2020-02-28
一、HPLC的應(yīng)用進(jìn)展
近幾年,HPLC儀器發(fā)展很快,HPLC的需求量猛增。我國(guó)年需求量約10000臺(tái)以上。全球每年需求約55億美元以上。很多原來(lái)用紫外光譜儀器分析檢測(cè)的工作,都因?yàn)镠PLC具有高分離效果的特點(diǎn),而改為HPLC分析檢測(cè)。目前 HPLC在食品、藥品、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、環(huán)保等各行各業(yè)的科研、生產(chǎn)、質(zhì)量控制等領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景,HPLC應(yīng)用的發(fā)展空間很大。
科技的發(fā)展HPLC應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大,其中,常規(guī)藥物分析檢測(cè)方面的應(yīng)用覆蓋面猛增。1975年版的《美國(guó)藥典》(第19版)首次收載HPLC作為法定分析方法,當(dāng)時(shí)只有6個(gè)品種,到了第20版收載了80個(gè),第21版增至418個(gè),第22版增至1441個(gè),目前收載的品種已經(jīng)超過(guò)2000個(gè)。(具體品種請(qǐng)讀者參考美國(guó)藥典)。
HPLC在中國(guó)各版藥典中的應(yīng)用(品種)逐年增加,也說(shuō)明HPLC在我國(guó)制藥行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展很快。我國(guó)五年一版的藥典中,規(guī)定用HPLC檢測(cè)的藥品品種持續(xù)增長(zhǎng),2010年版中藥品品種的增長(zhǎng)幅度很大,增長(zhǎng)的絕對(duì)數(shù)量已達(dá)到2000多種。其中,采用HPLC方法檢測(cè)的藥品和有關(guān)物質(zhì)的增加項(xiàng)目,由2005年版的142種增加到707種;含量測(cè)定的藥品采用HPLC法檢測(cè)的品種,由2005年版的359種增加到694種。(具體品種請(qǐng)讀者參考中國(guó)藥典)。
HPLC在藥品打假領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展非常迅速。目前,假藥、劣藥是困擾全球藥物發(fā)展的重要問(wèn)題之一,已受到各國(guó)政府的高度重視。據(jù)北京大學(xué)藥學(xué)院韓南銀教授報(bào)道,全球藥品銷售中,大約有6%左右的藥品為假冒偽劣產(chǎn)品。對(duì)假藥、劣藥的治理與打擊, HPLC是蕞有效的檢測(cè)儀器之一。
HPLC對(duì)違禁添加壯yang類藥物的檢測(cè)也很有用。例如,枸櫞酸西地那非(sildenafil citrate)(俗稱wei哥Viagra)是由美國(guó)輝瑞(Pfizer)制藥公司研制生產(chǎn)的一種治療心絞痛的藥物,在臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)其對(duì)治療某痿有特殊的效果,后來(lái)廠家將其以治療的藥物申報(bào)。美國(guó)FDA于1998年3月27日正式批準(zhǔn)該藥作為治療某痿的專用藥物。許多補(bǔ)shen壯yang的中藥以及中藥保健品摻入了西地那非。中國(guó)食品藥品檢定研究院的張啟民教授專門測(cè)定了22個(gè)廠家、10多種劑型的65批產(chǎn)品,發(fā)現(xiàn)其中13批非法摻入了枸櫞酸西地那非。另外,也有不少補(bǔ)shen壯yang中藥以及中藥保健品摻入了他達(dá)拉非,因?yàn)樗寞熜?yōu)于西地那非。但是,他達(dá)拉非的毒副作用大,容易引起頭痛、消化不良、顏色分辨能力下降等,有可能導(dǎo)致心腦血管疾病患者突然死亡,故服用后果嚴(yán)重。
還有,手性藥物領(lǐng)域的應(yīng)用。中國(guó)科學(xué)院“十一五”信息化建設(shè)專項(xiàng)的“手性藥物、農(nóng)藥及其中間體拆分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)”中,搜集了600多種商用手性藥物,涵蓋了528種全合成手性藥物的大部分和一部分半合成手性藥物,其中已拆分的藥物400多種。數(shù)據(jù)庫(kù)提供了詳細(xì)的拆分方法和拆分條件,并配以結(jié)構(gòu)式、分子式、分子量、結(jié)構(gòu)譜圖及藥物主要作用,以及盡可能多的其他藥物信息,可為藥物手性分析研究及手性藥品檢測(cè)提供頗具價(jià)值的參考依據(jù)。特別重要的是,它為我們進(jìn)一步建立手性藥物、農(nóng)藥及其中間體拆分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)打下了基礎(chǔ)。
