采用反相色谱法分离弱酸(3≤pKa≤7)或弱碱(7≤pKa≤8)样品时,通过调节流动相的pH值,以抑制样品组分的解离,增加组分在固定相上的保留,并改善峰形的技术称为反相离子抑制技术。对于弱酸,流动相的pH值越小,组分的k值越大,当pH值远远小于弱酸的pKa值时,弱酸主要以分子形式存在;对弱碱,情况相反。分析弱酸样品时,通常在流动相中加入少量弱酸,常用50mmol/L磷酸盐缓冲液和1%醋酸溶液;分析弱碱样品时,通常在流动相中加入少量弱碱,常用50mmol/L磷酸盐缓冲液和30mmol/L三乙胺溶液。
注:流动相中加入有机胺可以减弱碱性溶质与残余硅醇基的强相互作用,减轻或消除峰拖尾现象。所以在这种情况下有机胺(如三乙胺)又称为减尾剂或除尾剂。 4.流动相的脱气
HPLC所用流动相必须预先脱气,否则容易在系统内逸出气泡,影响泵的工作。气泡还会影响柱的分离效率,影响检测器的灵敏度、基线稳定性,甚至使无法检测。(噪声增大,基线不稳,突然跳动)。此外,溶解在流动相中的氧还可能与样品、流动相甚至固定相(如烷基胺)反应。溶解气体还会引起溶剂pH的变化,对分离或分析结果带来误差。
溶解氧能与某些溶剂(如甲醇、四氢呋喃)形成有紫外吸收的络合物,此络合物会提高背景吸收(特别是在260nm以下),并导致检测灵敏度的轻微降低,但更重要的是,会在梯度淋洗时造成基线漂移或形成鬼峰(假峰)。在荧光检测中,溶解氧在一定条件下还会引起淬灭现象,特别是对芳香烃、脂肪醛、酮等。在某些情况下,荧光响应可降低达95%。在电化学检测中(特别是还原电化学法),氧的影响更大。
除去流动相中的溶解氧将大大提高UV检测器的性能,也将改善在一些荧光检测应用中的灵敏度。常用的脱气方法有:加热煮沸、抽真空、超声、吹氦等。对混合溶剂,若采用抽气或煮沸法,则需要考虑低沸点溶剂挥发造成的组成变化。超声脱气比较好,10~20分钟的超声处理对许多有机溶剂或有机溶剂/水混合液的脱气是足够了(一般500ml溶液需超声20~30min方可),此法不影响溶剂组成。超声时应注意避免溶剂瓶与超声槽底部或壁接触,以免玻璃瓶破裂,容器内液面不要高出水面太多。
离线(系统外)脱气法不能维持溶剂的脱气状态,在你停止脱气后,气体立即开始回到溶剂中。在1~4小时内,溶剂又将被环境气体所饱和。
在线(系统内)脱气法无此缺点。最常用的在线脱气法为鼓泡,即在色谱操作前和进行时,将惰性气体喷入溶剂中。严格来说,此方法不能将溶剂脱气,它只是用一种低溶解度的惰性气体(通常是氦)将空气替换出来。此外还有在线脱气机。
一般说来有机溶剂中的气体易脱除,而水溶液中的气体较顽固。在溶液中吹氦是相当有效的脱气方法,这种连续脱气法在电化学检测时经常使用。但氦气昂贵,难于普及。 5.流动相的滤过
所有溶剂使用前都必须经0.45µm(或0.22µm)滤过,以除去杂质微粒,色谱纯试剂也不例外(除非在标签上标明\已滤过\)。
用滤膜过滤时,特别要注意分清有机相(脂溶性)滤膜和水相(水溶性)滤膜。有机相滤膜一般用于过滤有机溶剂,过滤水溶液时流速低或滤不动。水相滤膜只能用于过滤水溶液,严禁用于有机溶剂,否则滤膜会被溶解!溶有滤膜的溶剂不得用于HPLC。对于混合流动相,可在混合前分别滤过,如需混合后滤过,首选有机相滤膜。现在已有混合型滤膜出售。 6.流动相的贮存
流动相一般贮存于玻璃、聚四氟乙烯或不锈钢容器内,不能贮存在塑料容器中。因许多有机溶剂如甲醇、乙酸等可浸出塑料表面的增塑剂,导致溶剂受污染。这种被污染的溶剂如用于HPLC系统,可能造成柱效降低。贮存容器一定要盖严,防止溶剂挥发引起组成变化,也防止氧和二氧化碳溶入流动相。
