Il contributo di Martin e Synge alla cromatografia

 

 

Torna alla home page

 

 

 

 

 

 

 

Archer Martin (n. 1910)

Premio Nobel per la chimica, 1952

Richard Synge (1914-1994)

Premio Nobel per la chimica, 1952

 

 

 

Usate il motore di ricerca!

Ancora prima del suo ingresso all'Università di Cambridge Archer Martin era affascinato sia dagli aspetti chimico-fisici della distillazione, sia dalle grandi colonne con cui le operazioni di separazione venivano realizzate nell'industria chimica. In realtà la sua vocazione era sospesa fra la biochimica e l'ingegneria chimica, ma la prima ebbe il sopravvento e nel 1933, dopo un anno di tirocinio post-laurea nel laboratorio di chimica-fisica, Martin entrò nel Dunn Nutritional Laboratory della sua Università, per cercare di isolare la vitamina E, allora sconosciuta. Fu qui che nello stesso anno avvenne il suo primo incontro con la cromatografia: Winterstein, che si trovava in visita in Inghilterra proveniendo dal laboratorio di Kuhn a Heidelberg, tenne una dimostrazione sulla separazione dei caroteni con una colonna di solfato di calcio. Secondo la testimonianza dello stesso Martin egli fu colpito dalla relazione fra il cromatogramma e le colonne di distillazione, tuttavia - per il momento - il suo interessamento non andò oltre. Per un po' di tempo 'giocò' con marchingegni costruiti con imbuti separatori posti in serie (fino a sei), poi cominciò a progettare macchine che potessero eseguire un'estrazione in controcorrente. La macchina 'finale' era costituita da 45 tubi da mezzo pollice, lunghi circa un metro e mezzo, assemblati verticalmente e connessi in modo tale che ciascuno di loro potesse alternativamente iniettare (dall'alto) la fase pesante nel tubo successivo e ricevere (dal basso) la fase leggera proveniente dal tubo precedente. Le novanta valvole a biglia che impedivano ai liquidi di rifluire "facevano un rumore come quello del mare sulla ghiaia". Così Martin fu in grado di separare la vitamina E in diverse frazioni, completando la sua tesi di dottorato.

          

La passione per le macchine non abbandonò Martin nemmeno dopo il suo incontro nel 1937 con Richard Synge, che aveva appena ottenuto una generosissima borsa di studio dell'International Wool Secretariat. La vocazione di Synge, decisamente orientata verso la biochimica, era stata rafforzata dalle lunghe ore di laboratorio, durante le quali Norman Pirie, un chimico fisico che allora stava lavorando sul virus del mosaico del tabacco, alleviava il noioso rigore delle tecniche di separazione con "aneddoti caustici tratti dalla storia della biochimica". Synge definì questa forma di insegnamento utile "per sviluppare la capacità di critica in chi ne possedesse un rudimento". Nel 1937 Synge aveva visto il suo primo cromatogramma, ottenuto dai pigmenti del riccio di mare: "tutti stavano a guardare con gli occhi sgranati ma nessuno avanzava una spiegazione di come potessero avvenire quelle indubbie separazioni". I due giovani familiarizzarono subito: nella loro collaborazione Synge aveva portato con sè il problema - collegato alla borsa di studio - della composizione in amminoacidi delle proteine della lana, e Martin aveva messo a disposizione la sua abilità teorico-pratiche nella progettazione e costruzione delle sue macchine per la separazione in controcorrente fra liquidi immiscibili.

          

Synge aveva già studiato la distribuzione dei derivati acetilati degli amminoacidi fra cloroformio e acqua, ma le  macchine realizzate da Martin non erano adatte ai due solventi proposti da Synge, così che il 'progettista' si mise al lavoro, prima a Cambridge, poi a Leeds, presso i Wool Industries Research Laboratories. La sua nuova macchina richiedeva una settimana di lavoro continuo per una separazione, doveva essere continuamente sorvegliata, in una stanza satura di vapori di cloroformio, da uno dei due ricercatori. Malgrado tutte queste difficoltà i due portano a termine questa ricerca nel 1940, ma nel frattempo si era aperto un orizzonte del tutto diverso.

          

Pescando ancora fra i suoi ricordi Synge ha raccontato che Martin interpretava secondo la teoria della ripartizione controcorrente i risultati che occasionalmente ottenevano con cromatografie su colonna, e che - ad un certo punto - si chiesero se non era il caso di tener ferma una fase liquida e di porre il campione al punto di entrata della fase mobile "come se fosse un cromatogramma". Synge si dice sicuro che fu "questo scarto verbale che ci spinse a passare alla cromatografia liquido- liquido". La nuova direzione fu imboccata di gran carriera, con un nuovo apparato progettato da Martin e con della silice presa dalla custodia di una bilancia, macinata, setacciata e impregnata di acqua. Gli amminoacidi acetilati erano posti all'imbocco della colonna ed eluiti con cloroformio; poiché non si vedeva alcuna banda, dopo il primo giorno di prove i due ricercatori aggiunsero metilarancio alla fase stazionaria e poterono seguire il percorso degli amminoacidi come bande colorate di rosso. Già con questo apparto primitivo trenta centimetri di colonna erano più efficaci di tutte le macchine realizzate fino ad allora. Nei mesi successivi cercarono di migliorare le prestazioni della silice (Martin: "non capivamo mai nei dettagli quanto stavamo facendo"), e finalmente presentarono i loro primi risultati ad una riunione londinese della Biochemical Society, il 7 giugno 1941.

          

Nel novembre di quello stesso anno Martin e Synge mandarono due articoli fondamentali  al Biochemical Journal. Nel primo venivano poste le basi della teoria della cromatografia di partizione, la cui efficacia era saggiata con miscele di quattordici amminoacidi; nel secondo, scritto in collaborazione con A.Gordon, erano descritti i risultati ottenuti dagli idrolizzati acidi di alcune proteine, ed erano discusse le diverse teorie proposte a proposito dei legami presenti negli amminoacidi basici.

          

Con questi lavori si apriva alla chimica delle proteine un nuovo, vastissimo orizzonte, e tuttavia la collaborazione di Martin e Synge non doveva essre fertile sono in questa direzione. Malgrado ogni sforzo le loro colonne non erano in grado di separare gli amminoacidi dicarbossilici e quelli basici. Essi si rivolsero così alla cromatografia su carta, di cui c'erano parecchi precedenti in letteratura, specie nel campo della chimica dei coloranti. Gordon trovò sul Beilstein una reazione con la ninidrina che permetteva di evidenziate le macchie di amminoacidi sulla carta. Anche qui, dopo vari tentativi, giunsero a mettere a punto una tecnica la cui sensibilità era tale che per un certo periodo le macchie corrispondenti ad alcuni amminoacidi ebbero una "barba rosa". Ci volle qualche tempo prima che Martin, Synge e Gordon capissero che era il rame contenuto nell'aria stessa di Leeds che formava dei complessi contaminanti con i loro amminoacidi.

          

L'avventura conoscitiva di Archer Martin nel campo della cromatografia continuò anche dopo il premio Nobel condiviso con Synge nel 1952, ma di questo e della personalità di Martin come caposcuola parlerò nella prossima sezione.

 

< precedente | seguente >