目前,許多有機(jī)藥物的分子結(jié)構(gòu)中有不對(duì)稱碳原子,又稱手性碳原子,這樣的藥物具有旋光性。立體構(gòu)型不同的對(duì)映體,其藥效、毒副作用也往往不相同。經(jīng)常是一種對(duì)映體,具有強(qiáng)的生物活性和藥效,而另一種卻無(wú)藥效,甚至有毒性的現(xiàn)象。但對(duì)映體在普通條件下的理化性質(zhì)相同,故分離對(duì)映體比較困難,需要在手性拆分條件下進(jìn)行。如大多數(shù)氨基酸都有右旋體和左旋體,但往往只能獲得兩者的混合物(消旋體)。又如,氯霉素(有2個(gè)手性碳),只有D-(-)異構(gòu)體有藥效,而L-(+)異構(gòu)體則完全無(wú)藥效。再比如反應(yīng)停(thalidomide,沙利度胺)事件:20世紀(jì)60年代前后,歐美至少15個(gè)國(guó)家的醫(yī)生都在使用這種藥治療婦女妊娠反應(yīng),很多人吃了藥后的確就不吐了,惡心的癥狀得到了明顯的改善,于是它成了“孕婦的理想選擇”(當(dāng)時(shí)的廣告用語(yǔ))。于是,“反應(yīng)?!北淮罅可a(chǎn)、銷售,僅在聯(lián)邦德國(guó)就有近100萬(wàn)人服用過(guò)“反應(yīng)停”,“反應(yīng)停”每月的銷量達(dá)到了1噸的水平。在聯(lián)邦德國(guó)的某些州,患者甚至不需要醫(yī)生處方就能購(gòu)買到“反應(yīng)停”。但隨即而來(lái)的是,許多出生的嬰兒都是短肢畸形,形同海豹,被稱為“海豹肢畸形”。1961年,這種癥狀終于被證實(shí)是孕婦服用“反應(yīng)?!彼鶎?dǎo)致的。于是,該藥被禁用。然而,受其影響的嬰兒已多達(dá)1.2萬(wàn)名。后來(lái),人們才發(fā)現(xiàn),有關(guān)藥物機(jī)構(gòu)并未仔細(xì)檢驗(yàn)“反應(yīng)?!笨赡軙?huì)因?yàn)槭中援悩?gòu)體未拆分,而產(chǎn)生嚴(yán)重的副作用,蕞終迫使“反應(yīng)停”的銷售者支付了賠償。所以,1992年,美國(guó)FDA規(guī)定新藥臨床前研究必須要做手性異構(gòu)體的拆分研究。因?yàn)?,?duì)映體中的左旋體(S)有致畸胎作用、右旋體CAN有鎮(zhèn)靜安眠作用。因此,采用HPLC對(duì)手性異構(gòu)體的分離,在藥物的制備和質(zhì)量控制方面,具有重要的意義。
在討論HPLC的應(yīng)用的進(jìn)展中,以下幾個(gè)方面值得廣大科技工作者特別重視:
1、聯(lián)用技術(shù)蓬勃發(fā)展
目前,在科研生產(chǎn)工作中,科技工作者經(jīng)常將兩者儀器聯(lián)用,這樣能解決這兩種儀器單獨(dú)無(wú)法解決的問(wèn)題。一旦兩種儀器聯(lián)用,往往會(huì)出現(xiàn)一大片意想不到的、廣闊的新天地。因此,聯(lián)用技術(shù)受到了廣大科技工作者的重視。目前HPLC的聯(lián)用技術(shù)發(fā)展很快,因?yàn)镠PLC具有很好的分離效力,能夠?qū)芏鄰?fù)雜體系樣品(例如中藥、食品等等)進(jìn)行分離。所以,HPLC可以很方便的與光譜、色譜、質(zhì)譜等很多儀器聯(lián)用,組成新的分析系統(tǒng)。例如:HPLC-AAS(高效液相色譜-原子吸收光譜)、 HPLC-UVS(高效液相色譜-紫外可見(jiàn)光譜)、HPLC-AFP(高效液相色譜-原子熒光光度計(jì))、HPLC-MS(高效液相色譜-質(zhì)譜)、HPLC-IR(高效液相色譜-紅外光譜)、HPLC-NMR(高效液相色譜-核磁共振)、HPLC-Sers Raman(高效液相色譜-表面增強(qiáng)的拉曼光譜)等等。
這些HPLC聯(lián)用系統(tǒng),可以解決聯(lián)用系統(tǒng)中各單種儀器不能單獨(dú)解決的分析難題,非常受廣大分析工作者的青睞。例如:根據(jù)被測(cè)元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不同,采用HPLC與AAS或AFP聯(lián)用,就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)食品藥品中重金屬無(wú)機(jī)化合物、有機(jī)化合物的分離、分析檢測(cè),具有分離效果好、快速、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。例如:
1)用HPLC與AFP聯(lián)用,對(duì)不同價(jià)位(形態(tài))的As能作分析檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果的譜圖如下:
(1)對(duì)5種砷的檢測(cè)
按照出峰時(shí)間先后為:1.砷膽堿,2.砷甜菜堿,3.二甲基砷,4.一甲基砷,5.砷酸根(濃度:砷甜菜堿500μg/L;砷酸根、一甲基砷、二甲基砷、砷膽堿100μg/L)
(2)對(duì)大米中 As的分析檢測(cè)譜圖
按出峰時(shí)間先后為:1.三價(jià)砷,2.二甲基砷。
2)HPLC與一機(jī)兩用的紫外/熒光光譜儀器聯(lián)用,取得了很好的效果:
作者應(yīng)中科院上海有機(jī)所的著名有機(jī)化學(xué)家汪猷教授的要求,并且在他的指導(dǎo)下,研發(fā)成功了UV/FL(紫外/熒光)一機(jī)兩用的光譜儀器(后轉(zhuǎn)給南京分析儀器廠投產(chǎn),至今未見(jiàn)國(guó)內(nèi)外有成熟的商品儀器,該儀器獲得了國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng))。
后來(lái)作者和汪猷教授將該儀器作為HPLC的檢測(cè)器(組成聯(lián)用系統(tǒng)),結(jié)果,對(duì)核酸的研究工作起到了非常好的效果。此前,國(guó)內(nèi)外的科技工作者在核酸研究工作中,對(duì)核苷的分析檢測(cè)使用HPLC時(shí),采用紫外檢測(cè)器和熒光檢測(cè)器兩種檢測(cè)器串聯(lián)使用來(lái)檢測(cè)發(fā)熒光、不發(fā)熒光、有紫外吸收和沒(méi)有紫外吸收的核苷。結(jié)果峰形擴(kuò)展、譜線增寬、分析時(shí)間增加,使用成本增加。將HPLC與UV/FL紫外熒光光譜儀器聯(lián)用后,只需要8微升樣品,就可以方便的將發(fā)熒光、不發(fā)熒光、有紫外吸收、沒(méi)有紫外吸收的核苷分開(kāi)并檢測(cè)出來(lái),可以方便地鑒別對(duì)某一波長(zhǎng)既有紫外吸收又有熒光發(fā)射的物質(zhì)A、只有紫外吸收而無(wú)熒光發(fā)射的物質(zhì)B、以及只有熒光發(fā)射(采用衍生法)而無(wú)紫外吸收的物質(zhì)C。對(duì)A、B和C三種物質(zhì)的檢測(cè),非常簡(jiǎn)便。
HPLC與UV/FL聯(lián)用后,可以很方便的對(duì)苯、萘、聯(lián)苯三種混合物的定性分析;儀器條件為色譜柱ODS(C18),4.6×200mm;流動(dòng)相為甲醇:水=80:20;流速:1.0ml/min;
柱壓力: l00kg/cm2;樣品:苯、萘、聯(lián)苯混合物,濃度為每ml甲醇中含苯1.0μL、萘0.5mg、聯(lián)苯0.9mg;進(jìn)樣量:3μL;參比池充滿移動(dòng)相。UV×1(0.01AUFS);FL×1(蕞靈敏檔);波長(zhǎng)254nm;PMT負(fù)高壓525V;氘燈電流250mA;記錄儀:UV×20mV;FL×10mV,記錄儀紙速:4mm/min。
HPLC與UV/FL聯(lián)用后,可以解決多肽化合物(L-亮氨酸、T絲氨酸、D+T亮氨酸與絲氨酸混合物)的分離檢測(cè)。分析時(shí)的儀器條件:色譜柱:ODS(C18),4.6×300mm;流動(dòng)相為乙睛:醋酸銨=20:80;流速:1.05mL/min;量程:UV:0.1AUFS,F(xiàn)L×1;波長(zhǎng)210nm;負(fù)高壓750V;氘燈恒流電流300ma;記錄儀:UV×100mv;FL×5mv;紙速:4mm/min;樣品:L-亮氨酸、D-亮氨酸和絲氨酸混合物;三種氨基酸都溶解在移動(dòng)相中, L-亮氨酸濃度為C=1.lx10-4g/ml;D-亮氨酸濃度C=4.5×10–5g/ml;T-絲氨酸濃度C=3.6×10-5g/ml;三者的混合為1:1:1;進(jìn)樣量:10μL;參比池充滿移動(dòng)相。
HPLC的聯(lián)用技術(shù)發(fā)展迅猛,應(yīng)用例子很多很多,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是一兩篇文章能講清楚的,并且HPLC與有關(guān)儀器聯(lián)用的問(wèn)題,目前是廣大使用HPLC的科技工作者最關(guān)心的問(wèn)題之一,建議廣大科技工作者引起高度重視。
2、HPLC在元素形態(tài)分析領(lǐng)域的應(yīng)用目前大顯身手
關(guān)于元素的形態(tài)分析,目前國(guó)際上尚無(wú)權(quán)威的定義,不同學(xué)者有不同的定義,包括:狀態(tài)(state)、形式(form)、物種(species)。國(guó)際理論化學(xué)與應(yīng)用協(xié)會(huì)(IUPAC)定義元素形態(tài)分析(analysis of elemental speciation)為:“確定分析物質(zhì)的原子和分子組成形式的過(guò)程”。 在學(xué)術(shù)界,一般都認(rèn)為:“確定某種組分在所研究系統(tǒng)中的具體存在形式及分布,就叫做形態(tài)分析”。
很多元素,特別是很多微量元素,它們有的對(duì)人類非常有用,是人類不可缺少的元素。但是,很多微量元素都有不同的形態(tài)(或價(jià)位)。例如:三價(jià)Cr是一種能治療糖尿病的藥,而6價(jià)Cr則是ju毒的物質(zhì);Hg也是有很多不同形態(tài)的元素,例如甲基汞、乙基汞等等。不同形態(tài)的汞,毒性大不相同;還有As,五價(jià)As是有機(jī)As,屬于低毒物質(zhì),而三價(jià)As是p霜,是劇毒物質(zhì)。物質(zhì)中的這些不同形態(tài)(或價(jià)位)的微量元素,往往需要做形態(tài)分析,才能準(zhǔn)確檢測(cè)出其不同形態(tài)的組分的含量。這些形態(tài)分析的儀器,很多都是HPLC與有關(guān)的光譜儀器聯(lián)用。例如:As-90就是HPLC-AAS聯(lián)用組成的形態(tài)分析儀器。它就能解決三價(jià)As(無(wú)機(jī)As,P霜)的檢測(cè),并且參與解決了我國(guó)歷史上光緒皇帝之死的謎團(tuán)。
