样品制备
样品制备是 HPLC 分析的一项重要内容,目的是提供适合注入色谱柱的有代表性的、可重现的、均匀溶液。样品制备需使样品溶液达到以下要求:
(a) 无干扰,
(b) 不损坏色谱柱,
(c) 与 HPLC 分离和检测方法相匹配。还可以对分析物进一步浓缩和/或衍生,以提高检测灵敏度或改善分离。
样品制备是从样品采集开始,直至进样到 HPLC 柱中,包括样品采集、运输、保存、前处理、实验室取样和后续的称量/稀释,以上构成了样品制备的重要部分。这些步骤对 HPLC 分析方法的准确度、精密度和便利性有着关键性的影响。
样品过滤可以延长柱寿命。较小色谱柱的筛板更容易堵塞,因为随着色谱柱填料粒径的降低,筛板尺寸也相应减小。5 μm 或 3.5 μm 色谱柱用的是 2 μm 筛板,2-3 μm 色谱柱用 0.5 μm 筛板,而 1.8 μm 柱则用 0.3-0.5 μm 筛板。填料粒径越小,样品过滤就变得越重要。
过滤流动相将减少仪器部件的磨损,如单向阀、活塞密封垫以及自动进样器的柱塞杆和针头。同时也有助于避免毛细管管路的堵塞。
样品过滤有助于降低对检测器的污染。例如,在质谱检测器中,蒸干溶剂后,非挥发物和颗粒将沉积下来。
去除基质干扰和“色谱柱危险物”
浓缩或痕量分析物的富集
除盐
溶剂更换(或溶剂切换)
原位衍生
在水中的溶解度低(<10%)。
具有挥发性,萃取后易于去除并浓缩。
与分析所用的 HPLC 检测技术兼容(避免使用具有强 UV 吸收的溶剂)。
极性和氢键性质能够提高分析物在有机相中的回收率。
高纯度,最大限度地减少样品污染。
使用两种不同相存在的主要问题就是可能发生乳化现象。两种互不相溶的相没有回到各自的液体层内,而是在彼此间以悬浊状态存在。可以使用固相支持的液液萃取或称为 SLE,避免乳化的发生。
使用高纯度级别溶剂的重要性
一般来讲,HPLC 应用中只应使用色谱级及以上级别的溶剂。过滤所有缓冲液。最好使用 0.22 μm 滤膜,特别是对于 UHPLC 应用,标准 HPLC 应用可使用 0.45 μm 滤膜。色谱级及以上的有机溶剂一般不需要过滤,如果过滤使用的滤膜和玻璃容器不是色谱级的,过滤反而可能带来污染物。
记住,要适当冲洗色谱柱。一天分析结束时,将缓冲液从系统中冲洗出去,使其处于水/有机流动相环境。使用与样品溶剂相溶的流动相(参见本指南封底的参考流程)。如果流动相 A 只用水或最多 5% 乙醇,将其留在系统中较长一段时间后,将会长菌。
这将带来压力问题,并很难去除,因此,一定要确保每天或至少每两天新配缓冲液。
使用高纯度级别溶剂的重要性
由于高效柱中填料粒径太小,色谱柱两端需要用更小的筛板阻挡它们。同时筛板也能起到阻止颗粒物进入系统的作用,避免引起压力升高。所以,对于更高压力的 UHPLC 应用而言,防止污染物进入系统变得更为重要。
在 UHPLC 应用中只使用认证的色谱/质谱级溶剂。一定要检查溶剂供应商是否提供以下证书:
低溶剂和金属杂质,以减少对痕量或未知样品的干扰
痕量金属指标极低 – 不超过 5 ppb
正离子模式和负离子模式性能指标
LC-MS 测试和其它 QC 测试(QC 测试项目越多,溶剂越好!
