液相色谱法是一种以液体为流动相的色谱法,液相色谱法是现在应用十分广泛的一种液相色谱法,这种方法是20世纪60年代兴起的,经过不断的完善和发展,现已被应用于各个领域。在医药分析领域,液相检验的应用已经普及,而液相色谱法作为液相检验中的一种重要手段,也得到了大力的推广与应用,目前实验室常用的P230液相色谱仪。
液相色谱法及其系统构造
液相色谱法是以经典液相色谱法为基础,通过引入气相色谱理论而迅速发展起来的。区别于经典液相色谱法柱效低、时间长的特点,液相色谱法采用了高压泵、固定相和高灵敏度检测器等技术,因此其检测有高压、高速、、高灵敏度、检验速度快、分辨率高等特点,更适宜于分离、分析热稳定性差、高沸点、有生理活性及相对分子量比较大的物质。
HPLC系统一般由输液泵、进样器、色谱柱、溶剂贮存器、检测器、检测数据记录器等组成。其中输液泵、色谱柱和检测器关键。制备型HPLC仪有馏分收集装置。新型HPLC仪增加了微机控制,可进行自动化仪器控制和数据处理。
输液泵性能的好坏直接影响分析结果的可靠性,好的输液泵应具备输出压力高,流量稳定、耐腐蚀,密封性能好,液缸容积小等特点;HPLC进样方式可分为:隔膜进样、阀进样、停流进样、自动进样,进样装置需要:密封性能好,重复性好,死体积小,对色谱系统的压力、流量影响小;色谱柱担负分离作用,是色谱系统的心脏,在选择色谱柱时要注意选择柱效高、选择性好,分析速度快的色谱柱;检测器是把洗脱液中组分的量转变为电信号,其要求线性范围宽、灵敏度高、重复性好、噪音低和适用范围广。
液相色谱的原理及分类
液相色谱的原理主要依靠分离机制,其分离方法有多种,相应的分离机制也不同。根据分离机制的不同主要有四种基本类型色谱法:吸附色谱、分配色谱、分子排阻色谱及离子交换色谱法,其他还有胶束色谱法、化学键合色谱法及亲和色谱法等类别。在液相检验中,分离是核心,而色谱是一种分离分析手段。无论是那种分离方法,其分离原理都是一个物理过程,与液相层析的原理相似:将要检测分析的化合物通过进样器放入液相色谱仪,流动相携带着其流过色谱柱,由于不同物质在固定相上的保留时间不同出现的峰高或者峰面积定量以及出峰时间的不同而达到分离,从而或检测药物中不同成分的含量、或分析药效,或测定药物残留物杂质成分的浓度。
药物含量检验中液相色谱的应用
药物含量检验中定量分析的准确与否,关键在于检测器所产生的信号是否与被测样品的量始终呈一定的函数关系。液相色谱仪可使输出信号与样品量好呈线性关系,这样进行定药物含量测定时既准确又方便。
例如,示差检测法就是用液相色谱测定多糖类药物,用电化学检测器检测的阴离子交换柱分离出多糖类药物,这种方法优于传统检验法,可直接对低浓度糖作定量分析,不需衍生和样品处理,在节约时间和资金的同时避免了有毒衍生试剂的使用。在检验中不同类型的糖(如单糖、糖胺聚糖、半乳糖、果糖等)适用于不同的离子交换柱。
药效检验中液相色谱的应用
药物的治疗效果取决于人体对药物的吸收,与药物成分及其代谢物在血液中的浓度有关。随着现代药物的选择性越来越高,所服用的剂量越来越低,这就需要提高药效。现阶段药效临床试验中采用人肝组织,选择液相色谱法检测药性药效,对混合物中微量组分进行结构分析,可搭配固定相和流动相以达到好的分离效果。
例如,用内标法检测血液中药物浓度的总量限度。内标法是液相色谱的一种常用测定方法。首先提取血液,然后根据规定的方法配制不含药物的溶液,注入到液相色谱仪中,记录为色谱图I,然后再配制含有药物的溶液,以相同的条件注样,记录为色谱图II。然后将图I与图II进行比较,则可以通过杂质峰确认杂质峰的面积,从而达到检验的效果。
