Cromatografía

Qué es la cromatografía

La Real Academia Española define la cromatografía como un método de análisis químico para la separación de los componentes de una mezcla por distribución entre dos fases, una estacionaria y otra móvil. El término procede del griego χρῶμα (chrōma, 'color') y γράφειν (gráphein, 'escribir'), y fue acuñado por el botánico ruso-italiano Mijaíl Tswett en 1906. Tswett trabajaba entonces en la Universidad de Varsovia, donde había logrado separar los pigmentos vegetales de un extracto de hojas haciéndolos pasar con éter de petróleo a través de una columna rellena de carbonato cálcico. Cada pigmento avanzaba a distinta velocidad y aparecía como una banda de color diferente, de ahí el nombre que eligió para la técnica.

Lo curioso es que Tswett presentó sus resultados ante la Sociedad de Ciencias Naturales de Varsovia ya en 1903, pero la comunidad científica de la época no le prestó demasiada atención. Pasaron casi tres décadas hasta que Richard Kuhn y Edgar Lederer retomaron el método en los años treinta y demostraron su enorme utilidad para la separación de carotenoides. A partir de ese momento, la cromatografía no dejó de expandirse.

Principio de separación

Toda separación cromatográfica se apoya en un mismo fundamento: cuando una mezcla de sustancias recorre un sistema formado por una fase estacionaria y una fase móvil, cada componente interacciona de modo distinto con ambas fases. Los que tienen mayor afinidad por la fase estacionaria avanzan más despacio y quedan retenidos durante más tiempo; los que prefieren la fase móvil se desplazan con mayor rapidez. Esa diferencia de velocidades produce la separación.

El resultado se registra en un cromatograma, que representa la concentración de cada componente en función del tiempo o del volumen de fase móvil que ha atravesado el sistema. Cada componente aparece como un pico cuya posición identifica la sustancia y cuya área permite cuantificarla.

Modalidades según el mecanismo de separación

No existe una sola cromatografía, sino varias, y se clasifican según la propiedad fisicoquímica que gobierna la retención de los componentes. En la cromatografía de partición, lo que determina la separación es la solubilidad relativa de cada sustancia en dos líquidos inmiscibles. Fue precisamente esta modalidad la que Archer J. P. Martin y Richard L. M. Synge describieron en 1941, un trabajo que les valió el Premio Nobel de Química en 1952 y que abrió la puerta a la cromatografía en papel y, más adelante, a la cromatografía líquida de alta resolución.

Cuando la retención depende de la carga eléctrica de las moléculas, se habla de cromatografía de intercambio iónico. Si lo que separa es el tamaño molecular, la técnica recibe el nombre de cromatografía de filtración en gel (también llamada de exclusión molecular). Y si se aprovecha la unión biológica específica entre dos moléculas (un anticuerpo y su antígeno, por ejemplo), se emplea la cromatografía de afinidad. Existe además la cromatografía de adsorción, donde la retención se produce en la superficie de un sólido por fuerzas intermoleculares; de hecho, la columna original de Tswett funcionaba por este mecanismo.

Formatos y soportes

Más allá del mecanismo de separación, las técnicas cromatográficas se diferencian también por el formato físico en que se realizan. La cromatografía en columna es la más versátil: la fase estacionaria se empaqueta dentro de un tubo (de vidrio, acero o material polimérico) y la fase móvil se hace pasar a través de él. La cromatografía en capa fina extiende la fase estacionaria sobre una placa plana de vidrio o aluminio, lo que permite un análisis rápido y semicuantitativo. La cromatografía en papel utiliza la propia celulosa del papel como soporte.

Según la naturaleza de la fase móvil, se distingue entre cromatografía de gases, en la que un gas inerte arrastra los componentes volatilizados, y cromatografía de líquidos, donde la fase móvil es un disolvente o una mezcla de disolventes. La cromatografía líquida de alta presión (HPLC) representa la evolución instrumental más relevante de esta última, con columnas de partícula muy fina y bombas de alta presión que aceleran y mejoran la resolución del análisis.

Aplicaciones en el laboratorio clínico

En medicina, la cromatografía se utiliza de forma rutinaria para cuantificar la hemoglobina glicosilada (HbA1c), separar e identificar variantes de hemoglobina, analizar perfiles de aminoácidos en el cribado neonatal de errores innatos del metabolismo, y monitorizar las concentraciones plasmáticas de medicamentos en la práctica clínica. La toxicología forense recurre a ella para detectar sustancias en muestras biológicas, y la industria del medicamento la emplea en cada etapa del desarrollo de un principio activo, desde su purificación hasta el control de calidad del producto terminado.

Pocas técnicas analíticas han tenido un recorrido tan largo y tan productivo. Desde aquella columna de carbonato cálcico de 1903, el principio que Tswett formuló sigue siendo el mismo; lo que ha cambiado son los materiales, la instrumentación y la escala a la que se trabaja.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra cromatografía?

Del griego χρῶμα (chrōma, 'color') y γράφειν (gráphein, 'escribir'). Mijaíl Tswett eligió ese nombre en 1906 porque los pigmentos vegetales que separaba formaban bandas de colores visibles en la columna. Hoy se utiliza el término para separaciones de cualquier tipo de sustancia, tenga o no color.

¿Se usa la cromatografía en los análisis de sangre?

Sí. La determinación de la hemoglobina glicosilada (HbA1c) para el seguimiento de la diabetes se realiza habitualmente por cromatografía líquida de alta presión. También se emplea para detectar hemoglobinopatías, cuantificar aminoácidos y monitorizar concentraciones de medicamentos en sangre.

¿Es lo mismo cromatografía de gases y cromatografía de líquidos?

No. En la cromatografía de gases, la fase móvil es un gas inerte (helio, nitrógeno), y solo sirve para sustancias volátiles o que puedan volatilizarse. La cromatografía de líquidos, en cambio, utiliza un disolvente como fase móvil, lo que permite trabajar con compuestos no volátiles como proteínas, péptidos y compuestos de alto peso molecular.

¿Quién inventó la cromatografía?

El botánico ruso-italiano Mijaíl Tswett (1872-1919) la desarrolló entre 1901 y 1906 en la Universidad de Varsovia, utilizando una columna de carbonato cálcico para separar pigmentos vegetales. La técnica permaneció en un relativo olvido hasta que fue redescubierta en la década de 1930 por Richard Kuhn y Edgar Lederer, y recibió un impulso definitivo con el trabajo de Martin y Synge sobre cromatografía de partición en 1941.

Referencias

1. MedlinePlus. Cromatografía. Enciclopedia médica.
2. Real Academia Española. Cromatografía. Diccionario de la lengua española, 23.ª edición.
3. Sociedad Española de Cromatografía y Técnicas Afines (SECyTA). Definiciones básicas en cromatografía.
4. The Nobel Prize. The Nobel Prize in Chemistry 1952: Martin and Synge.