光緒三十四年(一九0八年十月二十一日)酉時(shí),光緒皇帝突然死亡,只比慈禧太后早死20個(gè)小時(shí)。根據(jù)當(dāng)時(shí)的各種跡象分析,大家認(rèn)為光緒是被害而死,但是因?yàn)闆](méi)有證據(jù)。后來(lái),1938年易縣的崇陵被盜,光緒皇帝的遺物等暴露在外,直到1980年清理易縣崇陵墓和光緒皇帝的遺物等、并重新封閉崇陵時(shí),當(dāng)時(shí)的歷史學(xué)家、檔案學(xué)家、醫(yī)學(xué)家等科技工作者們經(jīng)過(guò)認(rèn)真檢查,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)光緒有什么外傷痕跡,亦無(wú)中毒表現(xiàn)。所以,得出結(jié)論:既無(wú)中毒或傷害現(xiàn)象,也無(wú)突然性早死的跡象,應(yīng)該屬正常死亡。直到21世紀(jì)初,由于法國(guó)重新核查拿破侖的真正死因,光緒的死因謎案再次提出。此時(shí),我國(guó)組織了有關(guān)的物理學(xué)家、儀器學(xué)家、化學(xué)家等,采用中子活化技術(shù)、X衍射技術(shù)、形態(tài)分析(HPLC-AAS)技術(shù)、原子熒光檢測(cè)技術(shù)等等反復(fù)檢測(cè)驗(yàn)證,結(jié)果表明:光緒皇帝的頭發(fā)中三價(jià)As的zui高含量達(dá)到2404μg/g(正常人0.24~1.0),為隆?;屎蟮?61倍,草料官的132倍,且為一般慢性中毒者的66倍,墓外土壤樣品的97倍,僅龍袍及相關(guān)部位檢出砷總量已高達(dá)到201 .5mg(人的口服致死量為>60mg)。各種檢測(cè)中胃部衣物上三價(jià)As含量zui大,其他部位應(yīng)是由腐敗尸體溢流侵蝕所致。所以,結(jié)論是:光緒皇帝系p霜中毒死亡。
HPLC在形態(tài)分析中的應(yīng)用例子舉不勝舉,請(qǐng)讀者參閱作者2014年出版的《高效液相色譜儀器及其應(yīng)用》一書。
3、在應(yīng)用領(lǐng)域中應(yīng)該重視以下幾個(gè)方面
1)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用
生活用水及工業(yè)用水和廢水中酚類化合物的分析檢測(cè)、苯胺類化合物的分析檢測(cè)、廢水中阿特拉津(除草劑)的分析檢測(cè)、空氣中的苯胺類化合物的分析檢測(cè)等等,一般都是采用HPLC。這些檢測(cè)方法,在中國(guó)的《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》、《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》等標(biāo)準(zhǔn)中都已經(jīng)明文規(guī)定,此不贅述。
2)食品藥品領(lǐng)域的應(yīng)用
蕞近幾年,出現(xiàn)了很多由用UVS 檢測(cè)向用HPLC檢測(cè)轉(zhuǎn)換的工作,很值得大家重視。藥品領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)在前面作了簡(jiǎn)單介紹,此不贅述。HPLC在食品分析檢測(cè)中的應(yīng)用,值得重視的主要有:
(1)食品含量:各類酸、有機(jī)胺、礦物質(zhì);食品添加劑;甜味劑、防腐劑、著色劑(合成色素如檸檬黃、莧菜紅等)、抗氧化劑、增白劑等等。
(2)食品污染物:霉菌毒素:黃曲霉毒素、黃桿菌毒素、大腸桿菌毒素等。
(3)保健食品GMP認(rèn)證、食品GMP認(rèn)證等等也少不了HPLC儀器。可以說(shuō),HPLC是食品工業(yè)、食品衛(wèi)生檢測(cè)與監(jiān)督等實(shí)驗(yàn)室不可缺少的分析儀器之一。
3)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
農(nóng)藥殘留檢測(cè):多種有機(jī)磷農(nóng)藥,如敵百蟲、乙基對(duì)氧磷、氨基甲酸酯類農(nóng)藥等;
食品和飼料中硝基呋喃的藥物檢測(cè):呋喃唑酮(痢特靈)、呋喃西林、呋喃妥因等殘留量分析檢測(cè);飼料中的苯乙胺類(PEAS)藥物分析檢測(cè)、鹽酸克倫特羅檢測(cè)等規(guī)定用HPLC,其中農(nóng)業(yè)部頒發(fā)強(qiáng)制性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《飼料中鹽酸克倫特羅的測(cè)定》一定要用HPLC。