磷酸盐、乙酸盐缓冲液很易长霉,应尽量新鲜配制使用,不要贮存。如确需贮存,可在
冰箱内冷藏,并在3天内使用,用前应重新滤过。容器应定期清洗,特别是盛水、缓冲液和混合溶液的瓶子,以除去底部的杂质沉淀和可能生长的微生物。因甲醇有防腐作用,所以盛甲醇的瓶子无此现象。
7.卤代有机溶剂应特别注意的问题
卤代溶剂可能含有微量的酸性杂质,能与HPLC系统中的不锈钢反应。卤代溶剂与水的混合物比较容易分解,不能存放太久。卤代溶剂(如CCl4、CHCl3等)与各种醚类(如乙醚、二异丙醚、四氢呋喃等)混合后,可能会反应生成一些对不锈钢有较大腐蚀性的产物,这种混合流动相应尽量不采用,或新鲜配制。此外,卤代溶剂(如CH2Cl2)与一些反应性有机溶剂(如乙腈)混合静置时,还会产生结晶。总之,卤代溶剂最好新鲜配制使用。如果是和干燥的饱和烷烃混合,则不会产生类似问题。 8.HPLC用水
HPLC应用中要求超纯水,如检测器基线的校正和反相柱的洗脱。
进行HPLC、GC、电泳和荧光分析,或在涉及组织培养时,没有有机物污染是非常重要的。测高锰酸钾颜色保留时间的定性方法反应慢,对很低水平的有机物(对HPLC可能还是太高了)不够灵敏,特别是不能定量。总有机碳(TOC)分析仪(把有机物氧化成CO2,测游离的CO2)常用于I类(NCCLS)水中低浓度有机物的测定。 I类水标准: NCCLS ASTM
电阻率,MΩ·cm,25℃,最小 10.0 18.0 硅酸盐,mg/L,最大 0.05 0.003 微粒,µm滤器 0.22 0.2 微生物,CFU/ml 10 分三档
美国药典24版(2000年)要求TOC<0.5 mg/L(用标准蔗糖溶液1.19 mg/L),电导率在室温pH 6时≤2.4 µS/cm(即≥0.42 MΩ·cm)。HPLC级水增加吸收特性:在1cm池中,用超纯水作空白,在190nm、200nm和250~400nm的吸收度分别不得过0.01、0.01和0.05。增加不挥发物,≤3ppm(中国药典纯水≤10ppm)。 高压液相色谱HPLC培训教程(七) V.HPLC应用 一、样品测定
1.流动相比例调整:由于我国药品标准中没有规定柱的长度及填料的粒度,因此每次新开检新品种时几乎都须调整流动相(按经验,主峰一般应调至保留时间为6~15分钟为宜)。所以建议第一次检验时请少配流动相,以免浪费。弱电解质的流动相其重现性更不容易达到,请注意充分平衡柱。
2.样品配制:①溶剂;②容器:塑料容器常含有高沸点的增塑剂,可能释放到样品液中造成污染,而且还会吸留某些药物,引起分析误差。某些药物特别是碱性药物会被玻璃容器表面吸附,影响样品中药物的定量回收,因此必要时应将玻璃容器进行硅烷化处理。
3.记录时间:第一次测定时,应先将空白溶剂、对照品溶液及供试品溶液各进一针,并尽量收集较长时间的图谱(如30分钟以上),以便确定样品中被分析组分峰的位置、分离度、理论板数及是否还有杂质峰在较长时间内才洗脱出来,确定是否会影响主峰的测定。
4.进样量:药品标准中常标明注入10ml,而目前多数HPLC系统采用定量环(10ml、20ml和50ml),因此应注意进样量是否一致。(可改变样液浓度)
5.计算:由于有些对照品标示含量的方式与样品标示量不同,有些是复合盐、有些含水量不同、有些是盐基不同或有些是采用有效部位标示,检验时请注意。 6.仪器的使用:
①流动相滤过后,注意观察有无肉眼能看到的微粒、纤维。有请重新滤过。
