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Técnica · Cromatografía de exclusión por tamaño

GPC/SEC en el Perú:
peso molecular y distribución de polímeros y biomoléculas

La cromatografía de permeación en gel (GPC), también llamada de exclusión por tamaño (SEC), separa las moléculas por su tamaño en solución y entrega el peso molecular promedio y la distribución de un polímero, una resina, una proteína o un hidrocoloide.

Es la medida que explica por qué dos lotes con la misma fórmula se comportan distinto: uno se quiebra, otro no espesa, otro forma agregados.

Se usa sobre todo en: Plásticos, pinturas y resinas, adhesivos, farmacéutica y biotecnología, alimentos (hidrocoloides), universidades

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Qué resuelve la GPC/SEC y cómo funciona

Un sistema GPC/SEC es, en su hardware, un HPLC isocrático: bomba, inyector, horno de columnas y detector. Lo que cambia es la columna y la lógica de separación. La columna está rellena de partículas porosas con un rango controlado de tamaños de poro. Las moléculas grandes no caben en los poros y salen primero; las pequeñas se meten en ellos, recorren un camino más largo y salen al final. No hay interacción química con la fase estacionaria: idealmente, sólo cuenta el volumen hidrodinámico de cada cadena en el solvente.

El resultado no es un pico por compuesto, como en HPLC, sino una curva ancha que representa toda la población de cadenas del polímero. Con una curva de calibración se transforma el tiempo de elución en masa molar y se calculan los promedios que piden las fichas técnicas: Mn (masa molar promedio en número, sensible a las cadenas cortas), Mw (promedio en peso, que pesa más las cadenas largas y se relaciona con la resistencia mecánica y la viscosidad), Mz (aún más sensible a la fracción de alto peso) y el índice de polidispersidad PDI = Mw/Mn, que dice qué tan homogéneo es el material. Un polímero ideal tendría PDI de 1; un polietileno comercial suele estar entre 3 y 10.

Hay tres formas de calibrar. La calibración convencional usa estándares de distribución estrecha (poliestireno, PMMA, pululano o polietilenglicol) y entrega pesos "relativos a poliestireno": suficientes para comparar lotes, pero no absolutos si tu polímero tiene otra estructura. La calibración universal agrega un viscosímetro en línea y usa el producto de viscosidad intrínseca por masa molar, válido para polímeros de distinta química. Y la detección por dispersión de luz multiángulo (MALS) mide la masa molar absoluta sin depender de estándares, además del radio de giro y el grado de ramificación.

Conviene decirlo claro: la GPC/SEC no mide la viscosidad del producto final ni reemplaza al índice de fluidez o al análisis térmico. Los complementa. Cuando un plástico falla en extrusión, el índice de fluidez te dice que algo cambió; la GPC te dice qué cambió en la distribución de cadenas.

Aplicaciones de GPC/SEC en el Perú y normas de referencia

Dónde se usa la técnica en plantas y laboratorios peruanos, con la norma que suele citar el cliente, el auditor o la ficha técnica del proveedor.

Qué equipo se necesita para GPC/SEC

El sistema tiene que ser estable más que rápido: una variación de 0,1 % en el caudal se traduce en un error apreciable de masa molar.

Bomba isocrática de flujo muy estable

La GPC no usa gradientes. Lo crítico es la precisión del caudal y la baja pulsación, porque el tiempo de elución se convierte directamente en masa molar. Por eso se recomienda un marcador de flujo interno (por ejemplo, tolueno o etilenglicol) para corregir pequeñas derivas.

Juego de columnas GPC o SEC

Normalmente dos o tres columnas en serie de 300 × 7,5 u 8 mm con distintos tamaños de poro, o columnas "mixed bed" de rango lineal amplio. Las de base estireno-divinilbenceno sirven para solventes orgánicos; las de base sílice o polímero hidrofílico, para fases acuosas y proteínas.

Horno de columnas

Mantener columnas y detector a temperatura constante (típicamente 30 a 40 °C para THF, más para DMF o DMAc) evita cambios de viscosidad y de índice de refracción. Los polímeros que sólo se disuelven en caliente, como el polietileno, necesitan sistemas de alta temperatura dedicados.

