什么是UPLC?和UHPLC、HPLC有什么區(qū)別?
發(fā)布時間:
2023-10-26 15:51
來源:
HPLC
HPLC(High Performance Liquid Chromatography):
又稱“高壓液相色譜”、“高速液相色譜”等,液相色譜是色譜法的一個重要分支,以液體為流動相,采用高壓輸液系統(tǒng),將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動相泵入裝有固定相的色譜柱,在柱內各成分被分離后,進入檢測器進行檢測,從而實現(xiàn)對試樣的分析。該方法已成為化學、醫(yī)學、工業(yè)、農學、商檢和法檢等學科領域中重要的分離分析技術。
UPLC
UPLC(Ultra Performance Liquid Chromatography):
色譜理論認為提高色譜柱的效能(efficiency)就能增加儀器的解析度(resolution),而運用粒徑低于2μm的小顆粒無疑是增加效能的好方法。但減小固定相的粒度以增加色譜柱效能一直的色譜儀器科學的瓶頸,因為小顆粒不僅要求系統(tǒng)能承受高于目前極限壓力(比如9000psi),需要更小的系統(tǒng)體積(死體積),并且需要能適應可能只有幾秒峰寬的高速檢測器。UPLC具有超低擴散體積(小于15μL)可盡可能發(fā)揮亞2μm色譜柱性能。色譜工作者使用UPLC結合小顆粒色譜柱可以獲得更好的分離度,靈敏度,更快的分析速度。
UHPLC
UHPLC(Ultra-High Performance Liquid Chromatography):
UHPLC的誕生是UPLC 對色譜分離技術帶來的一系列變化之一。UHPLC在制造技術,擴散體積和耐受壓力方面進行了優(yōu)化,使之能夠匹配2.5~3.5μm顆粒度的柱子,大限度發(fā)揮色譜性能。采用顆粒更小的固相不僅可以實現(xiàn)更高的分辨率,同時還能縮短整體分析時間。
那么區(qū)分HPLC、UHPLC、UPLC的關鍵點就是分離性能。
HPLC vs UPLC
1、技術原理不同
(1)UPLC的原理:借助于HPLC(高效液相色譜)的理論及原理,涵蓋了小顆粒填料、非常低系統(tǒng)體積及快速檢測手段等全新技術,增加了分析的通量、靈敏度及色譜峰容量。
(2)HPLC的原理:以液體為流動相,采用高壓輸液系統(tǒng),將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動相泵入裝有固定相的色譜柱,在柱內各成分被分離后,進入檢測器進行檢測,從而實現(xiàn)對試樣的分析。
2、特點不同
(1)與傳統(tǒng)的HPLC相比,UPLC的速度、靈敏度及分離度分別是HPLC的9倍、3倍及1.7倍,它縮短了分析時間,同時減少了溶劑用量降低了分析成本。不過由于實驗過程中儀器內部壓力過大,也會產生相對應的問題。例如泵的使用壽命會相對降低,儀器的連接部位老化速度加快,包括單向閥等部位零件容易出現(xiàn)問題等。
(2)而HPLC,流動相為液體,流經(jīng)色譜柱時,受到的阻力較大,為了能迅速通過色譜柱,必須對載液加高壓;分析速度快、載液流速快,較經(jīng)典液體色譜法速度快得多,通常分析一個樣品在15~30分鐘,有些樣品甚至在5分鐘內即可完成,一般小于1小時;分離效能高,可選擇固定相和流動相以達到最佳分離效果,比工業(yè)精餾塔和氣相色譜的分離效能高出許多倍;靈敏度高,紫外檢測器可達0.01ng,進樣量在μL數(shù)量級;應用范圍廣,百分之七十以上的有機化合物可用高效液相色譜分析,特別是高沸點、大分子、強極性、熱穩(wěn)定性差化合物的分離分析,顯示出優(yōu)勢。
HPLC vs UHPLC
最主要的部分是色譜柱的粒徑。
HPLC如最常見的C18柱(5um,4.6mm * 250mm), 超高效液相色譜柱相對更小,如3.5um 3.0um,甚至更小,2.0um。由于粒徑小,固定相的表面積變大。例如,一個5um的支柱就像一條充滿石頭的河流,一條2.0um的支柱是一條充滿細沙的河流。通過這種方式,樣品分離得更快,節(jié)省了大量的流動相和時間。但儀器上的壓力會更高。
因此,超高效液相色譜(UHPC)的主要改進是提高其泵效率和組件耐壓性。如果將小柱置于正常液相中,則確定柱壓力將超過壓力上限并且界面將泄漏。如果高效液相色譜(HPLC)充分利用這種小粒徑色譜柱,則可以節(jié)省成本并獲得更好的結果。
三者的區(qū)別
用文字總結為三大標準:
HPLC高效液相色譜:擴散體積>30μL,最高耐壓<6,000 PSI的液相色譜系統(tǒng),最適宜色譜柱粒徑是5µm;
UHPLC超高效液相色譜:擴散體積15-30 µL,最高耐壓≥9,000 PSI的液相色譜系統(tǒng),最適宜色譜柱是粒徑粒2-3.5μm的實心核顆粒色譜柱;
UPLC:擴散體積<15 µL,最高耐壓≥15,000 PSI的液相色譜系統(tǒng),最適宜色譜柱粒徑是 <2µm。
至于上述各種類型色譜給用戶帶來的不同感受,大家可回顧和參考超高效液相色譜的好處:更高分離度、更高效率、更快速度、更省溶劑、更環(huán)保、更適合連接質譜等等。
小tips:學會正確維護UPLC
1、溶液的制備很關鍵
在色譜系統(tǒng)中,溶液是一個更重要的部分,那么UPLC中溶液的制備應該是怎樣的呢?
