色譜柱使用壽命延長(zhǎng)的方法
色譜柱的使用壽命，除了與所分析的樣品和流動(dòng)相及使用頻率有關(guān)系外，最主要的是與日常的維護(hù)密切相關(guān)。為延長(zhǎng)色譜柱的使用壽命，維護(hù)您的利益，請(qǐng)仔細(xì)閱讀此部分。
色譜柱的使用壽命主要是柱效和柱壓兩個(gè)指標(biāo)來衡量，如果一支色譜柱柱效太低或柱壓太高，通常被認(rèn)為該色譜柱已經(jīng)結(jié)束。因此，延長(zhǎng)色譜柱使用壽命的關(guān)鍵是，消除引起柱效下降和柱壓升高的因素。以下是色譜柱的日常維護(hù)方法：
一、流動(dòng)相的PH應(yīng)在使用的范圍內(nèi)
色譜柱除反相氰基柱PH1.5-9.0外，其反相色譜柱的PH范圍均為1.5-10，由于填料中存在Si-C和Si-O鍵，流動(dòng)相超過其PH范圍將會(huì)導(dǎo)致硅膠基質(zhì)流失和鍵合相碳鏈斷裂，使柱效下降，使用壽命變短。由于流動(dòng)相的PH 控制不當(dāng)而對(duì)色譜柱造成的損害，通常很難使色譜柱恢復(fù)，因此必須認(rèn)真對(duì)待，嚴(yán)格控制流動(dòng)相的PH值。
二、去除樣品和流動(dòng)相中的固體顆粒
樣品和流動(dòng)相中含有的固體顆粒物質(zhì)會(huì)堵塞色譜柱篩板，篩板被堵住不僅會(huì)引起柱壓的升高，而且也會(huì)引起柱效下降，因?yàn)楹Y板的堵塞會(huì)引起液流不均，導(dǎo)致色譜峰型拖尾、變寬，從而使柱效下降。因此，建議使用超純水和色譜純?cè)噭?，在分析樣品前?duì)樣品進(jìn)行針筒過濾，流動(dòng)相過0.45μm濾膜。
三、使用保護(hù)柱或在線過濾器
樣品和流動(dòng)相經(jīng)過濾后并不能完全消除固體顆粒物質(zhì)，因?yàn)楸玫哪p、密封圈和管路的老化也會(huì)產(chǎn)生固體顆粒物質(zhì)，這些固體顆粒被流動(dòng)相帶入色譜柱，堵塞篩板，導(dǎo)致柱壓升高、柱效下降。保護(hù)柱和在線過濾器上都有篩板，其孔徑與色譜柱孔徑相同，因此可以阻止固體顆粒物質(zhì)到達(dá)色譜柱，有效防止色譜柱篩板的堵塞。由于柱壓升高在分析故障中占很大 比例，因此，除對(duì)樣品和流動(dòng)相進(jìn)行過濾外，建議您在色譜柱進(jìn)樣端加上保護(hù)柱或在線過濾器。
如果確認(rèn)色譜柱柱壓升高是由于進(jìn)樣端篩板被堵引起的，可選擇以下方式進(jìn)行補(bǔ)救：
1、先在色譜柱前加上保護(hù)柱或在線過濾器，然后用甲醇、水=20/80ml/min反向沖色譜柱180min。
2、先在色譜柱進(jìn)樣端加上保護(hù)柱或在線過濾器，然后反向使用。
四、正確使用緩沖鹽
緩沖鹽通常易溶于水，難溶于有機(jī)溶劑，因此緩沖鹽使用不當(dāng)會(huì)使其析出，堵塞填料基質(zhì)上的微孔和顆粒間的空隙，使填料板結(jié)，柱壓上升；同時(shí)阻礙了基質(zhì)上鍵合的碳鏈自由舒展，使色譜柱的保留能力下降，柱效降低。緩沖鹽析出后，去除非常困難，因此，正確的使用緩沖鹽對(duì)延長(zhǎng)色譜柱使用壽命非常重要。
正確使用緩沖液的目的是防止緩沖鹽析出，因此正確使用緩沖鹽的方法可歸結(jié)為一句話：使用前要過濾，使用后要沖洗。具體方法如下：