溶剂使用提示:
对于高压操作,不锈钢溶剂过滤头比玻璃头更好,因为它们更为耐用。
使用缓冲液将提高堵塞的风险,如果需要使用缓冲液,应用玻璃过滤头,将细菌生长的可能降至最低。
一定要小心混合改性剂,使用常用浓度。
使用窄径柱时,每次分析所需的溶剂量较少。一定要经常更换缓冲液,尽可能保持溶剂新鲜。
把未用的溶剂放入冰箱,并每天更换。
在线过滤器与保护柱
在线过滤器,在自动进样器和色谱柱之间安装在线过滤器。可以捕集颗粒物,防止其流入柱头,阻塞筛板。如果您使用的是 3.5 μm 柱,应配置 2 μm 筛板。1.8 μm 柱使用 0.5 μm 筛板。
保护柱,脏样品多次进样到不带保护柱的分析柱上时,会缩短分析柱的寿命。根据进样次数和样品类型,色谱工作者可选择经济的保护柱。
保护柱避免了由颗粒物和强吸附物质造成的损坏。为保持对样品杂质有足够的容量,应选择内径与色谱柱内径相似的保护柱。理想情况下,保护柱的填料应与分析柱相同,从而使分析柱的色谱性能不发生改变。保护柱参与分离,因此在方法开发时就应在线安装保护柱。
判断何时更换保护柱可能比较困难,最好根据经验。如果说作为粗略判断标准的话,那么塔板数、压力或分离度的改变超过 10%,就需要更换保护柱了。您需要根据应用类型对更换保护柱的频率做出判断。尽早更换保护柱总比晚更换好。
色谱柱保护和保存
使用保护柱和/或 0.5 μm 在线过滤器
经常用强溶剂冲洗色谱柱。使用 100% B 溶剂,如果怀疑压力升高,使用更强溶剂。
对“脏”样品进行预处理,最大限度减少强保留组分和颗粒。使用固相萃取、液-液萃取、用 0.45 μm 滤膜(UHPLC 用 0.22μm 滤膜)过滤样品,或高速离心。
按照色谱柱生产商的温度上限指标进行操作。许多新方法都要求较高温度,某些色谱柱可以承受高温,理想情况下,应在温度上限指标之下操作色谱柱。
在压力上限之下使用色谱柱。选择使压力低于压力上限的流速,最好低 10%。
按标注方向操作色谱柱,查阅色谱柱说明书或咨询厂商,以确定色谱柱是否可以反冲。如果您有问题,一定要询问厂商。
使用 pH 2-7 的流动相,可最大限度地延长柱寿命。如果您需要在超过此 pH 范围的条件下工作
使用新鲜溶剂,以防止细菌生长。为防止细菌生长,可配制流动相贮备液,并将其保存在冰箱中,需要时每天使用。用叠氮钠也可以防止细菌生长,但其具有致癌性,须小心使用。
贮存色谱柱时,应先冲出盐和缓冲液。柱内只保留纯乙腈,或纯水与乙腈 50/50 混合溶剂。这样可以防止缓冲盐在柱内沉淀。乙腈是色谱柱保存的良好溶剂,因为水和醇类流动相可能提高固定相水解速率。
使用高温时一定要逐渐升高柱温,而且仅在用流动相洗脱时进行。分析完成后,让流动相继续洗脱,直到回到室温。
色谱柱接入仪器时,两端接头不要拧得过紧。使用短柄扳手,以防两端接头过紧。由于色谱柱的柱端螺母为 3/8 英寸,应使用 3/8 英寸短扳手将色谱柱接入仪器,不要将柱端接头拧得过紧。
确保方法的重现
如果色谱柱的使用背景不同那么它们的保留就很可能不一样,如果在方法开发时使用的色谱柱被另一根色谱柱代替,那么将会产生不同的结果。这是由于第二根色谱柱可能没有经历过与第一根柱相似的使用背景。
在开发方法的过程中,可能存在平衡不足或不一致的情况,又没有给重复实验的其他工作人员明确的提示。每个工作人员平衡其色谱柱的时间可能不同,很可能使结果产生波动。当采用与方法开发人员相同的方式平衡色谱柱后,将得到相同的结果。
引起保留改变的其它因素包括,由于方法可能不耐用,导致色谱柱/流动相组合不好;流动相、流速以及其它仪器参数发生改变;以及色谱柱之间柱床体积略有不同等。
消除引起柱间选择性改变的全部因素
重新评估方法耐用性,并修改方法
测定 pH 敏感性,并再次修改方法
将不同的选择性变化分类,并联系生产厂商
有关驻留体积
驻留体积与实验室之间的方法转移密切相关。如果一个实验室中使用的 HPLC 仪器与另一个实验室仪器的驻留体积不同,即使两个实验室使用相同的方法,运行结果也很有可能不完全相同。这种不匹配的原因就在于在两种(或更多)流动相混合形成梯度后,经仪器管路到达柱头的时间不同。因此,分析物进样后,将通过不同的流动相组成(时间的函数)进行分离,其保留和分离度都可能受到影响。所以,应对驻留体积较小的仪器增加体积来调整驻留体积。或者,减少驻留体积大的仪器的管线内径和长度,使其与驻留体积小的仪器相匹配。另一个“办法”是在方法中设置一段梯度延迟,对流路系统中不同的驻留时间进行补偿。但是,某些认证方法可能不允许分析中使用这种改变。
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