4)生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
低分子量物質(zhì):如氨基酸、有機(jī)酸、有機(jī)胺、卟啉、糖類、維生素等的分離和測(cè)定;高分子量物質(zhì):如多肽、核糖核酸、蛋白質(zhì)和酶(各種胰島素、激素、細(xì)胞色素、干擾素等)的純化、分離和測(cè)定。
5)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
體液中代謝物測(cè)定;藥代謝動(dòng)力學(xué)研究;臨床藥物監(jiān)測(cè)常規(guī)化驗(yàn)等等。
由于HPLC具有高速度、高分離效果、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn),所以其應(yīng)用發(fā)展非常神速;目前,幾乎所有需要分離的大分子有機(jī)物分析工作,它都可以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)??梢灶A(yù)言,HPLC儀器的應(yīng)用,將在“農(nóng)、輕、重、海、陸、空,吃、穿、用”等各個(gè)領(lǐng)域、各行各業(yè)無(wú)所不在、無(wú)所不有。
二、用好HPLC的一些關(guān)鍵問(wèn)題:
從儀器學(xué)理論、分析誤差理論、分析化學(xué)和作者的長(zhǎng)期實(shí)踐來(lái)全面討論:
1、泵、柱、檢測(cè)器三者的關(guān)系的認(rèn)識(shí)和目前使用者普遍存在的問(wèn)題
目前很多研發(fā)、使用HPLC的科技工作者,沒(méi)有搞清楚或沒(méi)有完全搞清楚HPLC中的泵、柱、檢測(cè)器三者的關(guān)系。國(guó)內(nèi)外很多生產(chǎn)廠商只是生產(chǎn)泵、檢測(cè)器,色譜柱子都是外購(gòu)件。我們說(shuō)HPLC是一個(gè)系統(tǒng),是指泵、柱、檢測(cè)器三者組成的一個(gè)完整的系統(tǒng)。如果只生產(chǎn)泵、檢測(cè)器,就不能說(shuō)是生產(chǎn)完整的HPLC儀器,只是生產(chǎn)了HPLC的兩種部件,再買一根色譜柱組裝成一臺(tái)儀器后出售。所以,這樣生產(chǎn)的HPLC系統(tǒng),到了用戶那里,總是不好用或者不大好用。而廣大使用者,由于沒(méi)有將HPLC的泵、柱、檢測(cè)器三者互相影響的關(guān)系搞清楚,所以不能將HPLC用到zui佳水平(得到誤差最小的zui佳分析檢測(cè)數(shù)據(jù))。以本人長(zhǎng)期的研發(fā)和使用HPLC的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為研發(fā)、使用HPLC時(shí),以下問(wèn)題特別值得注重:
正確認(rèn)識(shí)、處理HPLC的泵、柱、檢測(cè)器三者的關(guān)系:
(1) HPLC是一個(gè)系統(tǒng),必須將泵、柱、檢測(cè)器三者(三個(gè)部件)結(jié)合起來(lái)才能叫HPLC。三者都合格,聯(lián)機(jī)后的整機(jī)系統(tǒng)才有可能合格,但不能肯定系統(tǒng)就會(huì)合格。只有泵、柱、檢測(cè)器三者質(zhì)量都合格,并且聯(lián)機(jī)后檢測(cè)結(jié)果也合格,才能說(shuō)明這臺(tái)HPLC是合格的。
(2) 三個(gè)部件都重要,不能偏重哪一方面。三者誰(shuí)是核心?誰(shuí)蕞重要?目前,光譜、色譜工作者對(duì)此看法都各不相同、各有表述,我們不必去追究這些。作者認(rèn)為應(yīng)該說(shuō)三者是一個(gè)整體,缺一不可,都很重要。
(3)本人長(zhǎng)期使用過(guò)HPLC,也研發(fā)過(guò)HPLC儀器,實(shí)踐使本人深深認(rèn)識(shí)到:必須將三個(gè)部件聯(lián)接起來(lái)檢驗(yàn)測(cè)試,并能達(dá)到質(zhì)量指標(biāo)要求,才能說(shuō)這臺(tái)HPLC達(dá)到了質(zhì)量要求。否則,只能說(shuō)是部件合格,而整機(jī)系統(tǒng)不一 定能合格。為什么? 因?yàn)椋?/span>
①泵會(huì)因?yàn)橹訂?wèn)題產(chǎn)生壓力不穩(wěn)、流量不穩(wěn)定,會(huì)影響HPLC系統(tǒng)的質(zhì)量;
②柱對(duì)泵影響很大:柱堵塞、柱沾污、柱接頭漏液等,都會(huì)影響泵的壓力波動(dòng)、使流速不穩(wěn)定,會(huì)影響系統(tǒng)不穩(wěn),使RSD變壞、峰拖尾、靈敏度降低;
③柱對(duì)檢測(cè)器影響很大:柱效降低(柱塔板數(shù)降低)、柱堵塞、柱的新舊程度、接頭、管道漏液等,都會(huì)影響檢測(cè)器的檢測(cè)限、分辨率、噪聲、和靈敏度。
