Qu'est-ce que la chromatographie par fluides supercritiques ?

Chromatographie en Général

La chromatographie est le terme collectif désignant diverses techniques utilisées pour séparer les composants cibles dans des échantillons de mélange, soit chimiquement, soit physiquement, afin qu'ils puissent être analysés qualitativement ou quantitativement, collectés, ou pour d'autres fins. Dans les techniques de chromatographie, les composants sont séparés au sein de deux phases, une phase mobile et une phase stationnaire. Si un gaz est utilisé comme phase mobile, la technique est appelée chromatographie gazeuse (GC). Si un liquide est utilisé, elle est appelée chromatographie liquide (LC). La GC et la LC sont devenues des techniques essentielles pour l'analyse des composés organiques.
Les systèmes LC qui incluent une pompe pour pomper la phase mobile, un auto-échantillonneur pour charger automatiquement les échantillons, et d'autres dispositifs pour augmenter les performances sont appelés systèmes de chromatographie liquide à haute performance (HPLC). Ces dernières années, l'utilisation des systèmes de chromatographie liquide à ultra haute performance (UHPLC) s'est répandue de plus en plus. Ces systèmes peuvent supporter des pressions de retour très élevées générées par l'utilisation de particules de moins de 3 µm comme phase stationnaire. Cependant, une taille de particule réduite permet une analyse ultra-rapide avec des formes de pics plus nettes.

Chromatographie en Fluide Supercritique

La recherche sur la chromatographie en fluide supercritique (SFC) en tant que technique analytique a débuté dans les années 1960. En général, la SFC fait référence à une technique chromatographique utilisant du dioxyde de carbone supercritique comme phase mobile. Étant donné que la SFC utilise le CO₂ comme un liquide, elle est également appelée « LC utilisant le CO₂ ».
Avant la commercialisation de la SFC, la mesure de composés avec une large gamme de propriétés nécessitait l'utilisation de plusieurs techniques analytiques. Cependant, l'utilisation d'une combinaison de SFC et de LC pour la « chromatographie unifiée » permet désormais l'analyse simultanée de composants hétérogènes de manière répétée.^*1
La Fig. 1 montre une analyse simultanée de 510 pesticides standard en une seule injection utilisant la SFC. Le Tableau 1 présente le coefficient de partage octanol-eau, la répétabilité et les résultats de linéarité pour quelques pesticides cibles. La technique permet une analyse simultanée précise de composés avec une large gamme de polarités.

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Instrumentation pour la Chromatographie en Fluide Supercritique

Les systèmes SFC impliquent à peu près la même configuration d'instruments que les systèmes HPLC. La Fig. 2 montre une comparaison des schémas de flux pour les systèmes SFC et HPLC. Les quatre principales différences entre les configurations SFC et HPLC sont décrites ci-dessous.

• Pompes Conçues Spécifiquement pour Pomper du Dioxyde de Carbone Supercritique

Le dioxyde de carbone utilisé pour la SFC est liquéfié par refroidissement. Par conséquent, la pompe de livraison doit avoir une fonctionnalité de refroidissement intégrée.

• Régulateur de Pression de Retour (BPR)

Une unité est nécessaire pour maintenir le CO₂ dans un état de solvant (liquide ou fluide supercritique) au sein du système et pour empêcher sa vaporisation en maintenant le niveau de pression dans les canaux d'écoulement. Dans un système SFC, l'unité BPR est positionnée en aval d'un détecteur UV, PDA ou autre, ou en amont d'un détecteur de diffusion de lumière évaporative (ELSD) ou d'un spectromètre de masse (MS).*2 L'unité BPR détecte la pression dans les canaux d'écoulement, puis ouvre et ferme rapidement les vannes pour maintenir une pression constante dans les canaux d'écoulement.

• Pompe de Livraison de Modificateur

Pour l'analyse SFC, un solvant organique tel que le méthanol ou l'acétonitrile (modificateur) est pompé pour se mélanger avec le dioxyde de carbone supercritique. Cela signifie que des pompes séparées sont nécessaires pour pomper le dioxyde de carbone supercritique et le modificateur.

• Pompe de Livraison de Solvant de Complément

Si une unité ELSD ou MS est utilisée pour la détection ou si le système est utilisé pour une séparation préparative, alors un solvant (solvant de complément) est pompé pour prévenir la précipitation dans les canaux d'écoulement ou pour améliorer le taux de récupération des composants dans les fractions séparées.
Le solvant de complément est également pompé pour améliorer la sensibilité lors de la détection MS, car le dioxyde de carbone supercritique ne favorise pas l'ionisation.

Fig. 2 Comparaison des Configurations de Système HPLC et SFC

• Analyse simultanée des vitamines solubles dans l'eau et dans les graisses par une nouvelle technique chromatographique unifiant la chromatographie en fluide supercritique et la chromatographie liquide J Chromatogr.A 2014 Oct3; 1362:270-7
• Aperçu de la rétention en chromatographie en fluide subcritique avec des phases stationnaires de polarité variée J Sep Sci. 2008 Mai; 31(8):1238-51