②柱在线时,增加流速应以0.1ml/min的增量逐步进行,一般不超过1ml/min,反之亦然。否则会使柱床下塌,叉峰。柱不线时,要加快流速也需以每次0.5ml/min的速率递增上去(或下来),勿急升(降),以免泵损坏。
③安装柱时,请注意流向,接口处不要留有空隙。
④样品液请注意滤过(注射液可不需滤过)后进样,注意样品溶剂的挥发性。
⑤测定完毕请用水冲柱1小时,甲醇30分钟。如果第二天仍使用,可用水以低流速(0.1~0.3ml/min)冲洗过夜(注意水要够量),不须冲洗甲醇。另外需要特别注意的是:对于含碳量高、封尾充分的柱,应先用含5~10%甲醇的水冲洗,再用甲醇冲洗。 ⑥冲水的同时请用水充分冲洗柱头(如有自动清洗装置系统,则应更换水)。 二、方法研究
1.波长选择:首先在可见紫外分光光度计上测量样品液的吸收光谱,以选择合适的测量波长,如最灵敏的测量波长并避开其它物质的干扰。从紫外光谱中还可大体知道在HPLC中的响应值,如吸收度小于0.5时,HPLC测定的面积将会很小。 2.流动相选择:尽量采用不是弱电解质的甲醇-水流动相。
附件:高效液相色谱法(HPLC)复核细则 一、对起草单位的要求:
1.HPLC法用于药品的有关物质检查或含量测定时,需提供建立HPLC法的依据及参考文献。 2.应对建立的方法进行论证,按照中国药典2000年版二部凡例与附录收载的药品质量标准分析方法验证项下所列的要求进行试验。 3.建立方法时,应考虑下列事项: ①首选填料为十八烷基键合硅胶,并至少对两根不同品牌的色谱柱进行比较试验,其中一根为国产柱。
②流动相首选甲醇-水系统,应尽可能少用含有缓冲液的流动相,如为碱性药物,流动相的pH值应为7~8;如为酸性药物,流动相的pH值应为3~4。 ③尽可能选用流动相作为溶剂,如未能选用,应说明原因。 ④内标物应首选易得到的纯度较高的化学试剂或对照品,应与待测物质化学结构相似,理化性质接近,峰的响应值相当,以及分离度应大于1.5,另应考虑对照品的来源问题。 ⑤检测器首选UV检测器。
4.采用HPLC法进行有关物质检查时,如杂质峰的响应值与主成分峰的响应值相差太大,应首选自身对照法,而不宜选用面积归一化法。
5.HPLC法用于原料药的含量测定。如以内标法测定含量,应考虑内标物是否含有干扰供试品的杂质;如以外标法测定含量,对照品与供试品应各取样2份,对照晶溶液各进样3次,供试品溶液各进样2次,计算相对标准差(RSD应不得大于l.5%)。 二、对复核单位的要求:
1.按照起草单位提供的色谱条件与方法进行复核。
2.当HPLC法用于有关物质的检查时,应进行最低捡出量试验。
3.应考虑对同一样品分析结果的重现程度、方法的可行性,并作出评价。
高效液相色谱仪中反相HPLC柱子的清洁和再生反相色谱是迄今在高效液相色谱中应用最广泛的技术,主要是因为它适用于分析极大多数的非极性物质和很多的可离子化的及离子化合物。大多数用于反相色谱的固定相都是天然的疏水物质,因此,分析物是按照它们与固定相的疏水相互作用的大小来分离的,含有疏水的机制也能以同样的保留方式分离。 固定相上还有少数物质,如混合相(例如苯基-己基)、末端封闭和非末端封闭种类和极
性嵌入相-也存在于这些键合硅胶上。还有很多填料用于反相色谱,包括聚合物,聚合物表面涂上硅胶和氧化铝,无机-有机混合物,涂层氧化锆,和石墨化碳。不同种类的固定相有他们自己的优点和缺点。
反相色谱柱利用各种流动相和添加物可以有很多的应用。一些技术利用添加物可以改变或修饰填料的表面。有时候这些添加物有可能会污染键合相表面。
