Historia de la cromatografía

La historia de la cromatografía abarca desde mediados del siglo XIX hasta el XXI. La cromatografía, literalmente "escritura en color", se usó, y recibió su nombre, en la primera década del siglo XX, principalmente para la separación de pigmentos vegetales como la clorofila (que es verde) y los carotenoides (que son anaranjados y amarillos). Las nuevas formas de cromatografía desarrolladas en las décadas de 1930 y 1940 hicieron que la técnica fuera útil para una amplia gama de procesos de separación y tareas de análisis químico, especialmente en bioquímica.

Precursores

El primer uso de la cromatografía (pasar una mezcla a través de un material inerte para crear la separación de los componentes de la solución basada en la adsorción diferencial) se atribuye a veces al químico alemán Friedlieb Ferdinand Runge, quien en 1855 describió el uso de papel para analizar tintes. Runge colocó gotas de diferentes químicos inorgánicos en círculos de papel de filtro ya impregnados con otro químico, y las reacciones entre los diferentes químicos crearon patrones de color únicos. Sin embargo, según el análisis histórico de LS Ettre, el trabajo de Runge "no tiene nada que ver con la cromatografía" (y en cambio debe considerarse un precursor de las pruebas químicas puntuales como la prueba de Schiff).

En la década de 1860, Christian Friedrich Schönbein y su alumno Friedrich Goppelsroeder publicaron los primeros intentos de estudiar las diferentes velocidades a las que se mueven diferentes sustancias a través del papel de filtro. Schönbein, quien pensó que la acción capilar (en lugar de la adsorción) era responsable del movimiento, llamó a la técnica análisis capilar, y Goppelsroeder pasó gran parte de su carrera utilizando el análisis capilar para probar las tasas de movimiento de una amplia variedad de sustancias. A diferencia de la cromatografía en papel moderna, el análisis capilar utilizó reservorios de la sustancia que se analiza, creando zonas superpuestas de los componentes de la solución en lugar de puntos o bandas separados.

El trabajo sobre el análisis capilar continuó, pero sin mucho desarrollo técnico, hasta bien entrado el siglo XX. Los primeros avances significativos sobre los métodos de Goppelsroeder llegaron con el trabajo de Raphael E. Liesegang: en 1927, colocó tiras de filtro en recipientes cerrados con atmósferas saturadas por solventes, y en 1943 comenzó a usar puntos discretos de muestra adsorbidos en papel de filtro, sumergidos en disolvente puro para lograr la separación. Este método, esencialmente idéntico a la cromatografía en papel moderna, se publicó justo antes del trabajo independiente, y mucho más influyente, de Archer Martin y sus colaboradores que inauguraron el uso generalizado de la cromatografía en papel.

En 1897, el químico estadounidense David Talbot Day (1859–1915), que entonces trabajaba en el Servicio Geológico de EE. UU., observó que el petróleo crudo generaba bandas de color a medida que aserraba hacia arriba a través de arcilla o piedra caliza finamente dividida. En 1900 informó de sus hallazgos en el Primer Congreso Internacional del Petróleo en París, donde causaron sensación.

Tsvet y cromatografía en columna

La primera cromatografía verdadera generalmente se atribuye al botánico ruso-italiano Mikhail Tsvet. Tsvet aplicó sus observaciones con la extracción con papel de filtro a los nuevos métodos de fraccionamiento en columna que se habían desarrollado en la década de 1890 para separar los componentes del petróleo. Usó una columna de adsorción de líquidos que contenía carbonato de calcio para separar los pigmentos vegetales amarillos, anaranjados y verdes (lo que hoy se conoce como xantofilas, carotenos y clorofilas, respectivamente). El método fue descrito el 30 de diciembre de 1901 en el XI Congreso de Naturalistas y Médicos (XI съезд естествоиспытателей и врачей) en San Petersburgo. La primera descripción impresa fue en 1903, en las Actas de la Sociedad de Naturalistas de Varsovia, sección de biología. Utilizó por primera vez el término cromatografía.impreso en 1906 en sus dos artículos sobre la clorofila en la revista botánica alemana, informes de la Sociedad Botánica Alemana. En 1907 hizo una demostración de su cromatógrafo para la Sociedad Botánica Alemana. El apellido de Mikhail "Цвет" significa "color" en ruso, por lo que existe la posibilidad de que nombrar el procedimiento cromatografía (literalmente "escritura en color") fuera una forma de asegurarse de que él, un plebeyo en la Rusia zarista, pudiera ser inmortalizado..

