[GPC 기본 정보 및 원리]
GPC는 Gel Permeation Chromatography의 준말로,
고분자 용액을 특정 *column에 투과하여 분자 크기에 따라 분리하는 분리법입니다.
*Column은 내부충진물이 가교된 gel(겔) 형태
+) 분자 크기에 따라 분리되는 방식이라, SEC (Size exclusion chromatography)라고도 합니다.
GPC는 liquid chromatographic(LC) 기술 기반으로, 고분자들이 녹아져 있는 용액을 물리적 특성(분자 크기)에 따라 분리하는 것이 기본 원리입니다(그림 2).
Column 내부는 특정 pore size로 제작된 "Porous beads"들로 충진 되어 있으며(그림 3), 고분자 용액을 흘려줌과 동시에
고분자의 크기에 따라 시간차를 두고 고분자가 column 밖으로 분리되어 나오게 됩니다(그림 2).
[ GPC 구성 및 시료 이동 경로]
GPC 시스템은 pump, column, injector, sampler, detector로 구성되어 있으며, HPLC와 동일한 형태를 갖추고 있습니다(그림 3). 타 HPLC와의 차이점은 column의 종류가 "Size exclusion"에 적합한 것을 사용한다는 점이고, detector(검출기)로는 굴절률을 검출하는 RI detector를 메인으로 사용합니다.
RI detector는 기준이 되는 용매로 채워지는 reference cell이 존재하고, 분석하고자 하는 시료가 들어가는 sample cell로 구성되어 있습니다(그림 4). 분석 시료와 기준 용매가 들어가는 루트는 분리되어 있으며, 시료가 injection 된 후 column으로 전달되어 분자 크기에 따라 분리가 진행됩니다. 분석하고자 하는 시료에 적합한 용매가 reference 용매로 주입이 되며, sample이 포함된 시료와의 굴절률 차이를 분석합니다. 굴절률의 신호가 약한 고분자의 경우, ELSD (evaporative light scattering detector)를 활용하기도 합니다.
[GPC 분석 시 유의사항]
GPC는 굴절율을 이용하여 특성을 분석합니다. 굴절율은 온도 및 진동과 같은 주변 환경에 아주 민감하기 때문에
실내 온도가 항상 항온을 유지하도록 하는 것이 중요합니다. 이에, GPC 판매사에서 solvent, pump, column 온도를 모두 일정하게 유지시켜 주는 GPC 일체형 모델을 판매하는 것도 확인할 수 있습니다. (규모가 큰 회사에서는 균일한 데이터를 얻고자 module형이 아닌, 고가의 일체형 장비를 사용한다고 합니다.)
GPC를 사용하는 연구원 혹은 대학원생의 경우, 분석 데이터의 재현성을 확보하기 위해서는 GPC 주변 환경을 가능한 통제할 수 있도록 만드는 것을 권고, 필수라고 말씀드립니다.
고분자를 다루는 업종에서 GPC의 환경이 일정하게 통제되지 않는다면 분자량 deviation이 10만~100만 가량 차이가 날 수 있다고 하니 꼭 참고하여 분석을 진행하시길 바랍니다.
## GPC 데이터 분석 결과 해석 방법에 대해서는 다음 글에 이어서 다루도록 하겠습니다!
[Reference]
1. Cazes, Jack. "Gel Permeation Chromatography/Size Exclusion Chromatography." A Century of Separation Science. CRC Press, 2001. 325-340.
2. https://www.gehealthcare.com/
3-4. https://tosohbioscience.com/