Columna de Martin

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La columna desarrollada por Archer Martin fue el inicio para el desarrollo de las cromatografias liquido-liquido y gas liquido, que actualmente son el caballo de batalla en muchos laboratorios del mundo.

La frase «experimento de pensamiento» evoca esos paradójicos gatos, demonios y gemelos que han plagado a estudiantes y filósofos durante más de un siglo. Muchos asocian la idea con Alemania, pero el Gedankenexperiment ha apoyado a científicos de todas las culturas a lo largo de los tiempos: Galileo puede que no haya tirado bolas desde la Torre de Pisa, pero ciertamente lo pensó, y los pensadores griegos las usaron mucho antes de eso. Eventualmente, por supuesto, tienes que hacer un experimento real, pero incluso entonces el diseño en sí mismo requiere de pensamiento, para estar seguro de que obtienes una respuesta que te dice lo que quieres saber.

Archer Martin y su fascinación por la separación

Archer Martin pasó más tiempo pensando en experimentos que la mayoría. Cuando era adolescente, desarrolló una fascinación por la destilación, culminando en experimentos con una columna de destilación de 1,5 metros de altura construida con latas de café viejas, que llenaba con trozos de carbón. Fue a la Universidad de Cambridge, Reino Unido, para estudiar ingeniería química, pero al escuchar las conferencias del brillante y joven genetista John Haldane pronto convenció a Martin de que se dedicara a la bioquímica.

Archer Martin. Químico británico (1910-2002). Inventó las columnas de separación líquido - líquido y gas - líquido
Archer Martin. Químico británico (1910-2002). Inventó las columnas de separación líquido – líquido y gas – líquido

A pesar de obtener un título de segunda clase, las habilidades de Martin como experimentador le aseguraron un puesto en el laboratorio de Frank Bowden y Charles Percy Snow. Después de un año, Haldane ayudó a Martin a encontrar un puesto en el Laboratorio Nutricional de Dunn en Cambridge, trabajando para separar los componentes de la vitamina E. No entusiasmado con el oloroso proceso de saponificación y la extracción repetida, Martin desarrolló un simple método de extracción a contracorriente, mucho antes que químicos como Lyman Craig. Colocó una botella de 20 litros llena de sus jabones en el techo del edificio y la conectó a otra, llena de éter, en la planta baja por un tubo de una pulgada. Inyectando los jabones en parte del tubo, consiguió un buen fraccionamiento entre las capas acuosa y de éter.

Su éxito lo llevó a un doctorado con Charles Martin (no familiar), estudiando la pelagra en los cerdos, donde también se le presentó a su compañero Richard Synge, que estaba interesado en la composición de las proteínas. Juntos desarrollaron un dispositivo de 40 etapas de contracorriente para separar los aminoácidos.

El desafío de separar proteínas de la lana

Llevando su trabajo y su aparato al laboratorio de la Asociación de Industrias de la Lana en Leeds, lograron algunas separaciones notables usando cloroformo y agua. Pero el proceso fue terriblemente lento y el aparato se filtró mal, dejando a los experimentadores medio anestesiados después. Martin intentó una variedad de diseños, tratando desesperadamente de mejorar la forma en que las dos fases se dispersaron, movieron y mezclaron.

Y entonces un día, se dio cuenta de que sólo una de las fases necesitaba moverse. Él y Synge robaron el agente secante de sílice de una balanza de laboratorio, lo empaparon con agua y lo empacaron en una columna de 30 cm. Cargaron la fase de agua ahora inmovilizada con una mezcla de N-acetilaminoácidos y cloroformo en la parte superior. Frustrados por no ver y aislar nada después de un día de elución, añadieron naranja de metilo a la mezcla, y para su deleite vieron una banda roja que bajaba lentamente por la columna. Martin recordaría que «un pie de tubo… podía hacer separaciones sustancialmente mejores que toda la maquinaria que habíamos construido hasta entonces».

Esquema del sistema de extracción gas-liquido. La columna de Martin es el corazón de los sistemas de cromatografía actuales
Esquema del sistema de extracción gas-liquido. La columna de Martin es el corazón de los sistemas de cromatografía actuales

Pero su método no podía aplicarse a los aminoácidos desprotegidos. Buscando alrededor un material alternativo para inmovilizar el agua, se les ocurrió la idea de usar papel. Manchado con ninhidrina y manchado en tiras de papel, sus mezclas de aminoácidos se separaron en manchas púrpuras cuando la acción capilar atrajo el disolvente hacia el papel. Pero no pudieron resolver la superposición de aminoácidos con propiedades similares. En un golpe de genialidad, añadieron una segunda dimensión secando el cromatograma, girándolo 90° y haciéndolo funcionar de nuevo con un disolvente diferente. Nació la cromatografía bidimensional, el caballo de batalla de la bioquímica de los años 50, y crucial para la secuenciación de la insulina de Fred Sanger.

Columna de separación gas-liquido

Pero más estaba por venir. En su artículo original de 1941, Martin y Synge predijeron que el uso de un gas como fase móvil con un líquido estacionario conduciría a una separación realmente inaudita. Eventualmente, después de que Martin se mudara al Instituto Nacional de Investigación Médica, esto también se logró, con la ayuda de Anthony James. «Martin y yo lo discutiríamos durante algunos días«, James recordaría más tarde. «Al final de unos tres o cuatro días yo decía: «Hagamos el experimento», a lo que la respuesta siempre era: «No, no, no, siéntate y habla de ello un poco más«. Durante un período de quizás dos o tres semanas trabajaron mentalmente a través de muchos, muchos experimentos hasta que al final hicieron el experimento definitivo.

Martin y Synge recibirían el premio Nobel en 1952 y hoy en día un mundo sin cromatografía es casi impensable. De hecho, ahora es tan fácil de ejecutar un GC o HPLC que uno puede hacer decenas de experimentos y generar montones de resultados.

Para más información Martin’s columns

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