Detector de índice de refracción (RID)

Es el detector universal de la GPC: responde a la concentración de casi cualquier polímero, tenga o no cromóforo. Necesita óptica termostatizada para una línea base estable y no tolera gradientes, cosa que en GPC no importa.

Detectores complementarios

UV o DAD para polímeros aromáticos, copolímeros y proteínas; ELSD para muestras con poca diferencia de índice de refracción frente al solvente; viscosímetro para calibración universal; MALS para masa molar absoluta y ramificación.

Software con módulo GPC

Debe construir la curva de calibración (lineal, polinómica o universal), calcular Mn, Mw, Mz, PDI y la distribución acumulada, comparar lotes superponiendo curvas y dejar pista de auditoría si el laboratorio es regulado.

Nuestros equipos GPC/SEC: Knauer AZURA

Cotizamos Knauer, que ofrece sistemas SEC Compact, Lab y Semi-prep para polímeros, y la línea AZURA BIO para proteínas. Todos comparten módulos con sus HPLC.

AZURA BIO Compact SEC para proteínas y biomoléculas — Knauer

AZURA BIO Compact SEC para proteínas y biomoléculas

Knauer · 720

Sistema dedicado a exclusión por tamaño: bomba biocompatible hasta 50 bar y 10 ml/min, inyección por loop, UV de 190 a 500 nm y colector de fracciones. Acepta columnas SEC de cualquier fabricante y su software cumple 21 CFR parte 11.

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AZURA isocrático con RID: base de un sistema GPC — Knauer

AZURA isocrático con RID: base de un sistema GPC

Knauer · 960

Bomba isocrática de baja pulsación y detector RID: con columnas GPC, un termostato y la extensión GPC de ClarityChrom se convierte en un sistema SEC para polímeros en THF o fase acuosa.

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Detector de índice de refracción AZURA RID 2.1L — Knauer

Detector de índice de refracción AZURA RID 2.1L

Knauer · ADD31

Rango de 1,00 a 1,75 RIU, óptica termostatizada de 30 a 55 °C y fuente LED de larga vida. Hasta 10 ml/min en analítica; existe versión preparativa de 100 ml/min.

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Detector ELSD de baja temperatura SEDEX LT-ELSD — Knauer

Detector ELSD de baja temperatura SEDEX LT-ELSD

Knauer · A0754-6

Detección universal por evaporación a baja temperatura: útil para polímeros, lípidos y azúcares cuando el RID pierde sensibilidad o se necesita un eluyente distinto.

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Termostato de columnas AZURA CT 2.1 — Knauer

Termostato de columnas AZURA CT 2.1

Knauer · ATC00

Hasta ocho columnas termostatizadas entre 5 y 85 °C: estabilidad de retención para calibraciones que duran meses.

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AZURA BIO Lab para purificación de proteínas — Knauer

AZURA BIO Lab para purificación de proteínas

Knauer · 742

Cuando además de caracterizar hay que purificar: gradiente biocompatible, varios detectores y colección de fracciones para cromatografía de afinidad, intercambio iónico y SEC preparativa.

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Ver sistemas, detectores y módulos Knauer

GPC de limpieza no es GPC de peso molecular: el caso FLEXI-ONE

En el mercado vas a encontrar dos equipos que se llaman "GPC" y hacen cosas distintas. Uno es el que describe esta página: un sistema analítico que mide la masa molar de un polímero. El otro es un purificador por permeación en gel, que usa el mismo principio de exclusión por tamaño para limpiar una muestra antes de otro análisis.

Es el caso del FLEXI-ONE GPC de Preekem, marca que podemos cotizar para preparación de muestra. Su función es separar lípidos, pigmentos, ceras y otras moléculas grandes de un extracto de alimento graso (palta, aceites, pescado, frutos secos, carne) y quedarse con la fracción de bajo peso molecular donde están los residuos de plaguicidas, HAP o ftalatos, que después se inyectan en un cromatógrafo de gases o en un LC-MS. Tiene válvula automática para desviar la fracción de desecho y colectar la de interés, bomba de doble pistón y hasta 300 posiciones de colección. Es el tipo de limpieza que describe el método EPA 3640A. No reporta Mn ni Mw y no reemplaza a un sistema GPC/SEC analítico.

Knauer también ofrece un AZURA GPC Cleanup con el mismo propósito, basado en módulos HPLC. Si tu problema es residuos de plaguicidas en agroexportación, revisa preparación de muestra; si es peso molecular, sigue en esta página.