請(qǐng)注意:色譜柱是易損件,用戶會(huì)經(jīng)常在色譜柱長(zhǎng)時(shí)間使用后換新柱,此時(shí)HPLC系統(tǒng)的泵和檢測(cè)器基本進(jìn)入“電子元件失效理論”的盆底,比較穩(wěn)定了。所以,不會(huì)因?yàn)閾Q新柱而產(chǎn)生儀器不能使用的問(wèn)題。特別應(yīng)該指出的是:用戶換新柱后,一般不檢測(cè)系統(tǒng)的綜合指標(biāo)。如果檢測(cè)指標(biāo),可能就不能達(dá)到原出廠指標(biāo)(因?yàn)楸煤蜋z測(cè)器經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)期使用后,質(zhì)量會(huì)有所下降,舊泵、新柱、舊檢測(cè)器三者不能達(dá)到zui佳配備),但是不會(huì)影響使用。
用戶換新柱不會(huì)影響使用的問(wèn)題,可以從計(jì)量認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(JJG)得到佐證。JJG檢驗(yàn)的儀器,很多是在用儀器,它明確規(guī)定被檢儀器的指標(biāo)可以比新出廠的儀器指標(biāo)低,甚至有些指標(biāo)因?yàn)檫_(dá)不到要求而免檢。但我們的制造企業(yè),在儀器出廠前,必須檢測(cè)系統(tǒng)的指標(biāo),只有系統(tǒng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí),才算合格,才能出廠。至于用戶換新檢測(cè)器、換新泵、同樣都是允許的。
2、使用者應(yīng)該對(duì)色譜柱及柱外的有關(guān)問(wèn)題引起高度重視
1)色譜峰拖尾:與柱、流動(dòng)相的流速、試樣等有關(guān),發(fā)現(xiàn)拖尾一定要從這些方面查找原因;
2)如何延長(zhǎng)色譜柱壽命:保養(yǎng)很重要,長(zhǎng)期不用時(shí)用甲醇浸泡著,嚴(yán)格控制洗柱時(shí)間或洗柱溶劑體積,一般經(jīng)常使用的柱,下班時(shí)應(yīng)該用甲醇(或水:甲醇為20:80)洗 45分鐘或20倍床體積;
3)必須注意對(duì)“柱外效應(yīng)”的控制。所謂“柱外效應(yīng)”,就是指HPLC系統(tǒng)中,除柱系統(tǒng)外,管路、連接件、進(jìn)樣器和流動(dòng)池的死體積等引起的色譜峰增寬效應(yīng)。
4) 進(jìn)樣:自動(dòng)進(jìn)樣時(shí),應(yīng)該經(jīng)常檢測(cè)自動(dòng)進(jìn)樣器,對(duì)儀器進(jìn)樣器要求穩(wěn)定可靠;手動(dòng)進(jìn)樣時(shí),應(yīng)該特別注意取樣時(shí)的細(xì)節(jié),進(jìn)樣時(shí)的手感(輕、重、緩、急)等。
3、HPLC的使用者應(yīng)該特別注重對(duì)色譜柱質(zhì)量的判斷
1)色譜柱的柱效:塔板數(shù)高者好,特別要注意影響柱效的因素,塔板數(shù)降到一定程度該柱就報(bào)廢了。
2)重復(fù)性:一根柱子反復(fù)使用時(shí),蕞好RSD能夠保持小于0.1%。
3)耐用性(壽命):因?yàn)橹Ш苋菀捉档?,所以需要重視?duì)柱的保護(hù)。
4)色譜柱使用后一定要進(jìn)行清洗,以免造成腐蝕、阻塞、降低塔板數(shù)。一般應(yīng)該用20倍床體積沖洗,隔幾天再用的HPLC,蕞好用20%甲醇:80%水沖洗30分鐘左右后,再用純甲醇沖洗20分鐘 后保存。
4、HPLC的使用者應(yīng)該特別重視流動(dòng)相問(wèn)題
1)PH值特別重要:一般C18柱PH小于3時(shí),容易損壞色譜柱,但是抗酸性的柱可以使用小的PH值。
2) 注意選擇試劑的截止波長(zhǎng):如乙腈截止波長(zhǎng)215nm、丙酮截止波長(zhǎng)330nm、正丁烷210nm等等(具體情況請(qǐng)讀者參閱本文的參考文獻(xiàn))。
3)流速:流速要適當(dāng),否則影響峰形、浪費(fèi)溶劑,一般常規(guī)分析工作大多選擇1ml/min。
5、使用者應(yīng)該注重溶劑前處理
蕞好使用HPLC級(jí)的優(yōu)質(zhì)溶劑,使用前必須過(guò)濾和脫氣。注意以下幾點(diǎn):
1)過(guò)濾目的:溶劑進(jìn)泵前和樣品注射前應(yīng)該過(guò)濾除去溶劑中的微小顆粒、微生物,保證泵和色譜柱不會(huì)堵塞或損壞,保證分析數(shù)據(jù)可靠。
2)對(duì)過(guò)濾器的要求和zui佳孔徑選擇方法:對(duì)過(guò)濾器總的要求:速度快、溶出度小、死體積小、精確的孔徑、體積適當(dāng)、化學(xué)兼容性好等。
蕞佳孔徑選擇方法:如果色譜柱填料直徑小于3μm或除菌過(guò)濾,一般選擇0.2μm孔徑;如果色譜柱填料直徑大于5μm,則選0.45μm;如果是預(yù)過(guò)濾或過(guò)濾難過(guò)濾的樣品,一般選1μm孔徑。特別是對(duì)使用無(wú)機(jī)鹽配制的緩沖液,更要注意選擇合適的過(guò)濾器!否則,不可能得到可靠的分析測(cè)試數(shù)據(jù)!
