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液相色譜分析方法開發(fā)，你學(xué)會(huì)了嗎？
高效液相色譜分析：是一種高效，快速，準(zhǔn)確的分離分析方法，廣泛應(yīng)用于石油化工、生命科學(xué)、環(huán)境、醫(yī)藥及食品安全行業(yè)。分析方法的開發(fā)與驗(yàn)證在不同行業(yè)有不同的要求，化學(xué)醫(yī)療行業(yè)對于質(zhì)量的控制要求非常嚴(yán)格，高效液相色譜分析方法是質(zhì)量控制的重要手段，其開發(fā)與驗(yàn)證對于其它行業(yè)來說也有很好的借鑒意義。
液相色譜主要有親水色譜、正相色譜、反相色譜、離子交換色譜、凝膠滲透色譜/體積排阻色譜等幾種色譜分離模式。其中反相色譜是到目前為止*通用的 HPLC 方法，大約占所有方法的 60%，將近 95% 的色譜工作者都在使用。那么本文我們主要來講反相色譜分析方法的開發(fā)。
反相色譜的原理：分析物與疏水固定相之間發(fā)生非極性、非特異性相互作用，即分析物在極性流動(dòng)相和非極性固定相之間分配，與正相色譜相反。反相色譜柱通常使用的固定相有C18、C8苯基。反相色譜系統(tǒng)通常使用的流動(dòng)相有:a. 水，可含緩沖液，或用酸或堿調(diào)節(jié)pH ， b . 可與水混溶的有機(jī)溶劑。
如何來開發(fā)一個(gè)合理可行的反相色譜分析方法，這其實(shí)是每一個(gè)色譜工作者必須面對并解決的問題。分析方法的開發(fā)其實(shí)主要是選擇合適的色譜柱、流動(dòng)相、檢測波長來得到一個(gè)初步分析方法，后面再做其他方面的優(yōu)化，使色譜峰之間的分離度、峰形、峰高、峰寬滿足要求。下面我們就來仔細(xì)講講反相色譜分析方法的開發(fā)。
高效液相色譜分析中，色譜柱的選擇直接影響了分離效果的好壞，選擇合適的色譜柱可以縮短方法開發(fā)所需的時(shí)間，并且使方法更具穩(wěn)定性。但是我們要清楚現(xiàn)在商品化的液相色譜柱比比皆是，根據(jù)色譜柱的參數(shù)可以給我們提供一個(gè)初步的選擇，但由于各個(gè)儀器廠商的填料技術(shù)和鍵合技術(shù)都有差異。即使都是C18柱，不同品牌、同一品牌不同系列都有不同的功能，有能耐受低pH值的、有耐高溫的、有適合堿性樣品的等等。那就要求我們要對各種類型的色譜柱做充分的了解之后，才能做出合適的選擇。下面我們來講講如何選擇色譜柱吧！
選擇色譜柱時(shí)我們首先要考慮的就是選擇填料的孔徑大小，這怎么來選擇呢，那么我們就要對自己所分析的物質(zhì)做充分的了解，首先要知道的就是被分析物的分子量，對于分子量＜2000的小分子物質(zhì)我們選擇孔徑80 - 120 孔徑的填料， 而對于分子量 ＞2000多肽和蛋白質(zhì)類物質(zhì)則需要300 孔徑的填料對其進(jìn)行等度或梯度分離。選擇到合適孔徑大小的填料之后我們才能夠保證目標(biāo)分子能進(jìn)入填料，在空隙中與疏水性固定相發(fā)生相互作用。
選擇完填料的粒徑之后，我們就到了選擇鍵合相的環(huán)節(jié)，這一步呢我們就需要多做實(shí)驗(yàn)多試，大多數(shù)色譜工作都是從C18鍵合相開始的，在這里呢，我也建議大家將C18作為開始分析的鍵合相，因?yàn)槠淇梢?大限度地保留中等極性到非極性化合物。如果用 C18 鍵合相不能優(yōu)化分離度，或要分析的是蛋白質(zhì)，或用常規(guī)反相溶劑很難從C18上洗脫的強(qiáng)疏水化合物，這時(shí)候可以考慮使用短鏈鍵合相如：C8、C3。
色譜柱填料的粒徑，影響色譜分離度。粒徑越小，分離越快，柱效越高，但柱壓力越高，柱容易被污染，導(dǎo)致柱壽命降低。常見分析柱通常使用5um填料，復(fù)雜的多組分樣品分離一般使用3.5um粒徑，更大內(nèi)徑的制備色譜柱通常使用更大的粒徑。如果固定相選擇是正確，但是分離度不夠，那么選用更小的粒度的填料是很有用的。3.5um填料填充柱的柱效比相同條件下的5um填料的柱效提高近30%；然而，3.5um的色譜柱的背壓卻是5um的2倍，因此如何選擇填料粒徑需要我們根據(jù)實(shí)際情況而定。
