 가스 크로마토그래피와 달리, LC는 휘발성에 관계없이 화합물을 분석할 수 있어 GC로 효과적으로 분석할 수 없는 열적으로 불안정하거나 고분자량 물질에 적합합니다.

 

 하지만 LC 분석의 중요한 점은 시료가 이동상에 용해되어야 한다는 것입니다.

 그럼에도 불구하고 일반적으로 휘발성있는 물질만 분석 가능한 GC의 제한요소보다 장벽이 낮으며, LC 이동상은 높은 극성 수용액부터 비극성 유기 용매까지 다양하여 넓은 범위의 화합물 극성을 수용할 수 있습니다..

 

 

 

 LC는 특히 500 달톤을 초과하는 분자량을 가진 크고 비휘발성인 분자들이 많은 제약 화합물을 분석하는 데 적합합니다. 이러한 이유로 제약사의 품질관리 실험실은 일반적으로 GC 보다 더 많은 HPLC 시스템을 보유하고 있습니다. LC는 약물제제에서 활성 제약 성분, 불순물, 분해 생성물 및 부형제를 효과적으로 분리하고 정량화할 수 있습니다

 

 제약 외에도, LC는 환경오염물질, 식품첨가물, 천연제품, 폴리머, 단백질 및 수많은 다른 유기 및 무기 화합물 분석에 광범위하게 응용됩니다. LC의 적용범위가 다양한 이유는 휘발화보다는 상 사이의 분배에 기반한 분리라는 기본 작동 원리에서 비롯되며, 이를 통해 다양한 분석물질을 처리할 수 있습니다.