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高效液相色譜儀中反相 HPLC 柱子的清潔和再生

[2012/12/12]

　　反相色譜是迄今在高效液相色譜中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，主要是因?yàn)樗m用于分析極大多數(shù)的非極性物質(zhì)和很多的可離子化的及離子化合物。大多數(shù)用于反相色譜的固定相都是天然的疏水物質(zhì)。

　　固定相上還有少數(shù)物質(zhì)，如混合相(例如苯基-己基)、末端封閉和非末端封閉種類和極性嵌入相-也存在于這些鍵合硅膠上。還有很多填料用于反相色譜，包括聚合物，聚合物表面涂上硅膠和氧化鋁，無機(jī)-有機(jī)混合物，涂層氧化鋯，和石墨化碳。不同種類的固定相有他們自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

　　反相色譜柱利用各種流動(dòng)相和添加物可以有很多的應(yīng)用。一些技術(shù)利用添加物可以改變或修飾填料的表面。有時(shí)候這些添加物有可能會(huì)污染鍵合相表面。

　　硅膠表面因?yàn)橛兄杷I合相而有一些別的化學(xué)性質(zhì)。殘留的硅烷醇存在于所有的硅膠鍵合填料中。這些硅烷醇具有弱酸性，因此能與某些待分析物合基質(zhì)成分，特別是堿性成分。因?yàn)楣柰榇嫉?nbsp;pKa 值大約是 4.5 ，離子化能在中性 pH 條件下發(fā)生因此與陽離子產(chǎn)生靜電相互作用就有可能發(fā)生。較老的 A 型硅膠能容納高濃度金屬離子(有時(shí)候 100ppm 或更多)，而這能使硅膠表面的酸性更大甚至能發(fā)生金屬鰲合現(xiàn)象或清除一些化合物。殘留硅烷醇在非末端封閉的硅膠合短鏈鍵合相如 C2 或 C4 上更讓人煩惱。

　　使用者必須清楚他們所用的固定相表面特殊性質(zhì)和可能的分析物-固定相表面的相互作用，這樣當(dāng)他們使用反相方法時(shí)才能考慮到可能的基質(zhì)相互作用。例如，非常疏水的樣品基質(zhì)如玉米油，高芳香物質(zhì)，和蠟?zāi)苷匙」潭ㄏ嘌b填表面并且改變他們的性質(zhì)。含有蛋白質(zhì)物質(zhì)的生物流體也能吸附在裝填表面。盡管分析者想盡最大努力來保護(hù) HPLC 柱子，某些分析物-基質(zhì)污染能使固定相受到有害的影響。

　　當(dāng)柱子被污染，它的色譜行為和沒被污染的柱子會(huì)有些不同。被污染的柱子能產(chǎn)生反壓問題。 被污染的反相柱子必須清洗和再生才能恢復(fù)原來的操作條件。這部分的 " 柱子觀察 " 將討論可行的方法使柱子回復(fù)原來的或差不多原來的狀態(tài)。因?yàn)殒I合硅膠柱子是最受歡迎的，我重點(diǎn)講述這種柱子。最后，我將討論別的反相柱子的清潔步驟。

　　什么導(dǎo)致反相柱子污染產(chǎn)生?通常，樣品中含有一些對(duì)分析者來說不感興趣的東西。鹽、脂質(zhì)、含脂物質(zhì)、腐質(zhì)酸、疏水蛋白質(zhì)和其它一些生物物質(zhì)是一些可能在使用時(shí)與 HPLC 柱發(fā)生相互作用的物質(zhì)。這些物質(zhì)有比分析者的目標(biāo)物或少或大的保留值。那些保留值較小的物質(zhì)如鹽類一般來說在空體積時(shí)就被沖出色譜柱。這些非目標(biāo)產(chǎn)物的干擾能被檢測(cè)器檢測(cè)到而且能形成色譜峰，氣泡，基線上移或者是負(fù)峰。如果樣品成分在柱子中有很強(qiáng)的保留而且流動(dòng)相溶液成分不足以把這些物質(zhì)洗脫下來，多次上樣后，這些吸附在柱子表面的物質(zhì)通常就會(huì)積累在柱頭。這些行為通常只有通過平行實(shí)驗(yàn)才能發(fā)現(xiàn)。有著中等保留值的樣品能被緩慢洗出而且表現(xiàn)為寬峰，基線擾動(dòng)，或者基線漂移。

　　有時(shí)候這些被吸附的樣品成分累積到一定程度足以使他們開始形成新的固定相。分析物能與這些雜質(zhì)作用形成一定的分離機(jī)理。保留時(shí)間會(huì)波動(dòng)，拖尾會(huì)出現(xiàn)。如果足夠的污染產(chǎn)生，柱子的反壓能超過泵所能承受的最大壓力，使柱子無法工作以及在堵塞處產(chǎn)生空體積。