硅胶表面因为有着疏水键合相而有一些别的化学性质。残留的硅烷醇存在于所有的硅胶键合填料中。这些硅烷醇具有弱酸性,因此能与某些待分析物合基质成分,特别是碱性成分。因为硅烷醇的pKa值大约是4.5,离子化能在中性pH条件下发生因此与阳离子产生静电相互作用就有可能发生。较老的A型硅胶能容纳高浓度金属离子(有时候100ppm或更多),而这能使硅胶表面的酸性更大甚至能发生金属鳌合现象或清除一些化合物。残留硅烷醇在非末端封闭的硅胶合短链键合相如C2或C4上更让人烦恼。
使用者必须清楚他们所用的固定相表面特殊性质和可能的分析物-固定相表面的相互作用,这样当他们使用反相方法时才能考虑到可能的基质相互作用。例如,非常疏水的样品基质如玉米油,高芳香物质,和蜡能粘住固定相装填表面并且改变他们的性质。含有蛋白质物质的生物流体也能吸附在装填表面。尽管分析者想尽最大努力来保护HPLC柱子,某些分析物-基质污染能使固定相受到有害的影响。
当柱子被污染,它的色谱行为和没被污染的柱子会有些不同。被污染的柱子能产生反压问题。 被污染的反相柱子必须清洗和再生才能恢复原来的操作条件。这部分的\柱子观察\将讨论可行的方法使柱子回复原来的或差不多原来的状态。因为键合硅胶柱子是最受欢迎的,我重点讲述这种柱子。最后,我将讨论别的反相柱子的清洁步骤。
什么导致反相柱子污染产生?通常,样品中含有一些对分析者来说不感兴趣的东西。盐、脂质、含脂物质、腐质酸、疏水蛋白质和其它一些生物物质是一些可能在使用时与HPLC柱发生相互作用的物质。这些物质有比分析者的目标物或少或大的保留值。那些保留值较小的物质如盐类一般来说在空体积时就被冲出色谱柱。这些非目标产物的干扰能被检测器检测到而且能形成色谱峰,气泡,基线上移或者是负峰。如果样品成分在柱子中有很强的保留而且流动相溶液成分不足以把这些物质洗脱下来,多次上样后,这些吸附在柱子表面的物质通常就会积累在柱头。这些行为通常只有通过平行实验才能发现。有着中等保留值的样品能被缓慢洗出而且表现为宽峰,基线扰动,或者基线漂移。
有时候这些被吸附的样品成分累积到一定程度足以使他们开始形成新的固定相。分析物能与这些杂质作用形成一定的分离机理。保留时间会波动,拖尾会出现。如果足够的污染产生,柱子的反压能超过泵所能承受的最大压力,使柱子无法工作以及在堵塞处产生空体积。 清洗硅胶键合柱子
再生被污染HPLC柱子的关键是知道污染物的性质并且能找到适当的溶剂来去除。如果污染是因为重复进样时强保留物质的累积引起的,利用简单的步骤来除去这些污染物往往能恢复其色谱行为。有时候,经过多次操作以后的色谱柱用90~100%的溶剂B(双溶剂反相系统中较强的溶剂)冲洗20个体积可以清除污染物。(表2列举了不同规格的HPLC柱子的空体积,因此读者能方便地确定相应柱子冲洗的体积。)例如,柱子中残留的脂质就能用非水溶剂如甲醇、乙晴、四氢呋喃。如果你使用的是缓冲液系统,不要直接切换到强溶剂,突然转换到高浓度有机溶剂可能会使HPLC流动体系中的缓冲液沉淀,这样会导致更大的问题如柱头堵塞、管道堵塞、泵泄漏、活塞损伤或进样阀转轴失灵。应该先用无缓冲流动相(即把缓冲液换成水)。冲洗5~10个体积以后才更换强溶剂。
有时候,强溶剂也没法把残留在色谱柱上的污染物洗掉。那么更强的溶剂或者是一系列溶剂就有必要用来清洗柱子乐,如果污染物是非生物物质,使用者可以跳过一个或多个另外的有机溶剂去除污染物。溶剂与溶剂之间的组合有很多。到柱子厂家的网页上能找到推荐的
溶剂系统。
