La cromatografia a fluido supercritico (Supercritical Fluid Chromatography – SFC), tecnica analitica il cui sviluppo è iniziato negli anni ’60, prevede l’utilizzo di un fluido supercritico (tipicamente anidride carbonica – CO2) come fase mobile.
Un fluido viene definito supercritico nel momento in cui si trova al di sopra della pressione critica e della temperatura critica. In questa condizione il sistema si trova in uno stato definito supercritico in cui le proprietà del liquido e del gas convergono tra loro. I fluidi supercritici, infatti, possiedono densità e capacità dissolventi simili ai liquidi ma viscosità nettamente inferiori. Queste caratteristiche chimico-fisico possono risultare decisamente vantaggiose nelle separazioni cromatografiche, in termini di selettività ed efficienza.
La cromatografia a fluido supercritico, in diversi casi, può risultare più vantaggiosa rispetto alle molto più diffuse tecniche di separazione cromatografiche, quali cromatografia liquida ad alte prestazioni (High Performance Liquid Chromatography – HPLC) e gas cromatografia (Gas Chromatography – GC).
La SFC risulta particolarmente utile quando vengono analizzati composti che si degradano alle alte temperature e quando non presentano gruppi funzionali tali da essere rivelati con i convenzionali sistemi di rivelamento HPLC. Il sistema SFC, salvo particolari accorgimenti, presenta alcune caratteristiche molto simili a quello dell’HPLC e del GC (colonne, pompe ecc.). Per la fase mobile viene utilizzata molto spesso l’anidride carbonica in quanto oltre a possedere tutte le caratteristiche chimico-fisiche richieste (stato supercritico raggiunto a 31 °C e 74 bar) è anche non tossica ed economica, in particolar modo se si paragona alla tipologia di solventi (acetonitrile, metanolo, tetraidrofurano, esano, eptano ecc.) e alla quantità utilizzati in cromatografia liquidi ad alte prestazioni. Vengono usati anche il n-Butano (C4H10), l’ossido di diazoto (N2O), dietiletere ((C2H5)2O)), ammoniaca (NH3) e diclorodifluorometano (Cl2F2C) come fluidi supercritici.
Sostanziale è la differenza nell’uso dei rivelatori che viene scelta in funzione dei diversi apparati strumentali. Possono essere accoppiati alla separazione mediante fluidi supercritici rivelatori a ionizzazione di fiamma (Flame Ionizzation Detector – FID), rivelatori fotometrici di fiamma (Flame Photometric Detector – FPD), rivelatori di indici di rifrazione (Refractive Index Detector – RID), rivelatori di diffusione della luce (Light Scattering Detector – LSD), rivelatori spettrofotometrico ultravioletto-visibile (Ultraviolet-Visible detectors), spettroscopia infrarossa (Infrared Spectroscopy – IR) e in particolar modo spettrometria di massa (Mass Spectroscopy – MS).
Alcuni svantaggi nell’utilizzo della cromatografia a fluido supercritico risiedono nel mantenimento delle condizioni operative (principalmente le pressioni di lavoro) e l’ingombro in termini di spazio dei dispositivi utilizzati.
Negli ultimi anni, però, la SFC si è dimostrata potenzialmente molto utile nel settore farmaceutico. La cromatografia a fluido supercritico può trovare applicazioni nella separazione di miscele di farmaci in seguito a processi di sintesi (anche analisi chirali) e nella determinazione e quantificazione di impurezze. In letteratura scientifica sono presenti numerosi esempi applicativi della SFC. Alcuni esempi di applicazioni riguardano la determinazione di nitrosammine (composti cancerogeni) in diversi prodotti farmaceutici, oppure la determinazione delle impurezze della vitamina D3 in prodotti farmaceutici oleosi e anche la separazione degli enantiomeri della Ketamina.
Negli ultimi 15 anni la cromatografia a fluido supercritico si è dimostrata molto più efficace rispetto alla cromatografia liquida ad alte prestazioni nella separazione di enantiomeri ed altri isomeri. Quest’ultimo aspetto è molto importante, dal momento che uno dei due enantiomeri può esibire un profilo tossicologico fortemente negativo (es. il famoso caso della Talidomide). Questo ed altri aspetti hanno spinto molte compagnie farmaceutiche ad investire nell’implementazione e nello sviluppo analitico di questa tecnica sempre più promettente.
Riferimenti
- Preeti Gopaliya, Priyadarshani R Kamble, Ravindra Kamble, Chetan Singh Chauhan. A Review Article on Supercritical Fluid Chromatography, International Journal of Pharma Research & Review, 2014.
- Terry A. Berger. Supercritical Fluid Chromatography, 2015.
- European Pharmaceuticl Review. SFC-MS: advancements and applications in pharmaceutical quality control, 2024.