药物残留中液相色谱的应用
通常药物在使用一段时间后在体内产生残留物会影响认得某些生理功能,也就是人们所说的食药三分毒,如何分析药物残留物成分,减少其引起的不必要危害,液相色谱法起到了重要的作用。质谱仪是完成药物代谢物毒性鉴定的主要工具,是制药工业中毒理学试验的基础。
今后的医药分析检验研究中,可以应用液相色谱法不受试样挥发性限制等优点,结合其它的先进技术,如色谱——光谱联用、柱切换技术、傅立叶变换红外线吸收光谱联用等,不断提高液相色谱在液相检验中的应用。
液相色谱仪分离的目的必须十分明确,下面的问题在建立方法之初就应确定: (1)主要目的是什么?定量或定性,还是定性、定量同时做?; (2)是否有必要解析出样品的所有成分?譬如可能有必要分离出产品中的所有降解物或杂质,以使含量测定结果更加可靠,但却没必要将它们彼此完全分开。 (3)如要求定量分析,准确度与精密度需多大?样品主要成分的精密度通常能达到±1—2%,特别是不需样品预处理的情况。 (4)特殊化合物可能会以不同的样品形式出现(如:原料药,一种或多种形态,环保样品等)。是否需要一种以上的HPLC方法?单一方法分离不同形态样品是否理想? (5)一次将分析多少样品?当必须同时处理大量样品时,运行时间将变得非常重要。 有时甚至为了缩短运行时间而以牺牲样品分离度作代价,如缩短柱长或加快流速。当一次分析的样品数目超过10个,运行时间一般应控制在20min以内。 (6)将要使用该方法的实验室中,有哪些HPLC设备?色谱柱能否恒温系统能否做梯度洗脱?该方法是否可在不同设计与生产的设备上运行? 方法建立实验开始之前,应明确对方法的这些要求。
高效液相色谱在使用过程中常会出现一些影响分析结果的问题,如果使用人员了解常见问题及其成因和相关解决方法,就能做到早预防勤维护,使分析结果保持较好的稳定性与较高的精确性。
1.气泡溢出
流动相内有气泡,关闭泵,打开泄压阀,打开purg键,清洗脱气,气泡不断从过滤器冒出,进入流动相,无论打开purge键几次,都无法清除不断产生的气泡。原因过滤器长期沉浸于乙酸铵等缓冲液内,过滤器内部由于霉菌的生长繁殖,形成菌团,阻塞了过滤器,缓冲液难以流畅地通过过滤器,空气在泵的压力作用下经过滤器进入流动相。处理过滤器浸泡于5%硝酸溶液中,超声清洗几分钟即可;亦可将过滤器浸泡于5%硝酸溶液中12~36小时,轻轻震荡几次,再将过滤器用纯水清洗几次,打开泄压阀,打开purge键清洗脱气,如仍有气泡不断从过滤器冒出,继续将过滤器浸泡于5%硝酸溶液中,如没有气泡不断从过滤器中冒出,说明过滤器内部的霉菌菌团已被硝酸破坏,流动相可以流畅地通过过滤器。打开泄压阀,打开泵,流速调至1.0~3.0ml/min,纯水冲洗过滤器1小时左右。即可将过滤器清洗干净。关闭泄压阀,纯甲醇冲洗半小时即可。
2.色谱柱平衡
如果我们观察到保留时间漂移,首先应考虑色谱柱是否已用流动相完全平衡。通常平衡需要10~20个柱体积的流动相。但如果在流动相中加入少量添加剂则需要相当长的时间来平衡色谱柱。需要柱子的充分平衡,然后才能对HPLC进行检定。
3.柱压高
⑴缓冲液盐分如(乙酸铵等)沉积于柱内;⑵样品污染沉积。
处理对于第一种情况先用40~50℃的纯水,低速正向冲洗柱子,待柱压逐渐下降后,相应提高流速冲洗,柱压大幅度下降后,用常温纯水冲洗,之后用纯甲醇冲洗柱子30分钟;对于第二种情况,由样品的沉积引起污染的C18柱,和纯水反向冲洗柱子,换成甲醇冲洗,接着用甲醇+异丙醇(4+6)冲洗柱子,再用换成甲醇冲洗,然后用纯水冲洗,最后甲醇冲洗正向冲洗柱子30分钟以上。