樣品溶液的制備
樣品的制備同樣是過濾和離心兩種方法。
過濾:根據(jù)樣品溶液的極性,選擇不同材質的0.22um濾膜過濾。
濾膜的選擇,要進行分析方法確證,濾膜的相容性實驗。
*此處強調一下,必須是0.22um,千萬不要用錯。
離心:采用高速離心的方式(大于10000轉/分鐘)。
離心的方法一般適用于過濾較困難的溶液,為了保護UPLC的系統(tǒng),離心完畢后建議再次進行過濾。
流動相的制備
所用有機相應是進口的色譜級別。使用的水應為超純水,MILLI-Q純水機生產的即可。
配制緩沖鹽溶液應該有效期的規(guī)定,根據(jù)各實驗室SOP規(guī)定。
所有的流動相用前必須使用0.22um的微孔濾膜過濾。
有很多同仁在平衡色譜柱時,因為使用的是甲醇/水或是乙腈/水系統(tǒng),因為不涉及到緩沖鹽溶液,經(jīng)常把過濾這一步省略,再次提醒大家:
UPLC系統(tǒng)使用的所有流動相均必須經(jīng)過0.22um的微孔濾膜過濾。
2、色譜柱的使用
若柱效不佳,將會浪費樣品分析時間,問題排查時間,更是浪費寶貴樣品。所以色譜柱的使用操作的規(guī)范性,直接決定UPLC的分析效率與數(shù)據(jù)可靠性。
首先,應與色譜柱的供應商溝通,充分了解色譜柱的性能,如反相柱、正相柱、氰基柱、親水柱、離子交換柱等。
再次,建立色譜柱的管理SOP,在SOP中規(guī)定色譜柱的登記、啟用、使用及報廢記錄,便于色譜柱整個生命周期的管理。
色譜柱的啟用
色譜柱包裝開啟后一定要閱讀說明書,關注說明書中的注意事項,如pH的適用范圍、流動相中能否采用水、平衡時的流速,保留溶劑等。
對于正相色譜柱來說,最重點的時注意初始流速一定要小,一般0.2ml/min。
反相柱就比較麻煩一點了,先用小流速0.2ml/min的甲醇沖洗2小時,再用10%甲醇沖洗2小時,最后過渡到檢品的流動相,流速由低逐步增加到目標流速。
柱子開始使用前,必須確認系統(tǒng)適用性測試是否滿足要求,主要關注理論板數(shù)、分離度、拖尾因子等關鍵分離參數(shù),驗收合格后才能使用。
色譜柱的清洗和保存
正相色譜柱進樣后一般無需刻意清洗,但是需要保存時,必須按照說明書要求選擇溶劑,以免長時間引起固定相干涸。反相色譜柱清洗過程:高水相等度洗脫保證緩沖鹽沖洗干凈后,梯度洗脫的方式過渡到純有機相,等度洗脫10~30柱體積,柱溫可適當提高2~5度,方法運行完及時關閉柱溫。
對于親水作用色譜柱:最后保存盡量避免使用純有機相,應包含少量的水,比如95%的乙腈。
色譜柱的使用
使用色譜柱,應輕拿輕放,安裝零死體積。
切忌由大流速變化引起的壓力變化對色譜柱造成機械損傷,應使用逐漸提高流速的方法達到目標流速。
建立色譜柱的使用記錄,記錄中體現(xiàn)出理論板數(shù)、分離度拖尾因子、柱壓、保留時間、流動相體系、保存溶劑等信息,一旦發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常,以便展開調查,避免偏差發(fā)生。
色譜柱使用過程中,應關注其柱壓、柱效,使用完畢后填寫“色譜使用記錄”。
色譜柱最好是專用,帶保護柱。并且使用過緩沖鹽的色譜柱最好不要用于新項目的方法開發(fā)。
低紫外區(qū)的檢測,為了避免“鬼峰”的出現(xiàn),可以使用捕集柱,色譜柱使用完畢后一定要按SOP及時清洗。
對于鬼峰捕集柱的使用,很多科研單位覺得不可行,不知道如何在標準中進行表達。其實在方法建立過程中,如果鬼峰無法避免,可以在“發(fā)展報告”中說明使用鬼峰捕集柱的理由,并在標準中如實描述,以便與廠家或是QC進行方法轉移。
有關親水性色譜柱,小編也有些提議:
以HILIK色譜柱為例,使用更少或是較弱的極性溶劑可以增加極性化合物的保留。
樣品溶解的溶液盡可能接近流動相條件的初始條件,然而,極性大的分析物經(jīng)常在有機溶液中存在溶解度較低的現(xiàn)象,可以先用水溶解樣品,再用乙腈/水溶液進行稀釋,需要平衡溶解度和峰形之間的關系,根據(jù)化合物性質,具體情況具體分析。
色譜柱的報廢要素
1.色譜柱堵塞,壓力升高1000psi。
2.色譜柱污染出現(xiàn)鬼峰、噪音增加、檢測限增大時。
3.填料塌陷或污染引起色譜圖前沿、拖尾、分叉時。
4.理論板數(shù)、分離度、拖尾因子按各檢品質量標準規(guī)定執(zhí)行,未規(guī)定的按各國藥典通則規(guī)定執(zhí)行,不符合上述規(guī)定時。