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色譜柱規范化管理和保養的經驗

  來源:現代科學儀器|http://www.moizfe.live2017-02-16點擊:2812
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 高效液相色譜法是20世紀70年代急劇發展起來的一項高效、快速的分離、分析技術。液相色譜法是指流動相為液相的色譜技術,在經典的液相色譜法基礎上,引入氣相色譜法理論,在技術上采用高壓泵、高效固定相和高靈敏度檢測器,實現了分析速度快、分析效率高和操作自動化,它具有高壓、高速、高效、高靈敏度等特點。它是用高壓輸液泵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,經進樣閥注入供試品,由流動相帶入柱內,在柱內各成分被分離后依次進入檢測器,色譜信號由記錄儀、積分儀或色譜工作站記錄。
高效色譜柱是高效液相色譜的心臟,在高效液相色譜儀的使用中,保持色譜柱的柱效、容量和滲透特性,延長柱子的使用壽命非常重要。色譜柱使用時間后就會出現柱壓升高、柱效降低、峰形畸變和分離度降低、保留時間改變等變化,如不采取措施,將會縮短色譜柱的使用壽命,影響工作效率,并造成一定的經濟損失。因此,有必要加強和規范色譜柱的管理,從而延長
色譜柱的使用壽命。本文從影響色譜柱使用壽命的幾個因素出發,從管理的角度,探討色譜柱的維護與保養。 
1 色譜柱的類型
常用的色譜柱填充劑有硅膠和化學鍵合硅膠、離子交換樹脂、凝膠或玻璃微球等填充劑。在化學鍵合硅膠中以十六烷基硅烷鍵合硅膠最常用,辛基硅烷鍵合硅膠次之,氰基或氨基鍵合硅膠也有使用。近年來,由于蛋白質等生物大分子物質分離提純技術的飛速發展,離子交換色譜柱、凝膠色譜柱的應用也越來越廣。

2 影響色譜柱使用壽命的因素
2.1 流動相

在以水溶液為流動相時,水溶液中的微生物例如細菌容易生長,當用水溶液或有機酸緩沖液保護柱子時,一些霉菌可能在色譜柱中滋生,堵塞固定相顆粒間的空隙。由于濕法填充技術的問世,目前普遍使用的色譜柱填料直徑一般都小于10um,流動相中的顆粒雜質很容易先沉積在柱頭然后慢慢堵塞柱子。流動相的pH值對色譜柱也有影響,特別是對化學鍵合硅膠填料,水溶液的pH最適范圍在2~7.5之間,當pH>8時,硅膠會釋出生成絮狀物堵塞柱子,且難以復原,柱效很快降低,甚至完全失效。當在緩沖液中加入有機溶劑例如甲醇或乙腈時,鹽類的溶解度下降,會析出鹽沉淀,堵塞柱子。同時流動相中的有機溶劑和鹽會腐蝕色譜柱頭的篩板,產生柱頭凹陷。流動相的極性對柱子也有一定影響,對于硅膠柱,甲醇、水、冰乙酸等極性較大物質會破壞填料,反之,對于化學鍵合硅膠,極性小的物質如正丁醇、二氯甲烷等也起同樣的作用。堿性溶液會破壞陽離子交換樹脂色譜柱,而酸性溶液容易損壞陰離子交換樹脂柱。
2.2 樣品和固定相

如果有少量或微量的樣品不能夠溶解在流動相中,在通過固定相會堵塞柱子。樣品中的顆粒雜質也會堵塞柱子。樣品組分例如糖、蛋白質等通過柱子時會產生不可逆吸附,這樣固定相的活性點被覆蓋。樣品組分還會與固定相產生反應,尤其是對于氨基柱的影響較為嚴重,因為氨基易與酐、酮形成希夫(Schiff)縮合而減少活性點,使保留時間縮短。色譜柱鍵合相基團脫落、固定相分解和活性基團變性以及會影響柱效和保留時間的顯著改變。大多數鍵合相都是通過硅氧硅鍵(Si-O-Si)連接在硅基質上,形成帶有有機基團的固定相Si-O-Si-R(R為CnH2n+1),硅氧硅鍵可能在水溶液中水解而斷裂,使鍵合基團脫落。

3 高效液相色譜柱的管理
3.1 色譜柱的管理

制定色譜柱管理的標準操作規程并嚴格執行。每一根新購進的色譜柱必須造冊登記,內容包括:生產公司、品名、型號、規格、購進時間、啟用時間、單價、柱內保護溶液等。色譜柱分類存放,硅膠柱、化學鍵合硅膠柱、氰基或氨基柱、離子交換樹脂柱、凝膠柱各用一個色譜柱盒,盒上貼上標簽,注明類別。隨柱說明書裝入密實袋附在登記本上。每啟用一根色譜柱,在色譜柱上貼上標簽,注明啟用日期。每根柱子每兩個月保養一次,特別是對于一些使用頻率少的柱子,因為放置時間長,容易干柱,每一次做好保養記錄。對于確已失效的柱子,做好停用記錄,不能隨意丟棄,專門存放,如果現用的柱子的填料需要填補,可以用存放的柱子的填料。在從事生產的單位的質檢部門,對于使用時間較長柱效降低的柱子,可把它用于檢測產品的中間體。
3.2 色譜柱的保養