1、等度條件：使用緩沖鹽前和使用后需用過渡流動(dòng)相以1.0ml/min流速?zèng)_洗60min；使用后去除緩沖鹽的另一個(gè)方法是用過渡流動(dòng)相以0.2ml/min流速?zèng)_洗色譜柱過夜。
2、梯度條件：用含有緩沖鹽的流動(dòng)相跑梯度之前，用與初始流動(dòng)相組成相同的過渡流動(dòng)相以1.0ml/min流速?zèng)_洗60min，再用該過渡流動(dòng)相以1.0ml/min沖洗色譜柱120min。含緩沖鹽流動(dòng)相的梯度設(shè)定應(yīng)盡量平緩，以避免梯度過程中緩沖鹽析出。
注意：過渡流動(dòng)相是指有機(jī)相和水相的組成與分析流動(dòng)相相同，區(qū)別只是過渡流動(dòng)相不含緩沖鹽。
3、緩沖鹽析出的補(bǔ)救方法：
1）方案1：用甲醇/20/80以1.0ml/min流速35攝氏度條件下反向沖洗色譜柱120min
2）方案2：用甲醇/水=20/80以0.2ml/min流速反向沖洗色譜柱過夜。
五、防止強(qiáng)保留物質(zhì)在色譜柱上存留
強(qiáng)保留物質(zhì)和大分子化合物在色譜柱中累積，對(duì)樣品中的化合物產(chǎn)生額外的保留行為，不僅引起峰型變寬、拖尾，使柱效下降，同時(shí)也會(huì)引起保留時(shí)間的變化，累積到一定程度時(shí)還會(huì)導(dǎo)致柱壓升高。由于強(qiáng)保留物質(zhì)和大分子化合物對(duì)色譜分離的影響是一個(gè)累積效應(yīng)，需要一定的時(shí)間才會(huì)體現(xiàn)出來，但對(duì)許多藥品特別是復(fù)雜樣品而言，很難判斷其是否是含有強(qiáng)保留物質(zhì)，因此要防止強(qiáng)保留物質(zhì)的累積，需要在每天的日常維護(hù)中用純甲醇清洗色譜柱。
清洗方法：
1、未使用緩沖鹽：每天分析完成后，先用上述方法除去緩沖鹽，然后再用甲醇或反向沖洗色譜柱60min。
2、使用過緩沖鹽：分析完成后，先用上述方法除去緩沖鹽，然后在用純甲醇或乙氰反向沖洗色譜柱60min
3、補(bǔ)救方法：
水——乙氰——（或異丙醇）——乙氰——水
每一步以1.0ml/min流速反向沖洗色譜柱60min。
C18色譜柱的選用、保養(yǎng)與維修
據(jù)統(tǒng)計(jì)，近80%的有機(jī)物及無機(jī)物可以用高效液相色譜法進(jìn)行分離，其中反相色譜中的C18色譜柱是高效液相色譜中最為常用的一類色譜柱。下面就C18色譜柱的選用、保養(yǎng)與維修作一介紹。
1、C18色譜柱的選用
C18的選用主要考慮2個(gè)問題，即柱填料和柱規(guī)格對(duì)色譜柱的影響。
1.1 C18柱的填料對(duì)色譜柱的影響 柱填料的物理性能對(duì)填料色譜行為有重要影響。填料主要的物理性能包括如下：顆粒度、孔徑、孔體積、鍵合相化學(xué)、含碳量及烷基化處理。
(1)顆粒度是指柱填料的顆粒直徑的大小。實(shí)際上色譜柱上所標(biāo)的粒徑是一個(gè)平均值。如粒徑“5μm”并不是柱中填料所有的顆粒直徑都是5μm，實(shí)際上有一個(gè)顆粒分布度。這種分布度對(duì)柱反壓及柱效有重要作用。一般來說，平均顆粒度越小，顆粒分布度越小，色譜柱效越高，反壓亦越高。目前C18柱填料粒徑在4～10μm之間。