3)脫氣:主要目的是:除去流動(dòng)相中溶解或因混合而產(chǎn)生的氣泡。液相色譜流動(dòng)相脫氣使用較多的是離線超聲波振蕩脫氣、在線惰性氣體鼓泡吹掃脫氣和在線真空脫氣。流動(dòng)相的氣泡進(jìn)入液相泵會(huì)引起壓力的上下波動(dòng),危害很大,必須除之,可以打開(kāi)排空閥,大流速?zèng)_洗。
6、使用者應(yīng)該注重緩沖液?jiǎn)栴}
1) 緩沖液使用前必須過(guò)濾。
2) 溶劑、樣品易受到細(xì)菌和霉菌的影響,要注意清潔。
3)一般不能直接用有機(jī)溶劑做清洗沖洗。
4)梯度洗脫時(shí),選低吸收值的緩沖液 。例如:梯度洗脫時(shí),緩沖液與有機(jī)相應(yīng)預(yù)混,以防止析鹽。在保證峰不拖尾的情況下,盡可能選用低濃度的緩沖鹽,防止析鹽; 緩沖鹽濃度,一般用20~30mM基本上就可以了,如果流動(dòng)相中有機(jī)相含量高的話,流動(dòng)相中的鹽類緩沖液濃度就不能過(guò)高,鹽的濃度起碼要保證在流動(dòng)相條件下不會(huì)析出。離子對(duì)緩沖液濃度要高一點(diǎn),一般50~100mM。
7、研發(fā)者、使用者還特別需要重視12個(gè)常見(jiàn)的技術(shù)問(wèn)題。
這12個(gè)問(wèn)題是作者的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),是用好HPLC的科技工作者必須重視的問(wèn)題。(請(qǐng)讀者參考《李昌厚,高效液相色譜儀器及其應(yīng)用,北京:科學(xué)出版社,2014》一書)。
8、使用者必須重視進(jìn)樣器的清洗問(wèn)題
進(jìn)樣器或進(jìn)樣針請(qǐng)注意三點(diǎn):
A、對(duì)進(jìn)樣器要求:自動(dòng)進(jìn)樣和取樣速度快、有些儀器進(jìn)樣時(shí)間僅17秒。
B、進(jìn)樣室要求可控:一般用帕爾帖冷卻,溫控范圍4℃~100℃。
C、特別要應(yīng)注意進(jìn)樣殘留量的清洗(主要是清洗針):洗針后,進(jìn)樣殘留物由前面的0.07% 降到0.05%,結(jié)果非常好。
9、使用者應(yīng)該重視HPLC的線性動(dòng)態(tài)范圍(Linear Dynanic Range-LDR)及其測(cè)試方法
1)線性動(dòng)態(tài)范圍的定義
國(guó)際上科技工作者對(duì)HPLC的線性動(dòng)態(tài)范圍的定義是:蕞大線性區(qū)(保證1%相對(duì)誤差的線性區(qū)域)的吸光度值A(chǔ)max,除以蕞小線性區(qū)(保證1%相對(duì)誤差的線性區(qū)域)的吸光度值A(chǔ)min。即LDR=Amax/Amin;或蕞大線性區(qū)的濃度Cmax除以蕞小線性區(qū)的濃度Cmin,即LDR=Cmax/Cmin。
2)HPLC的線性動(dòng)態(tài)范圍的重要性(對(duì)分析測(cè)試誤差的影響)
定量分析檢測(cè)時(shí),如果HPLC使用在非線性動(dòng)態(tài)區(qū),肯定會(huì)因非線性而產(chǎn)生誤差。為了保證分析測(cè)試結(jié)果的可靠性,我們應(yīng)使用在HPLC的線性動(dòng)態(tài)區(qū)。因此,線性動(dòng)態(tài)范圍是一切HPLC使用者必須高度重視的技術(shù)指標(biāo)。
一般來(lái)說(shuō),使用者拿到一臺(tái)HPLC儀器后,總是希望對(duì)很稀的樣品分析時(shí),其分析測(cè)試的結(jié)果在所要求的誤差范圍內(nèi)。對(duì)很濃的樣品分析時(shí),其分析測(cè)試的結(jié)果也在所要求的誤差范圍內(nèi)。這就只有HPLC的線性動(dòng)態(tài)范圍很寬的時(shí)候才能做到。有人認(rèn)為,樣品太稀時(shí),濃縮一下就好了,樣品太濃時(shí),稀釋一下就是了。這是不了解分析工作或未親自作過(guò)分析工作的人說(shuō)的話。因?yàn)椋瑵饪s一下或稀釋一下談何容易?首先是增加工作量,稀釋或濃縮工作很麻煩;第二,稀釋或濃縮會(huì)帶來(lái)誤差。所以我們總是希望HPLC的線性動(dòng)態(tài)范圍大(寬)且好。
HPLC的線性動(dòng)態(tài)范圍,一般取決于儀器檢測(cè)器的噪聲和雜散光。國(guó)內(nèi)外很多HPLC的生產(chǎn)廠商不給出HPLC的線性動(dòng)態(tài)范圍。作者認(rèn)為不給線性動(dòng)態(tài)范圍是不對(duì)的,因?yàn)椴唤o線性動(dòng)態(tài)范圍,就意味著不知道這臺(tái)HPLC分析的樣品濃度的上限和下限。綜上所述,HPLC的線性動(dòng)態(tài)范圍非常重要,它將限制儀器的使用范圍(即限制儀器的適用性)。很遺憾的是許多科技工作者目前還未對(duì)線性動(dòng)態(tài)范圍引起重視。
3)線性動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試方法
HPLC的線性動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試方法有多種。我國(guó)的計(jì)量檢定規(guī)程JJG705-2002規(guī)定:波長(zhǎng)254nm時(shí),采用“丙酮/2%異丙醇水溶液(丙酮含量為0.1%、0.2%、….1.0%)沖洗檢測(cè)池,并記下各溶液對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定記錄儀讀數(shù);由CH/CL算出檢測(cè)器的線性范圍(CH濃度上限、CL濃度下限)。”作者認(rèn)為這種方法很不妥。因?yàn)闈舛鹊南孪奘怯?jì)算出來(lái)的,不是真正測(cè)試出來(lái)的下限。采用的計(jì)算公式為:CL=2NCV/H×20(公式本身有錯(cuò)誤);并且算出的下限值達(dá)到千萬(wàn)分之三點(diǎn)一(即:0.000031%)。這樣的數(shù)據(jù)有什么意義?作者認(rèn)為這種測(cè)試線性范圍的測(cè)試方法既不符合儀器學(xué)理論,又不與國(guó)際接軌,有關(guān)部門應(yīng)該盡快更正。