在這里我們要清楚柱越長，分離度越高，但柱壓更高，分離所需時(shí)間更長；如果想要得到較高的分離度，在壓力和時(shí)間允許的情況下盡量選擇長柱，如250mm。如果想要縮短分析時(shí)間并且對分離度的要求不高，建議大家使用短柱，可以節(jié)約時(shí)間，如50mm。
一般來說，反相LC 的流動(dòng)相包括水和作為改性劑的乙腈或甲醇。改性劑還有四氫呋喃（THF）和異丙醇。反相色譜中流動(dòng)相中水相的pH和離子強(qiáng)度在開發(fā)對條件微小變化不敏感的耐用方法中非常重要。對于離子型化合物，典型樣品的保留隨 pH 改變而明顯變化。在這類反相系統(tǒng)中，控制 pH 對于保留和選擇性的穩(wěn)定非常重要。通常在 pH 2 到 4 條件下，保留時(shí)間對pH的微小改變穩(wěn)定性*高，因此色譜工作者將這一pH范圍作為大多數(shù)樣品方法開發(fā)的起始pH，包括堿性化合物和一般的弱酸。
為了有較好的重現(xiàn)性，所用的 pH 應(yīng)高于或低于待分離溶質(zhì)pKa或pKb上下一個(gè)pH單位。如果不清楚分析物的pKa，建議大家測試一種以上流動(dòng)相 pH 可提供*好結(jié)果。大多數(shù)反相柱都可以在pH 2-8條件下使用，這樣為分離選擇*佳流動(dòng)相 pH 提供了較寬的范圍。流動(dòng)相 pH 對色譜分離的影響有多種方式。根據(jù)所分析的化合物，pH可能影響選擇性、峰形和保留。如果是可離子化的化合物，如酸或堿，保留因子和選擇性隨 pH的改變變化非常明顯，如果是非極性較強(qiáng)或中性的化合物，pH 對分離度和保留的影響一般不明顯。
在開發(fā)可離子化分析物的分析方法時(shí)，我們一定要清楚非離子化形態(tài)的分析物比離子化形態(tài)的分析物保留更好，所以我們調(diào)節(jié)流動(dòng)相的pH值，其目的就是防止可離子化分析物離子化。對于酸性分析物而言，應(yīng)選擇低 pH 緩沖液流動(dòng)相，以防止分析物離子化。我們了解了分析物的 pKa，才能夠有效地選 擇流動(dòng)相 pH。緩沖范圍應(yīng)在其緩沖液離子 pK 值的 +/-1 pH 單位，使流動(dòng)相的優(yōu)化具有一定的靈活性。例如， 醋酸鹽的 pKa 為 4.8，緩沖范圍從 pH 3.8-5.8。甲酸鹽的酸性較大，緩沖范圍為 pH 2.8-4.8。對于堿性化合物而言，在高 pH 條件下才能得到其非離子化形態(tài)，但這對色譜柱不利。但許多堿性化合物在 低 pH 條件下的保留就已經(jīng)足夠了。因此，雖然非離子化形態(tài)能得到更高的保留，但這對與所有的堿性化合物并不是實(shí)用和必要的。在流動(dòng)相的選擇這一塊以下幾點(diǎn)相當(dāng)重要，恕小編冒昧，請大家爛熟于心哦。
離子抑制形態(tài)下的分析物具有更好的保留（例如，低pH下的酸和高pH下的堿） 。
在中性和較高pH下，硅膠上的硅醇基發(fā)生離子化，增加了堿性分析物的保留（例如，可能發(fā)生離子交換相互作用） 。
在方法開發(fā)過程中，可選擇流動(dòng)相pH對保留和選擇性進(jìn)行優(yōu)化。
為延長柱壽命，避免使用j端 pH 值（*或極低）?？梢允褂镁彌_液幫助調(diào)節(jié) pH 值。緩沖液可以保持pH不變，提高重現(xiàn)性。
選擇流動(dòng)相改性劑時(shí)，一定要考慮檢測器；與 UV 檢測器匹配良好的改性劑不一定與 MS 檢測器兼容。
成功的HPLC分離不必*抑制離子化，通常在流動(dòng)相緩沖容量足夠的情況下，90% 的抑制即可。