(2)孔徑是指填料顆粒間的孔間隙。一般所說的孔徑是指填料的平均孔徑。球形填料裝柱后平均孔徑分布比較窄，柱床結(jié)構(gòu)均勻，柱效高，重現(xiàn)性好；無定形填料平均孔徑分布較寬，柱床結(jié)構(gòu)不均勻，流動(dòng)相線性速度不均勻，譜帶擴(kuò)寬。平均孔徑的大小對(duì)分離大分子化合物有較大的影響，在分離含有較大分子的樣品時(shí)可能會(huì)有分子排阻效應(yīng)，或產(chǎn)生吸附效應(yīng)從而影響定量的回收率及準(zhǔn)確度。因而在用反相色譜分離諸如蛋白或多肽樣品時(shí)應(yīng)考慮選用大孔徑(如30 nm)的反相柱填料?？左w積作為硅膠多孔性的參數(shù)，在分離分析較大分子化合物時(shí)可作參考，選用較大孔體積的反相柱填料。
(3)化學(xué)鍵合相填料在高效液相色譜法中占有極重要的地位。它可以鍵合極性較大的有機(jī)基團(tuán)，采用極性較小的溶劑作流動(dòng)相。亦可鍵合極性較小的有機(jī)基團(tuán)，選用極性較大的溶劑作流動(dòng)相。C18色譜柱是以硅烷化鍵合型(Si-O-Si-C)存在的，這類鍵合反應(yīng)目前應(yīng)用最為普遍。如以十八烷基與全多孔型硅膠M-Porasil-C18反應(yīng)生成烷基化學(xué)鍵合相，商品名為M-Bondapak-C18。
(4)碳含量即填料中的含碳量。傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)是將填料加熱到碳?xì)滏I斷裂，然后通過測(cè)定損失的重量或形成的二氧化碳來計(jì)算碳含量。可以通過增加碳鍵的長(zhǎng)度或增加鍵合密度來增加碳含量。碳含量增加，柱子的保留值增加。鍵合相的色譜行為與鍵合密度有關(guān)，也與硅膠的密度及填料的表面積有關(guān)，填料的密度越高，填柱所需的硅膠量越多，柱子的含碳量也越高。如果用2種不同密度相同碳含量的填料填充柱子，其保留行為將明顯不同。因此，單獨(dú)以碳含量來預(yù)測(cè)色譜行為是不夠的。
(5)C18硅烷化試劑是一個(gè)大于2 nm大分子，因此會(huì)與已鍵合在相鄰的硅醇基上的C18硅烷化試劑產(chǎn)生嚴(yán)重的立體位阻。其結(jié)果導(dǎo)致在硅膠表面有大量的殘留硅醇基沒有與硅烷化試劑反應(yīng)，這些極性的硅醇基在一定色譜條件下會(huì)與堿性化合物相互作用引起峰形拖尾，從而可影響定量分析結(jié)果。這些問題在一定程度上可以通過烷基化處理加以克服。烷基化處理是在鍵合相上完成的獨(dú)立反應(yīng)，以減少在硅膠表面的硅醇基。烷基化處理采用小分子的試劑，其空間位阻遠(yuǎn)小于C18基團(tuán)。大多數(shù)固定相僅有30%可覆蓋的鍵合位置。據(jù)報(bào)道，通過某些極活躍的化學(xué)試劑及特殊的反應(yīng)條件，最高的覆蓋量可達(dá)50%。很好地了解硅膠鍵合相的物理特性將有助于在高效液相色譜的反應(yīng)中選擇合適的色譜柱。表面上看C18柱雖然化學(xué)官能團(tuán)相同，而實(shí)際上不同品牌的C18柱性能可能有很大差別，從而產(chǎn)生不同的分離結(jié)果。
