Silica-Trennsäulen

Silika-basierte HPLC Säulen

Die meisten der heutzutage auf dem Markt erhältlichen HPLC-Säulen basieren auf Silika-Gel (Kieselgel). Silika-Gel ist festes, amorphes Siliciumdioxid, das für HPLC Anwendungen in Form von kleinen Teilchen definierter Größe verwendet wird.

Welche Vorteile hat Silica-Gel als Basismaterial für stationäre Phasen?

• Vergleichsweise niedriger Preis
• Definierte Synthese sphärischer Silika-Partikel ohne größeren Aufwand möglich
• Nahezu unbegrenzte Möglichkeiten der Oberflächenmodifizierung
• Sehr breit anwendbar
• Sehr hohe chemische sowie mechanische Stabilität

Gibt es auch Nachteile?

Ein Nachteil von Kieselgel ist die nur begrenzte pH-Stabilität von etwa 2 bis 7.5.

Viele Hersteller bieten aus diesem Grund spezielle Silica-basierte Phasen an, die für einen erweiterten pH-Bereich verwendbar sind. Dieser kann sich von pH 1 bis maximal pH 12 erstrecken. Ein Beispiel dafür ist PerfectSil^® Target HD von MZ Analysentechnik GmbH, welches eine Silica-basierte, C₁₈ oder C₈ modifizierte stationäre Phase ist, die im Bereich von pH 2 bis 11 verwendbar ist.

Wie lassen sich Kieselgele für die HPLC einteilen?

Kieselgele lassen sich nach vielen Kriterien unterscheiden. Im Folgenden werden drei davon genannt und kurz näher erläutert.

1. Nach deren äußeren Teilchenform

Heutzutage wird meist Silika-Gel von nahezu perfekter sphärischer Teilchenform verwendet, wobei es nur noch einige wenige Materialien gibt, die auf gebrochenem Kieselgel basieren, wie z. B. µBondapak™ (Waters™) oder Lichrosorb™ (Merck™).

Sphärische Teilchen haben im Vergleich zu irregulär geformten Teilchen den Vorteil, dass sie bei gleicher mittlerer Teilchengröße eine höhere Effizienz bei geringen Rückdruck zeigen.

2. Nach Typ-A, -B bzw. -C

Das sogenannte Typ-A Silika-Gel war das erste Kieselgel, welches für die HPLC verwendet wurde. Es enthält einen großen Anteil an ionisierten (aciden) Silanolen, u. A. durch die Gegenwart von verschiedenen Metallverunreinigungen, die zu unerwünschten Peakformen und in einigen Fällen ungenügender Trennleistung führen.

Heutzutage wird für Chromatographie-Applikationen fast ausschließlich hochreines Silika-Gel verwendet, welches auch als Typ-B Silika-Gel bezeichnet wird.  Dieses zeigt im Vergleich zum Typ A Silikagel nur minimale Anteile an ionisierten Silanolgruppen. Dadurch steigt die pH-Stabilität des Kieselgels und die Trenneffizienz wird verbessert.

Typ-C Silika-Gel™ ist ein von Prof. Joseph Pesek an der San Jose State University, USA entwickeltes Kieselgel und wird heute von der Firma MicroSolv™ Technology Corporation vermarktet. Es basiert auf Typ-B Kieselgel, wobei die sonst auf der Oberfläche vorhandenen freien Silanole durch Silica-Hydride ersetzt sind. Dadurch werden unerwünschte Analyt-Silanol-Wechselwirkungen fast vollständig unterbunden und keine Hydrathülle mit Wasser ausgebildet.

3. Nach deren Modifizierung

Unmodifiziertes Kieselgel trägt an der Oberfläche polare Silanole und Siloxane. Für fast alle Chromatographiearten werden an diese polaren Gruppen bestimmte chemische Gruppen gebunden, um damit die Oberflächeneigenschaften des Silika-Gels in gewünschter Weise zu modifizieren. Heutzutage sind eine Vielzahl von HPLC-Säulen mit unterschiedlich modifizierten Kieselgelen auf dem Markt, wobei Octadecyl-modifiziertes Kieselgel immer noch die am meisten verwendete stationäre Phase ist.

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