　　清洗硅膠鍵合柱子 再生被污染 HPLC 柱子的關(guān)鍵是知道污染物的性質(zhì)并且能找到適當(dāng)?shù)娜軇﹣砣コ。如果污染是因(yàn)橹貜?fù)進(jìn)樣時(shí)強(qiáng)保留物質(zhì)的累積引起的，利用簡單的步驟來除去這些污染物往往能恢復(fù)其色譜行為。有時(shí)候，經(jīng)過多次操作以后的色譜柱用 90 ～ 100 %的溶劑 B (雙溶劑反相系統(tǒng)中較強(qiáng)的溶劑)沖洗 20 個(gè)體積可以清除污染物。(表 2 列舉了不同規(guī)格的 HPLC 柱子的空體積，因此讀者能方便地確定相應(yīng)柱子沖洗的體積。)例如，柱子中殘留的脂質(zhì)就能用非水溶劑如甲醇、乙晴、四氫呋喃。如果你使用的是緩沖液系統(tǒng)，不要直接切換到強(qiáng)溶劑，突然轉(zhuǎn)換到高濃度有機(jī)溶劑可能會(huì)使 HPLC 流動(dòng)體系中的緩沖液沉淀，這樣會(huì)導(dǎo)致更大的問題如柱頭堵塞、管道堵塞、泵泄漏、活塞損傷或進(jìn)樣閥轉(zhuǎn)軸失靈。應(yīng)該先用無緩沖流動(dòng)相(即把緩沖液換成水)。沖洗 5 ～ 10 個(gè)體積以后才更換強(qiáng)溶劑。

　　有時(shí)候，強(qiáng)溶劑也沒法把殘留在色譜柱上的污染物洗掉。那么更強(qiáng)的溶劑或者是一系列溶劑就有必要用來清洗柱子樂，如果污染物是非生物物質(zhì)，使用者可以跳過一個(gè)或多個(gè)另外的有機(jī)溶劑去除污染物。溶劑與溶劑之間的組合有很多。到柱子廠家的網(wǎng)頁上能找到推薦的溶劑系統(tǒng)。

　　一般來說，所有的清洗方法都有類似的形式。所用的溶劑都是隨溶劑強(qiáng)度增加，經(jīng)常最后一個(gè)溶劑是非常疏水的(如醋酸乙酯甚至是烴)，可以用來溶解非極性物質(zhì)如脂質(zhì)和油類。我們必須保證一系列溶劑中每個(gè)溶劑都能與下一個(gè)溶劑互混。清洗過程要結(jié)束時(shí)，必須借助一個(gè)中等強(qiáng)度能互混的溶劑而回到原始溶劑系統(tǒng)。例如，異丙醇是一個(gè)非常好的作為中間步驟的溶劑，因?yàn)樗芘c正己烷或二氯甲烷互溶又能與水相溶劑互溶。但是異丙醇粘度非常大，必須確保較低的流速以免使泵壓過高。當(dāng)然，如果使用紫外檢測(cè)器的話，避免溶劑在紫外區(qū)域有吸收，要不然需使用大量的溶劑沖洗才能使基線平穩(wěn)。

　　對(duì)于典型的硅膠鍵合柱來說如果沒有緩沖溶液的話推薦使用以下溶劑系列： 100 %甲醇

　　100 %乙晴

　　75 %乙晴- 25 %異丙醇

　　100 %異丙醇

　　100 %二氯甲烷

　　100 %正己烷 用二氯甲烷或正己烷以后，由于溶劑相容性柱子必須用異丙醇沖洗后才能用原來的水相溶劑。每種溶劑至少?zèng)_洗 10 個(gè)柱體積。如 250mm × 4.6mmHPLC 分析柱，分析者可以用 1 ～ 2ml/min 的流速來沖洗，要回復(fù)原來的溶劑體系，不需要每一步都沖洗，可以跳過中間步驟。中間步驟推薦使用異丙醇，然后用沒有緩沖的流動(dòng)相，最后回復(fù)起始流動(dòng)相配置。四氫呋喃是另外一種比較受歡迎的去除污染的溶劑。如果使用者懷疑柱子被嚴(yán)重污染，可以二甲基亞砜( DMSO )或者二甲基甲酰銨和水按 50 ： 50 的比例混合用低于 0.5ml/min 的流速流過色譜柱。成功再生反相柱子是一個(gè)非常耗時(shí)間的過程，溶劑沖洗可以利用梯度系統(tǒng)過夜操作。