4.无指示
⑴泵密封垫圈磨损;⑵大量气泡进入泵体。
处理对于第一种情况,更换密封垫圈;对于第二种情况,在泵作用的同时,用一个50ml的玻璃针筒在泵的出口处帮助抽出空气。
5.不稳定
原因系统中有空气或者单向阀的宝石球和阀座之间夹有异物,使得两者不能密封。处理工作中注意观察流动相的量,保证不锈钢滤器沉入储液器瓶底,避免吸入空气,流动相要充分脱气。如为单向阀和阀座之间夹有异物,拆下单向阀,放入盛有丙酮的烧杯用超声波清洗。
6.峰分叉
⑴色谱柱被污染;⑵柱头填料塌陷。
处理对于第一种情况,先用纯水反向冲洗柱子,然后换成甲醇冲洗,接着用甲醇+异丙醇(4+6)冲洗柱子(冲洗时间的长短由样品污染的情况而定),再换成甲醇冲洗,然后用纯水冲洗,最后甲醇冲洗正向冲洗柱子30分钟以上。如冲洗后依然出峰不佳,则考虑第二种情况。对于第二种情况,拧开柱头,检查柱填料是否硬结或塌陷。去除硬结部分(污染的填料),装入新填料,滴一滴甲醇,填料下陷,再填,用与柱内径相同的顶端平滑的不锈钢杆压紧,再填平,滴甲醇,再压紧反复几次,直至装满填平。柱头用甲醇冲洗干净,擦净柱外壁的填料,拧紧柱头,用纯甲醇冲洗30分钟以上。
7.重复性差
⑴进样阀漏液;⑵加样针不到位;⑶液量不足。
处理对于第一种情况更换进样阀垫圈;对于第二种情况保证加样针插到底,注射样品溶液后须快速、平稳地从LOAD状态转换到INJECT状态,以保证进样量的准确。日常工作中,液相色谱仪的保养非常重要,注意不要让空气进入输液系统和高压泵中,储液器内的溶液如长时间未用应清洗储液器并更换溶液,每次用完色谱仪后缓冲液要用纯水冲洗干净,防止无机盐析出或沉积;样品的前处理也很重要,任何样品都要尽可能地去除杂质,完全溶解,尽量减少对色谱柱的污染,以延长色谱柱的使用寿命,同时避免注射过浓的样品溶液,以免残留液在进样阀内析出固体引起堵塞;色谱柱作好标记,用于不同分析目的的色谱柱不要混用等。
8.基线漂移
一般说来,机器刚起动时,基线容易漂移,大概要半个小时的平衡时间,如果你用了缓冲溶液或缓冲盐,还有就是在低波长下(220 nm)平衡时间相对会比较长,但如果你在实验过程中发现基线漂移,则你要考虑下面的原因:
1)柱温波动。解决方法:控制好柱子和流动相的温度,检查是否有打开的窗户或空调对着柱温箱;
2)流通池被污染或有气体。 解决方法:用甲醇或其他强极性溶剂冲洗流通池(可以断开柱子)。如有需要,可以用1N的硝酸(不要用盐酸);
3)紫外灯能量不足。解决方法:更换新的紫外灯;
4)流动相污染、变质或由低品质溶剂配成。
解决方法:检查流动相的组成,使用高品质的化学试剂及HPLC级的溶剂;
5)样品中有强保留的物质(高K’值)以馒头峰样被洗脱出,从而表现出一个逐步升高的基线。
解决方法:使用保护柱,如有必要,在进样之间。在分析过程中,定期用强溶剂冲洗柱子;
6)检测器没有设定在最大吸收波长处。解决方法:将波长调整至最大吸收波长处;
7)流动相的PH值没有调节好。解决方法:加适量的酸或碱调至较佳PH值。
高效液相色谱仪系统组成:液相色谱仪主要由贮液瓶、泵、进样器、柱子、柱温箱、检测器、数据处理系统组成。对于整个系统而言,柱子、泵和检测器是核心部件同时也是易出问题的主要部位。
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