Marcas de GPC/SEC que podemos cotizar

Knauer

Sistemas AZURA SEC Compact, Lab y Semi-prep, AZURA BIO SEC, detectores RID, UV, DAD y ELSD, y ClarityChrom con extensión GPC.

Cotízala con Solinex

Ver Knauer →

CPAChem

Estándares certificados para verificar el sistema y controlar la calidad del laboratorio; soluciones para marcadores de flujo y curvas de calibración.

Cotízala con Solinex

Ver CPAChem →

Preekem

FLEXI-ONE GPC para limpieza automática de extractos grasos antes de residuos de plaguicidas; digestión por microondas y extracción en fase sólida.

Cotízala con Solinex

Ver Preekem →

Otras marcas de GPC/SEC del mercado

Si ya tienes uno de estos sistemas, te damos servicio, calibración y consumibles; si vas a comprar, conviene conocerlos.

Agilent 1260 Infinity II GPC/SEC

Sistema multidetector con índice de refracción, viscosímetro y dispersión de luz a dos ángulos, más una línea de GPC de alta temperatura para poliolefinas.

También la atendemos

Servicio Agilent →

Waters ACQUITY APC

Cromatografía avanzada de polímeros con columnas de partícula menor a 3 µm y alta presión: corridas de minutos en lugar de media hora.

También la atendemos

Servicio Waters →

Tosoh EcoSEC

Sistema GPC integrado semimicro con detector RI de doble flujo para línea base muy estable y bajo consumo de solvente; opción con MALS.

También la atendemos

Malvern OMNISEC

Plataforma multidetector (RI, UV-PDA, dispersión de luz y viscosímetro en un mismo compartimento) orientada a masa molar absoluta y estructura.

También la atendemos

Knauer AZURA GPC/SEC frente a Agilent, Waters, Tosoh y Malvern

Dónde conviene cada uno, dicho con franqueza.

Knauer frente a Agilent 1260 Infinity II GPC/SEC

A favor de KnauerEl AZURA SEC comparte módulos con un HPLC de rutina: el mismo equipo puede alternar entre GPC y análisis por HPLC cambiando columnas. Acepta columnas GPC de cualquier fabricante y la extensión GPC de ClarityChrom tiene un costo de entrada más bajo.
Donde Agilent 1260 Infinity II GPC/SEC va por delanteAgilent ofrece GPC de alta temperatura para polietileno y polipropileno en triclorobenceno a más de 140 °C, que Knauer no cubre, y una biblioteca de columnas PLgel y estándares EasiVial muy extendida.
Cuándo elegir KnauerPara polímeros solubles a temperatura moderada (THF, DMF, agua) y laboratorios que quieren un sistema versátil. Si tu resina es poliolefina, necesitas un GPC de alta temperatura.

Knauer frente a Waters ACQUITY APC

A favor de KnauerUn sistema convencional AZURA usa columnas estándar de 300 mm, más baratas y fáciles de conseguir, con métodos que siguen tal cual las normas ISO 16014 y DIN 55672.
Donde Waters ACQUITY APC va por delanteEl APC reduce el tiempo de análisis a pocos minutos y el consumo de solvente de forma notable gracias a columnas de partícula pequeña; para laboratorios con muchas muestras diarias es una ventaja real.
Cuándo elegir KnauerCuando el volumen es moderado y prefieres métodos normalizados con columnas convencionales.

Knauer frente a Tosoh EcoSEC y Malvern OMNISEC

A favor de KnauerLa plataforma modular permite empezar con RID y agregar UV, ELSD o un detector de dispersión de luz de terceros cuando haga falta, sin cambiar de sistema. El AZURA BIO SEC resuelve la purificación preparativa de proteínas, que estos equipos no hacen.
Donde Tosoh EcoSEC y Malvern OMNISEC va por delanteEcoSEC integra horno y detector RI de doble flujo con una estabilidad de línea base difícil de igualar en un sistema armado por módulos. OMNISEC integra viscosímetro y dispersión de luz de fábrica para masa molar absoluta y análisis de ramificación.
Cuándo elegir KnauerCuando tu necesidad principal es control de lotes con calibración convencional o universal, o cuando quieres combinar GPC analítica y purificación en la misma plataforma.