1.2 C18柱的規(guī)格對(duì)色譜柱的影響 柱填料的選擇關(guān)系到色譜分離的可能性，而柱規(guī)格的選擇直接影響分析速度、分離能力、檢測(cè)能力及每次分析的溶劑消耗等。柱規(guī)格包括兩方面：柱內(nèi)徑和柱長(zhǎng)度。柱內(nèi)徑，分析型一般為2～6 mm,制備型20 mm，大者可達(dá)80 mm；柱長(zhǎng)度，分析型5～30 cm，制備型15～50 cm。一般來說，柱內(nèi)徑不影響分離度與分析時(shí)間的關(guān)系。今天，柱技術(shù)已發(fā)展到不同柱內(nèi)徑的柱子能夠具有相同的性能。不同內(nèi)徑的柱子又各具特點(diǎn)，對(duì)相同的分析時(shí)間和分離度來說，內(nèi)徑大的柱子比內(nèi)徑小的柱子多消耗溶劑。另一方面，較小內(nèi)徑的柱子對(duì)相同的檢測(cè)信號(hào)來說所需樣品量亦較少。因此，在樣品量有限時(shí)，可使用小內(nèi)徑柱。柱長(zhǎng)度增加雖可改善分離效果，但阻力也隨之增加，必須提高入口壓力。柱壓是同時(shí)影響增加分離度和減少分析時(shí)間的主要障礙。分離度、分析時(shí)間及柱壓三者相互制約，選擇好其中兩者，則第3個(gè)因素也就選好了。長(zhǎng)柱可以給出高分離度，短柱可提供快速分離，我們可以根據(jù)樣品情況去選用合適的色譜柱。
1.3 C18柱選用的基本原則 (1)選用經(jīng)過烷基化處理封口的填料可防止堿性化合物的拖尾現(xiàn)象。(2)選用含碳量高的柱子，增加保留值。(3)選用較短的柱子(如15 cm，7.5 cm)。(4)選用小顆粒度的填料。(5)對(duì)分子量大的組分選用大孔徑填料的柱子。
2、C18色譜柱的日常使用與保養(yǎng)
在日常分離分析工作中，色譜柱使用是否得當(dāng)，直接影響色譜柱的壽命。下面介紹C18柱在日常使用過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。
(1)柱子在裝卸、更換時(shí)，動(dòng)作要輕，接頭擰緊要適度。必須防止較強(qiáng)的機(jī)械振動(dòng)，以免柱床產(chǎn)生空隙。
(2)如果儀器用來做常規(guī)分析，樣品種類有限，但分析次數(shù)多，則不妨為每一類常規(guī)分析配置1根專用柱，這樣有助于延長(zhǎng)柱子的壽命。
(3)如使用柱溫控制裝置時(shí)，應(yīng)注意在通入流動(dòng)相后才能升溫。
(4)流動(dòng)相使用前需進(jìn)行脫氣處理，以免降低柱效和影響檢測(cè)等。樣品溶液需經(jīng)適當(dāng)?shù)那疤幚砑斑^濾，以減少柱污染和堵塞。
(5)在更換流動(dòng)相種類時(shí)，應(yīng)注意溶劑的互溶性，防止發(fā)生鹽析現(xiàn)象。
(6)柱子的實(shí)際操作壓力應(yīng)低于填裝時(shí)的最高壓力，最好在最高壓力一半以下。一般不超過20 593.965～29 419.95 kPa。在低壓力(≤14 709.975 kPa)的范圍使用，可使柱保持長(zhǎng)時(shí)期的高柱效。
(7)C18色譜柱屬非極性鍵合相色譜柱，流動(dòng)相的pH值應(yīng)嚴(yán)格控制在2～7之間，以免損壞柱子。