色譜柱使用一段時間后,常遇到柱子被污染,柱效會有一定程度的下降,采用適當的方法對色譜柱進行保護,可以延長色譜柱的使用壽命。

樣品和流動相的處理:溶解的樣品進樣前用濾膜過濾,以除去不溶物。如果必要,需進行樣品的預處理。流動相中如有不純物質將影響柱效,所以溶劑盡量使用色譜級別的,至少是分析純級別,流動相使用前用微孔薄膜過濾。在流動相的輸液管前安裝過濾器。過濾器定期用甲醇超聲清洗,如果效果不好,可用10%的稀硝酸浸泡清洗。對于堵塞嚴重的過濾器,可在火焰上灼燒后再清洗。
保護柱(預柱)的使用:對于較昂貴的色譜柱,可以在柱前加一保護柱,防止樣品中雜質污染分析柱,對于制備柱,因其進樣量大,使用保護柱尤為重要。

常規處理:硅膠、氧化鋁、極性鍵合相色譜柱每一次用完后用低流速長時間的二氯甲烷或正己烷等溶劑沖洗;鍵合相硅膠色譜柱、離子交換色譜柱和凝膠色譜柱先用蒸餾水沖洗,再用甲醇沖洗,然后用甲醇與蒸餾水以一定比例混合的溶液沖洗后過夜。

對于已使用一段時間后柱效下降的色譜柱可按以下方法進行再生。再生處理包括活化(右→左)和凈化(左→右)兩種。硅膠、氧化鋁、極性鍵合相色譜柱按下列順序沖洗:三甲基戊烷或己烷←→三氯乙烷←→乙酸乙脂←→丙酮←→乙醇←→水。鍵合相硅膠柱:蒸餾水←→甲醇(沖洗過程中可加入少量二甲基甲酰胺)。離子交換樹脂柱:高濃度的NaCl溶液(1-2molL的NaCl溶液)可使大部分樹脂再生,油脂等少數與樹脂緊密結合的物質可用低濃度堿溶液(如0.1molL的NaOH溶液)沖洗,酸性有機物吸附在固定相的用低pH緩沖液沖洗,堿性有機物用高pH緩沖液沖洗,然后再用蒸餾水←→甲醇←→二氯甲烷←→甲醇←→蒸餾水沖洗。凝膠色譜柱:由于凝膠色譜柱是根據被分離物質的分子量大小而分離物質,通常用稀的氫氧化鈉或非離子型去垢劑(0.2%-1%NP-40或Lubrol)沖洗可除去大部分的結合物質,如果一些污染物仍然不能清除時,用24%或30%乙腈沖洗過夜可除去疏水蛋白,用30%-50%乙酸可除去親水蛋白,用蛋白水解酶處理可分解凝膠中剩余的痕量胃蛋白酶,然后再用蒸餾水←→甲醇←→蒸餾水沖洗。

已污染的色譜柱的處理:因保留強的物質污染,流動相或樣品中不溶物沉積于柱頭,可用下列方法洗滌:去除脂類可用四氫呋喃、乙腈或甲醇洗滌;去除蛋白質可用乙腈、丙醇和1%三氯乙酸進行梯度洗脫;一些高疏水性化合物可用乙腈或甲醇洗脫,同時反復注入100-200ml的四氫呋喃。

柱頭處理:對于柱頭堵塞污染嚴重的情況而且用溶劑沖洗無效的色譜柱,只有打開柱子去除柱頂的填料重裝:先拆下不銹鋼燒結過濾器,檢查柱床,常見凹陷或受污染的帶色填料,剔去不規則床層和帶色填料,使柱床顯白色并完全水平,再用甲醇作糊狀填料勻漿液,將糊狀填料勻漿液滴在柱上靠重力從勻漿液中排出甲醇液,重復直到填料水平。
柱子的貯存:首先柱子必須清洗干凈后才能貯存,柱子不能貯存在水或水性溶劑中,否則會引起微生物的滋生。極性色譜柱可用適當溶劑如二氯甲烷沖洗;鍵合相色譜柱用甲醇沖洗;陰離子交換色譜柱用0.002%洗必泰(雙氯苯雙胍己烷)的緩沖液沖洗,陽離子交換色譜柱用0.005%硫柳汞緩沖液沖洗;凝膠色譜柱用。

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