一般来说,所有的清洗方法都有类似的形式。所用的溶剂都是随溶剂强度增加,经常最后一个溶剂是非常疏水的(如醋酸乙酯甚至是烃),可以用来溶解非极性物质如脂质和油类。我们必须保证一系列溶剂中每个溶剂都能与下一个溶剂互混。清洗过程要结束时,必须借助一个中等强度能互混的溶剂而回到原始溶剂系统。例如,异丙醇是一个非常好的作为中间步骤的溶剂,因为它能与正己烷或二氯甲烷互溶又能与水相溶剂互溶。但是异丙醇粘度非常大,必须确保较低的流速以免使泵压过高。当然,如果使用紫外检测器的话,避免溶剂在紫外区域有吸收,要不然需使用大量的溶剂冲洗才能使基线平稳。
对于典型的硅胶键合柱来说如果没有缓冲溶液的话推荐使用以下溶剂系列: 100%甲醇 100%乙晴
75%乙晴-25%异丙醇 100%异丙醇 100%二氯甲烷 100%正己烷
用二氯甲烷或正己烷以后,由于溶剂相容性柱子必须用异丙醇冲洗后才能用原来的水相溶剂。每种溶剂至少冲洗10个柱体积。如250mm×4.6mmHPLC分析柱,分析者可以用1~2ml/min的流速来冲洗,要回复原来的溶剂体系,不需要每一步都冲洗,可以跳过中间步骤。中间步骤推荐使用异丙醇,然后用没有缓冲的流动相,最后回复起始流动相配置。四氢呋喃是另外一种比较受欢迎的去除污染的溶剂。如果使用者怀疑柱子被严重污染,可以二甲基亚砜(DMSO)或者二甲基甲酰铵和水按50:50的比例混合用低于0.5ml/min的流速流过色谱柱。成功再生反相柱子是一个非常耗时间的过程,溶剂冲洗可以利用梯度系统过夜操作还有一个问题是清洗过程中是否可以把HPLC柱子反过来。因为大多数强保留的污染物都会累积在柱头,把柱子反过来可以缩短污染物被冲出柱子的移动距离。考虑到装填柱子的稳定性,现在大多数HPLC柱子都是比普通操作压力大很多的高压装填的,因此他们的柱床应该不会受到反方向流速的影响。但是,如果头上的烧结比尾部的烧结孔径大的话。例如尾部烧结的孔径是2μm,他通常能够留住平均5μm孔径里的填料。有时侯厂家会让头部孔径较大以避免样品或流动相颗粒堵塞。如果这种孔径大于装填颗粒尺寸分布曲线的最小粒径时,有些填料能穿过这些缝隙而流出色谱柱,这样会导致空白出现。如果柱子有箭头标志建议的流动方向,我建议通过操作手册和说明书,厂家主页或者技术支持部门等确认是否可以把柱子反过来冲。无论你是否把柱子反方向,最好不要让溶剂通过检测器避免污染物和穿透缝隙的颗粒进入检测池,否则有可能引起污染。
清洗柱子频率主要看有多少强保留物质被打入色谱柱。因为反相柱有时候在分辨率消失或者鬼峰出现前能承受很大的污染,使用者经常会等到出现了异常情况才开始注意。然而,污染物过多的累积会导致清洗柱子的难度加大。所以,如果你知道经常用杂质较多的样品上样时,我建议你们有规律地清洗柱子,你越是频繁清洗柱子,就清洗起来就越不费劲。 清洗硅胶键合反相柱的蛋白质残余
如果是生物物质如血浆或血清等积累在反相色谱柱上,操作者必须采用不同的清洗程序。大部分情况下,纯有机溶剂如乙晴或甲醇不溶解多肽和蛋白质因此不能有效地清洗柱子。然而,有机溶剂和缓冲液、酸、离子对试剂等的混合物则能有效地溶解。一开始,先开始尝试用百分比含量高的高强度溶剂(溶剂B)冲洗一体积。Freiser和他的合作者发现重复变化三氟乙酸水溶液和三氟乙酸-丙醇之间梯度的高低可以再生被污染的反相柱子。Bhadwaj和Day认为在250mm×46mm的柱子中注入100μL的三氟乙醇就能起到效果。如果上述几个方法都不成功,Cunico和他的同事推荐了几种强溶剂和增溶剂来除去蛋白质(见表三)。在使