Las marcas mencionadas son de sus respectivos titulares y se citan únicamente como referencia técnica de mercado; Solinex no las representa. La comparación se basa en características técnicas publicadas por cada fabricante y en la experiencia de uso en laboratorios del Perú.

Qué eluyente, columna y detector para cada material

MaterialEluyente típicoColumnaDetector y calibración
PVC, poliestireno, ABS, resinas alquídicas y epóxicasTHF estabilizado, 30–40 °CEstireno-divinilbenceno, mixed bedRID (UV para aromáticos); estándares de poliestireno
Poliuretanos, poliamidas solubles, poliacrilonitriloDMF o DMAc con LiBrEstireno-divinilbenceno polarRID; estándares de PMMA
PET y nylonHexafluoroisopropanol (HFIP)Columnas para HFIPRID o UV; estándares de PMMA
Polietileno, polipropilenoTriclorobenceno a 140–160 °CColumnas de alta temperaturaRequiere sistema GPC de alta temperatura dedicado
Goma de tara, pectina, alginato, carragenina, dextranos, PEGAgua con NaNO3 0,1 M o buffer fosfatoPolímero hidrofílico para SEC acuosaRID; estándares de pululano o PEG/PEO
Anticuerpos, enzimas y proteínasBuffer fosfato con NaCl, pH 6,5–7SEC en sílice diol o polímero biocompatibleUV 280 nm en AZURA BIO SEC; estándares de proteínas
Heparina de bajo peso molecular (USP <209>)Sulfato de sodio acuosoSEC acuosa según monografíaRID y UV; estándar de referencia USP

Los polímeros de muy alta masa molar (floculantes de varios millones de g/mol) pueden degradarse por cizalla en la columna: en esos casos se trabaja con caudales bajos y filtración cuidadosa, y conviene complementar con viscosimetría.

Consumibles y buenas prácticas en GPC/SEC

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre GPC y SEC?

Ninguna en el principio: ambos nombres describen la separación por tamaño molecular. Por costumbre se dice GPC cuando se trabaja con polímeros sintéticos en solventes orgánicos y SEC (o gel filtración) cuando se trabaja con proteínas y biopolímeros en fase acuosa.

¿Los pesos moleculares que da la GPC son absolutos?

Con calibración convencional, no: son relativos al estándar usado (por ejemplo, "equivalentes a poliestireno"). Sirven perfectamente para comparar lotes y controlar la calidad. Para valores absolutos se necesita calibración universal con viscosímetro o un detector de dispersión de luz multiángulo.

¿Puedo usar mi HPLC para hacer GPC?

En muchos casos sí, si tiene bomba isocrática estable, un detector de índice de refracción, horno de columnas y un software con módulo GPC. En un Knauer AZURA basta con cambiar las columnas y activar la extensión GPC de ClarityChrom. Hay que cuidar la compatibilidad de sellos y capilares con el solvente (THF y DMF atacan algunos materiales).

¿Sirve para polietileno y polipropileno?

No con un sistema convencional. Las poliolefinas sólo se disuelven en triclorobenceno a 140–160 °C y requieren un GPC de alta temperatura dedicado. Para el control rutinario de estas resinas en planta suele bastar el índice de fluidez y el análisis térmico; para GPC de alta temperatura te orientamos sobre laboratorios que lo ofrecen.

¿El FLEXI-ONE GPC de Preekem mide peso molecular?

No. Es un purificador por permeación en gel que elimina grasas y moléculas grandes de un extracto antes de analizar residuos de plaguicidas o contaminantes por GC o LC-MS. No calcula Mn ni Mw.

¿Cuánto tarda un análisis GPC?

Con dos o tres columnas convencionales de 300 mm a 1 ml/min, entre 25 y 45 minutos por inyección, más la disolución previa de la muestra, que en algunos polímeros toma varias horas. Los sistemas de partícula pequeña reducen la corrida a pocos minutos.

¿Necesitas medir el peso molecular de tu polímero?

Cuéntanos qué material analizas, en qué solvente se disuelve y qué norma o especificación tienes que cumplir. Te proponemos la configuración AZURA, las columnas y los estándares de calibración. Cotización en menos de 24 horas hábiles para Lima, Arequipa, Trujillo, Piura, Cusco y zonas mineras del interior.

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