(8)在完成分離分析工作之后，不應(yīng)立即停機(jī)，需及時(shí)對(duì)色譜分析系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，一般0.5 h以上，以除去色譜柱內(nèi)的雜質(zhì)。
(9)如果流動(dòng)相中有鹽類，首先用水充分清洗。如果是胺類(如三甲胺類或四丁基胺類)添加到流動(dòng)相中，要用50%甲醇和0.05%磷酸溶液混合溶劑沖洗，不要只用水沖洗。
(10)C18一般用100%甲醇作為保存溶劑，以防柱子干裂而損壞。嚴(yán)禁水或緩沖溶液長(zhǎng)時(shí)間在色譜流路中保留。
(11)選用合適的C18保護(hù)柱，以保護(hù)分析柱免受雜質(zhì)顆粒及不可逆吸附的干擾物的影響。保護(hù)柱內(nèi)裝填料顆粒度應(yīng)與分析柱填料的顆粒度盡量一致。
(12)柱的保存期不宜太長(zhǎng)。短期不用的C18柱，用甲醇沖洗30～60 min，然后將柱兩端密封。較長(zhǎng)期不用的柱子，一是采取定期沖洗，再密封的方法；二是在沖洗后，柱兩端各裝1只有一定容量的灌滿甲醇的容器(只裝一端也可)，以補(bǔ)充在較長(zhǎng)存放期間柱內(nèi)溶劑的蒸發(fā)。
3、C18色譜柱的維修
色譜柱在日常使用過程中，盡管保護(hù)嚴(yán)格，樣品和流動(dòng)相盡管經(jīng)過前處理，但經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用，仍然難以完全避免柱子受到污染，固定相流失、板結(jié)、柱床塌陷以及柱效下降等。有些可以通過維修，使部分柱效恢復(fù)。
3.1 柱污染再生技術(shù) 色譜柱污染后，可以用合適的溶劑沖洗，使柱效再生。C18柱常規(guī)的再生洗滌方法是：分別用甲醇、甲醇/水各60 mL依次通過色譜柱，再用100%甲醇60 mL平衡色譜柱后封存，柱效將恢復(fù)正常。必要時(shí)，根據(jù)柱污染性質(zhì)(如有機(jī)污染、鹽類污染等)，采用0.05 mol/L H2SO4、0.5 mol/L H3PO4或0.1 mol/L EDTA鈉鹽沖洗，然后再用水沖洗，最后用100%甲醇平衡色譜柱后封存。對(duì)于嚴(yán)重污染的C18柱，可采用水、甲醇、乙烷依次沖洗后，按順序倒過來再?zèng)_洗1次，每次所用溶劑60 mL，不接檢測(cè)器，最后用100%甲醇平衡色譜柱封存。
3.2 柱污染的修復(fù) 在柱污染再生無效或已知柱污染嚴(yán)重時(shí)，可以采用柱修補(bǔ)的方法解決，但柱污染深度不宜超過5 mm。方法是將特制小鏟將污染部分挖去，再用與柱填料相同的固定相與流動(dòng)相混合制成漿狀，然后將漿狀固定相仔細(xì)補(bǔ)入被挖去的部分(盡量使后填補(bǔ)的固定相接近原裝的緊密程度)，修平端面即可。修好的柱子如果柱頭兩端的篩板的孔徑是一致的，可將柱子顛倒過來使用一般時(shí)間，目的是借助流動(dòng)相沖洗作用，恢復(fù)柱床緊密程度。
3.3 柱塌陷的修復(fù) 柱塌陷的原因很多。對(duì)于塌陷不太嚴(yán)重時(shí)，如果柱頭兩端的篩板孔徑是一致的，可將柱顛倒使用一般時(shí)間，即可恢復(fù)性能。當(dāng)塌陷嚴(yán)重(5 mm左右)時(shí)，可采用柱污染的修復(fù)方法修補(bǔ)即可。
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