Chromatographie liquide haute performance (HPLC)

Dans tout appareillage HPLC on retrouvera toujours les éléments de base suivants : - un ou plusieurs réservoirs : qui contient la phase mobile en quantité

suffisante ; qui peut être soit des solvants purs soit des mélanges de solvants dans des concentrations connues. Plusieurs flacons d'éluant (solvants de polarités différentes) sont disponibles pour pouvoir réaliser des gradients d'élution (mélange de plusieurs solvants à des concentrations variables) à l'aide de la pompe doseuse, (Anonyme 3 b, 2006) ; (Lebihan et Lemasson, 2008)

- une colonne remplie : en acier inox, de quelques centimètres de long. C’est un tube construit dans un matériau le plus possible inerte aux produits chimiques, souvent en inox ou en verre. Sa section est constante, de diamètre compris entre 4 et 20 mm pour des longueurs généralement de 15 à 30 cm. Au delà,

les importantes pertes de charges exigeraient des pressions de liquide beaucoup trop élevées, (Anonyme 3 b, 2006)

- vanne d'injection : c’est un système d'injection comportant une boucle d'échantillonnage calibrée (généralement une vanne RHEODYNE), LeBihan et Lemasson (2008). Il existe des boucles de différents volumes. Le choix du volume de la boucle se fait en fonction de la taille de la colonne et de la concentration supposée des produits à analyser. Le système de la boucle d'injection permet d'avoir un volume injecté constant, ce qui est important pour l'analyse quantitative, (Anonyme 3 b, 2006)

- la pompe : elle est munie d'un système de gradient permettant d'effectuer une programmation de la nature du solvant. Elle permet de travailler soit en mode isocratique, c'est-à-dire avec 100% d'un même éluant tout au long de l'analyse ou bien en mode gradient, c'est-à-dire avec une variation de la concentration des constituants du mélange d'éluant, (Anonyme 3 b, 2006). Les pompes actuelles ont un débit variable de quelques µl à plusieurs ml/min

- un détecteur : permettant à la fois, de mettre en évidence la sortie des solutés de la colonne et de donner un signal proportionnel à la quantité de chacun de ces solutés, dans un mélange, (Lebihan et Lemasson, 2008)

2.1.5.1.2. nature des deux phases La phase stationnaire (fixe)

Il existe deux types de la phase stationnaire :

- la phase normale : la phase normale est constituée de gel de silice. Ce matériau est très polaire. Il faut donc utiliser un éluant apolaire. Ainsi lors de l'injection d'une solution, les produits polaires sont retenus dans la colonne, contrairement aux produits apolaire qui sortent en tête. L'inconvénient d'une telle phase, c'est une détérioration rapide au cours du temps du gel de silice, ce qui entraîne un manque de reproductibilité des séparations, (Anonyme 3 b, 2006)

- la phase inverse : la phase inverse est majoritairement composée de silices greffées par des chaînes linéaires de 8 ou 18 atomes de carbones (C8 et C18). Cette phase est apolaire et nécessite donc un éluant polaire (ACN, MeOH, H20). Dans ce cas, ce sont les composés polaires qui seront élués en

premier. Contrairement à une phase normale, il n'y a pas d'évolution de la phase stationnaire au cours du temps, et la qualité de la séparation est donc maintenue constante, (Anonyme 3 b, 2006)

La phase mobile

L'interaction plus ou moins forte entre la phase mobile et la phase stationnaire normale ou à polarité inversée se répercute sur les temps de rétention des solutés. La polarité de la phase stationnaire permet de distinguer deux situations de principe :

- si la phase stationnaire est polaire, on utilisera une phase mobile peu polaire la chromatographie est dite en phase normale

- si la phase stationnaire est très peu polaire, on choisira une phase mobile polaire (le plus souvent des mélanges de méthanol ou d'acétonitrile avec de l'eau), c'est la chromatographie en phase inverse. En modifiant la polarité de la phase mobile, on agit sur les facteurs de rétention k des composés

La composition de la phase mobile peut être soit :

- maintenue constante (utilisation d'un solvant pur ou d'un mélange de solvants de composition constante dans le temps) durant toute l’analyse, la séparation sera dite en mode isocratique.

- modifiée progressivement (utilisation d'un mélange de solvants dont la composition est variable dans le temps), la séparation sera dite en mode avec gradient d’élution, (Anonyme 3 b, 2006) ; (Anonyme 1 c, 2007).

2.1.5.1.3. principaux solvants utilisés en HPLC

Le tableau (15) nous indique les principaux solvants utilisés en HPLC ainsi que les phénomènes mise en jeu.

Tableau n° 15 : Les principaux solvants utilisés en HPLC, (Anonyme 1 e, 2007).

Phénomène Solvants

Adsorption Hexane, méthanol, acétonitrile, dichlorométhane, chloroforme Partition Méthanol-eau, acétonitrile-eau

Echange d’ions Solution tampon (pH contrôlé)

Exclusion Tétrahydrofurane, toluène

Tableau n° 16 : Tableau résumé des différents types de chromatographie liquide, (Anonyme 7 a, 2008). Phase stationnaire Principe de séparation Caractéristiques de la phase stationnaire Principe de la fixation et de l'élution Liquide Partage

Liquide fixé sur un support inerte (papier, silice...)

Distribution des composants du mélange à séparer dans les deux

phases liquides selon leur coefficient de partage

Adsorption ^{Adsorbant solide} polaire

Phénomène de surface : formation de liaisons spécifiques

entre les composants et la surface adsorbante Adsorption phase inverse Molécules hydrophobes greffées sur de la silice Interactions hydrophobes et élution par diminution de la polarité de la phase mobile

Echange d'ions Résine (polymères d'oses) porteuse de groupements chargés négativement ou positivement

interactions électrostatiques avec les composants de charge

opposée

Exclusion (filtration

sur gel)

Solide poreux

Les composants de diamètre supérieur à celui des billes du support sont exclus et ceux de diamètre inférieur y diffusent et

sont freinés Solide

Affinité

Support sur lequel est greffée une molécule (le ligand)

spécifiquement reconnue par un des

Déplacement de l'équilibre de liaison [molécule - ligand greffé] en faveur de l'équilibre [molécule

composants de l'échantillon à

analyser 2.1.5.1.4. schéma de principe d’une HPLC

La figure (13) résume le schéma de principe de base d’un appareillage HPLC.

Figure n° 13 : Schéma de principe d’une HPLC, (Anonyme 1 e, 2007) ; (Cuq, 2007). 2.1.5.1.5. champs d’application de l’HPLC

Composées polaires, thermolabiles... (Herbette et al, 2002) : - service des explosifs : analyse de composés explosifs

- service des stupéfiants : analyse de drogues (cannabis, héroïne...).

- service de toxicologie : analyse de drug (barbituriques, benzodiazépines, anti-inflammatoires, anticonvulsifs, analgésiques...)

- service environnement : analyse de pollutions (déversement...)

2.1.5.2. chromatographie en phase gazeuse (CPG)