流動(dòng)相的緩沖容量與配制的摩爾濃度，以及洗脫液的 pH 與緩沖離子 pK 的接近程度有關(guān) 通常在高于或低于緩沖離子 pK 1 個(gè) pH 單位內(nèi)，可以起到緩沖效果。
色譜操作者也可以選擇非緩沖的流動(dòng)相進(jìn)行 pH 調(diào)節(jié)。這對于酸性分析物而言也是常用的，用單一的酸溶液進(jìn)行色譜分離，酸的濃度應(yīng)足以使pH比需要值低得多，以防止化合物離子化。
對于堿性物質(zhì)的分離，選擇是比較有限的。TEA（三乙胺）不能*溶于水，而且 pK (11) 很高，氨本身可以*溶于水，但對大多數(shù)色譜柱來說pK值過高。
測定流動(dòng)相pH時(shí)，要在水相與有機(jī)改性劑混合之前在水相中進(jìn)行測定，以確保得到準(zhǔn)確而可重復(fù)的結(jié)果。
選擇緩沖鹽時(shí)注意緩沖鹽與檢測的相容性，對于UV檢測器來說，在目標(biāo)波長下緩沖液應(yīng)*透光。緩沖液UV截止波長*好低于220 nm。
流動(dòng)相會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室中的混合方式而不同。例如，如果要配制甲醇/水=50/50的混合溶劑，應(yīng)先量取各自的體積，分別置于潔凈的玻璃容器中，然后再將其混合，因?yàn)榧状己退旌先軇┑目傮w積大于各自體積之和。如果在同一個(gè)容器中混合，混合溶劑的總體積就會(huì)不同。
流動(dòng)相脫氣也很重要。在流路中，溶解在溶劑中的氣體可能逸出，形成氣泡，并有可能干擾泵或檢測器的性能。因此我們在配置好流動(dòng)相之后一定要對其進(jìn)行脫氣處理，脫氣處理完之后切記不要再對其進(jìn)行劇烈振搖。
使用正常工作的 pH 計(jì)。按照目標(biāo)pH值校正pH計(jì)。用pH計(jì)對pH進(jìn)行可靠的測量非常重要。
確保試劑盡可能新鮮。
先把固體溶解在非常接近終體積的液體中。調(diào)節(jié)pH到目標(biāo)值后，再添加液體使溶液達(dá)到目標(biāo)體積。
緩沖液配制完成后，在 HPLC 系統(tǒng)上使用之前要進(jìn)行過濾，去除水或鹽中可能存在的顆粒。大多數(shù)HPLC應(yīng)用都使用0.45 m濾膜；UHPLC則使用0.22 m濾膜。
做分析方法開發(fā)我們需要二極管陣列檢測器，選擇檢測波長和做色譜峰純度檢查，通過色譜 峰純度檢查來保證主峰里沒有掩蓋其它雜質(zhì)，做純度檢測對波長選擇的要求比較簡單，原則 是把盡量多的雜質(zhì)在色譜圖上體現(xiàn)出來。很多雜質(zhì)只有在低波長下才有紫外吸收，所以我們 選擇盡可能低的波長，乙腈的截止波長在 190~195nm，用乙腈做流動(dòng)相檢測波長可以選擇 在 210~220nm。也有公司要求分別選取產(chǎn)品紫外吸收*強(qiáng)的波段和 210~220nm 兩個(gè)波段做 對比，哪個(gè)純度低以哪個(gè)為準(zhǔn)，這樣可以更嚴(yán)格的控制產(chǎn)品的質(zhì)量。
更緩的梯度斜率可以提高分離度，降低梯度斜率將降低靈敏度， 更陡的梯度斜率可能壓縮色譜峰，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致分離度的降低， 增加梯度斜率將增加靈敏度， 改變梯度斜率時(shí)要平衡峰高與分離度的關(guān)系。
溫度會(huì)影響色譜分析中的每一個(gè)化學(xué)過程，例如增加溫度會(huì)降低移動(dòng)相的粘度，如果流動(dòng)速度恒定將導(dǎo)致系統(tǒng)背壓降低，高溫將改變固定相和流動(dòng)相之間的分配速率，然而由于提高了被測物分散性，會(huì)加快優(yōu)化線性速度。對溫度變化敏感的化合物，溫度的微小變化都會(huì)導(dǎo)致選擇性發(fā)生*變化。在這里我們要注意選擇柱溫一要考慮色譜柱的承受范圍，二要考慮該溫度下，檢測成分是否會(huì)降解。