目前,國(guó)際上對(duì)線性動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試方法,一般是配置不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品(以數(shù)量級(jí)遞增),直接在儀器上測(cè)試其吸光度。求出偏離比耳定律1%時(shí)的蕞大吸光度Amax和蕞小吸光度Amin。二者相除即是儀器的線性動(dòng)態(tài)范圍LDR(Linine Dinamic Rangi)。即LDR=Amax/Amin。其具體操作是:HPLC儀器設(shè)置縱坐標(biāo)為吸光度A,橫坐標(biāo)為濃度C;檢測(cè)器的光譜帶寬為2nm;波長(zhǎng)設(shè)置可以在紫外區(qū)(如要求很高時(shí)可設(shè)置在253.7nm),也可在可見(jiàn)區(qū)(如500nm);試樣可任選,濃度從小到大,依次對(duì)所配試樣進(jìn)行測(cè)試。作曲線,從曲線上找出偏離線性在1%以內(nèi)的范圍。此范圍內(nèi)的Amax/Amin就是線性動(dòng)態(tài)范圍。
作者在研發(fā)HPLC的UV/FLD時(shí),就是根據(jù)儀器學(xué)理論,從線性動(dòng)態(tài)范圍的物理概念出發(fā),自己配置蒽不同濃度的溶液,以數(shù)量級(jí)遞增,測(cè)出能保證1%相對(duì)誤差的下限點(diǎn)和上限點(diǎn),二者相除,得出其線性動(dòng)態(tài)范圍,效果非常好。
三、希望和建議
1、希望廣大HPLC使用者打破崇洋媚外的思想,大膽使用能滿足使用要求的國(guó)產(chǎn)儀器。
我國(guó)對(duì)各類HPLC年需求量達(dá)10000臺(tái)以上。中國(guó)有20多家制造商生產(chǎn)HPLC,但是只占市場(chǎng)的20%左右,而國(guó)外占領(lǐng)中國(guó)市場(chǎng)80%左右。UHPLC儀器2013年我國(guó)進(jìn)口1000臺(tái),每臺(tái)10萬(wàn)美元,只是這一個(gè)產(chǎn)品,我國(guó)一年總共花掉1億美元進(jìn)口。實(shí)際上,我國(guó)上海伍豐公司、福建福立公司等都能生產(chǎn)UHPLC,質(zhì)量都能滿足使用要求,性價(jià)比大大優(yōu)于進(jìn)口產(chǎn)品,并且出口美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家。但是國(guó)人就是要花大價(jià)錢去買進(jìn)口UHPLC,實(shí)在是令人費(fèi)解。
國(guó)產(chǎn)HPLC多次招標(biāo)中戰(zhàn)勝國(guó)外品牌的例子很多,例如:對(duì)三聚氰胺建立國(guó)標(biāo)時(shí),在國(guó)標(biāo)中采用哪種HPLC儀器,招標(biāo)過(guò)程中,在難以取舍的情況下,采用比對(duì)測(cè)試方法,結(jié)果國(guó)產(chǎn)HPLC儀器一舉戰(zhàn)勝國(guó)外公司的產(chǎn)品。專家們根據(jù)比對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、儀器的性價(jià)比等評(píng)價(jià)儀器的標(biāo)準(zhǔn),一致通過(guò)采用北京普析通用公司的L6(目前升級(jí)為L(zhǎng)600),國(guó)產(chǎn)HPLC打敗了兩家進(jìn)口HPLC儀器,成為我國(guó)三聚氰胺國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中推薦的唯一國(guó)產(chǎn)HPLC儀器。
作者認(rèn)為,我們中國(guó)的科技工作者要從民族高度看國(guó)產(chǎn)儀器和進(jìn)口儀器。要大膽使用能滿足使用要求的國(guó)產(chǎn)儀器(但是有極少數(shù)儀器離真正能滿足使用要求還有差距,使用者在購(gòu)買HPLC時(shí)應(yīng)該高度重視之)。我們千萬(wàn)不能盲目迷信外國(guó)產(chǎn)品。當(dāng)然盲目排外也是不對(duì)的,目前我國(guó)還不能生產(chǎn)的儀器,特別是有些高端HPLC,我們還是應(yīng)該進(jìn)口,并且一定要消化、吸收,為我所用。
2、建議廣大科技工作者努力學(xué)習(xí)、不斷提高自己的專業(yè)技術(shù)水平。
認(rèn)真吸取前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),認(rèn)真參考有關(guān)文獻(xiàn),不斷提高HPLC儀器制造和使用水平,為趕超國(guó)際先進(jìn)水平努力奮斗。建議大家認(rèn)真參考下述文獻(xiàn):
(1)李昌厚著,高效液相色譜儀器及其應(yīng)用,北京:科學(xué)出版社,2014
(2)李昌厚著,儀器學(xué)理論與實(shí)踐,北京:科學(xué)出版社,2008
(3)李昌厚著,紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)儀器及其應(yīng)用,北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010
(4)高效液相色譜(HPLC)儀器及其最新進(jìn)展和有關(guān)問(wèn)題(儀器信息網(wǎng)專題論壇)
致謝:本文寫作過(guò)程中,參閱了北京大學(xué)藥學(xué)院韓南銀教授、浙江大學(xué)郭偉強(qiáng)教授的有關(guān)學(xué)術(shù)報(bào)告,作者在此一并致謝??浦鷥x器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載亦有刪減,如有不妥請(qǐng)聯(lián)系本公,諒解。
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