En una conferencia de 1903 (publicada en 1905), Tsvet también describió el uso de papel de filtro para aproximar las propiedades de las fibras vegetales vivas en sus experimentos con pigmentos vegetales, un precursor de la cromatografía en papel. Descubrió que podía extraer algunos pigmentos (como los carotenos anaranjados y las xantofilas amarillas) de las hojas con solventes no polares, pero otros (como la clorofila) requerían solventes polares. Razonó que la clorofila se mantenía en el tejido de la planta por adsorción y que se necesitaban solventes más fuertes para superar la adsorción. Para probar esto, aplicó pigmentos disueltos al papel de filtro, permitió que el solvente se evaporara y luego aplicó diferentes solventes para ver cuál podía extraer los pigmentos del papel de filtro. Encontró el mismo patrón que en las extracciones de hojas: el caroteno se podía extraer del papel de filtro usando solventes no polares,

El trabajo de Tsvet tuvo poca utilidad hasta la década de 1930.

Martin y Synge y cromatografía de partición

Los métodos de cromatografía cambiaron poco después del trabajo de Tsvet hasta la explosión de la investigación de nuevas técnicas a mediados del siglo XX, particularmente gracias al trabajo de Archer John Porter Martin y Richard Laurence Millington Synge. Mediante "la combinación de dos técnicas, la de la cromatografía y la de la extracción con solventes a contracorriente", Martin y Synge desarrollaron la cromatografía de partición para separar productos químicos con solo ligeras diferencias en los coeficientes de partición entre dos solventes líquidos. Martin, que anteriormente había trabajado en la química de las vitaminas (incluidos los intentos de purificar la vitamina E), comenzó a colaborar con Synge en 1938 y aportó su experiencia en el diseño de equipos al proyecto de separación de aminoácidos de Synge. Después de experimentos fallidos con complejas máquinas de extracción en contracorriente y métodos de cromatografía líquido-líquido donde los líquidos se mueven en direcciones opuestas, a Martin se le ocurrió la idea de usar gel de sílice en columnas para mantener el agua estacionaria mientras un solvente orgánico fluye a través de la columna. Martin y Synge demostraron el potencial de los métodos al separar los aminoácidos marcados en la columna mediante la adición de rojo de metilo. En una serie de publicaciones que comenzaron en 1941, describieron métodos cada vez más poderosos para separar aminoácidos y otras sustancias químicas orgánicas.

En la búsqueda de mejores y más fáciles métodos para identificar los constituyentes de aminoácidos de los péptidos, Martin y Synge recurrieron también a otros medios de cromatografía. Un breve resumen en 1943 seguido de un artículo detallado en 1944 describía el uso de papel de filtro como fase estacionaria para realizar la cromatografía de aminoácidos: cromatografía en papel. En 1947, Martin, Synge y sus colaboradores habían aplicado este método (junto con el reactivo de Fred Sanger para identificar residuos N-terminales) para determinar la secuencia de pentapéptidos de la gramicidina S. Estos y otros métodos de cromatografía en papel relacionados también fueron fundamentales para el esfuerzo de Fred Sanger por determinar la secuencia de aminoácidos de la insulina.

Refinando las técnicas

Martin, en colaboración con Anthony T. James, pasó a desarrollar la cromatografía de gases (GC; cuyos principios habían predicho Martin y Synge en su artículo histórico de 1941) a partir de 1949. En 1952, durante su conferencia para el Premio Nobel de Química (compartido con Synge, por su trabajo de cromatografía anterior), Martin anunció la separación exitosa de una amplia variedad de compuestos naturales por cromatografía de gases. Previamente, Erika Cremer había sentado las bases teóricas de la GC en 1944 y el químico austriaco Fritz Prior, bajo la dirección de Erika Cremer, construyó en 1947 el primer prototipo de cromatógrafo de gases y logró separar el oxígeno y el dióxido de carbono, en 1947 durante su Ph. D investigar.

La facilidad y eficiencia de la cromatografía de gases para separar productos químicos orgánicos impulsó la rápida adopción del método, así como el rápido desarrollo de nuevos métodos de detección para analizar la salida. El detector de conductividad térmica, descrito en 1954 por NH Ray, fue la base de varios otros métodos: el detector de ionización de llama fue descrito por J. Harley, W. Nel y V. Pretorius en 1958, y James Lovelock introdujo el detector de captura de electrones. ese año también. Otros introdujeron los espectrómetros de masas en la cromatografía de gases a fines de la década de 1950.

El trabajo de Martin y Synge también sentó las bases para la cromatografía líquida de alto rendimiento, lo que sugiere que las partículas absorbentes pequeñas y la presión podrían producir técnicas rápidas de cromatografía líquida. Esto se volvió ampliamente práctico a fines de la década de 1960 (y el método se usó para separar aminoácidos ya en 1960).

Cromatografía de capa fina

Los primeros avances en cromatografía en capa fina se produjeron en la década de 1940 y las técnicas avanzaron rápidamente en la década de 1950 tras la introducción de placas relativamente grandes y materiales relativamente estables para las capas adsorbentes.

Desarrollos posteriores

En 1987 Pedro Cuatrecasas y Meir Wilchek recibieron el Premio Wolf de Medicina por la invención y desarrollo de la cromatografía de afinidad y sus aplicaciones a las ciencias biomédicas.