Hromatografiya_Principy_Vidy_i_Primenenie_v_Biologii_i_Diagnostike

1.

Хроматография:
Принципы, Виды и
Применение в Биологии
и Диагностике
Обзор мощного аналитического инструмента, его
фундаментальных принципов, классификации и
критического значения в современных научных
исследованиях и медицине.

2.

Что такое хроматография? Обзор метода
Фундаментальное определение
Хроматография – это физико-химический метод разделения сложных смесей,
основанный на различном распределении компонентов между двумя фазами:
неподвижной (стационарной) и подвижной (элюентом).
Метод позволяет разделить, идентифицировать и количественно определить
компоненты смеси.
Название происходит от греческих слов chroma (цвет) и graphos (писать),
что связано с первыми экспериментами по разделению пигментов.
Изобретенная М. С. Цветом в 1903 году, хроматография остается краеугольным камнем аналитической химии и биохимии.

3.

Основные принципы
хроматографического
разделения
Неподвижная фаза
Подвижная фаза (Элюент)
Материал, который не движется
Жидкость или газ, который течет
(например, сорбент в колонке или
через неподвижную фазу, увлекая
тонкий слой), с которым
за собой компоненты смеси.
взаимодействуют компоненты
смеси.
Дифференциальное сродство
Ключевой принцип: компоненты смеси обладают разным сродством к
неподвижной и подвижной фазам, что заставляет их двигаться с разной
скоростью.
Результат: Компоненты с меньшим сродством к неподвижной фазе
элюируются быстрее, обеспечивая эффективное разделение смеси.

4.

Разнообразие видов хроматографии
Классификация метода зависит от агрегатного состояния фаз и механизма разделения. Основные подходы:
Газовая хроматография (ГХ)
Жидкостная хроматография
(ВЭЖХ)
Тонкослойная (ТСХ) и Бумажная
подходит для анализа летучих и
Подвижная фаза — жидкость (растворитель).
для качественного анализа и проверки
термостабильных соединений.
Универсальна, используется для нелетучих и
чистоты образцов.
Подвижная фаза — инертный газ. Идеально
Простые и быстрые методы, используемые
термически неустойчивых веществ, включая
биомолекулы.
Ионообменная
Гель-фильтрационная
Аффинная

5.

Хроматография в биологических исследованиях
Хроматография — незаменимый инструмент в биохимии, протеомике и метаболомике, позволяющий работать со сложными биологическими
смесями.
Очистка белков и ферментов
Аффинная хроматография и ионообменная используются для выделения белков высокой чистоты, критически важных для
структурного анализа и терапевтического производства.
Анализ нуклеиновых кислот
Идентификация и разделение фрагментов ДНК и РНК, а также их модификаций, что важно для молекулярной биологии и геномики.
Метаболомика
Сочетание ГХ и ВЭЖХ с масс-спектрометрией (ГХ-МС/ВЭЖХ-МС) для комплексного анализа метаболического профиля клеток и
тканей.
Эффективное разделение биомолекул лежит в основе понимания клеточных процессов и разработки новых
лекарств.

6.

Роль хроматографии в
диагностике заболеваний
В клинической лаборатории хроматография используется для точной идентификации и
количественного определения маркеров заболеваний в биологических жидкостях
(кровь, моча, спинномозговая жидкость).
Диагностика метаболических нарушений
Анализ аминокислот и органических кислот для выявления врожденных
нарушений обмена веществ у новорожденных.
Мониторинг лекарств (ТЛМ)
Определение концентрации терапевтических препаратов в крови для
персонализации дозировки и предотвращения токсичности.
Наркологический и допинговый контроль
Высокочувствительное обнаружение следов запрещенных веществ, часто с
использованием тандема ГХ-МС или ВЭЖХ-МС.

7.

Преимущества и ограничения метода
Преимущества
Ограничения
Высокая Разрешающая Способность
Стоимость оборудования
Возможность разделения компонентов даже в очень сложных
Системы ВЭЖХ и ГХ-МС могут быть дорогими, требуя
смесях, включая изомеры.
значительных начальных инвестиций.
Чувствительность
Требования к образцу
Современные системы способны обнаруживать вещества в
Необходимость тщательной подготовки образца (экстракция,
пикомолярных и фемтомолярных концентрациях.
дериватизация) для получения точных результатов.
Универсальность
Время анализа
Широкий спектр применимости — от газов до крупных
Некоторые методы (например, препаративная хроматография)
биомолекул и полимеров.
могут быть длительными.

8.

Заключение: Перспективы развития хроматографии
Интеграция с ИИ
Применение машинного обучения для оптимизации методов
разделения и автоматической обработки больших объемов
данных.
Миниатюризация
Разработка микрочипов и портативных хроматографов для
анализа "на месте".
Биофармацевтика
Усиление роли в контроле качества и разработке сложных
биологических препаратов (биосимиляров).