藥物分析輔導:色譜柱預防性保護與柱壽命的延長

通常,一根色譜柱在分析數千個樣品之後性能仍然保持良好,但也有的柱僅分析不多的樣品後幾乎就報廢了。影響柱壽命和其它問題的因素很多,而有些因素是操作者很難控制的,如果被分析的樣品(如分析生物樣品),怎么淨化樣品也是“髒”的,好於色譜柱的影響是非常大的。然而採取下列措施後,在多數情況下總能夠人為地減少柱上故障,達到延長柱壽命的目的。 

1.加流路過濾器和保護柱 
 流路過濾器緊靠進樣閥後面,位於分析柱前。0.5μm燒結不鏽鋼片夾在死體積很小的套子中,擋住來源於樣品和進樣閥墊圈的微粒入柱。因為每個樣品都過濾既費事又帶來誤差,樣品量少過濾更困難,因此流路上裝過濾器是比較省事的辦法。也可以在流路加上保護柱,放在流路過濾器和分析柱之間,或者代替流路過濾器。保護柱的使命是收集阻塞柱進口的來自樣品的化學“垃圾”。這程垃圾最終隱藏低柱效能。保護柱應該是小體積,用分析柱的同種填料填裝。保護柱使用得當,對分離無影響,好像未裝保護柱一樣。有些廠商的商品將保護柱都是用短柱、不超過3cm長,內徑2~3mm,用較大粒度的填粒(15~20μm)乾法填裝,會使分析柱的效能有所降低。 

2.避免高壓衝擊 
一般色譜柱都能經得起高壓,但經不起突然變化的高壓衝擊。引起高壓突然衝擊,主要是因樣品閥的緩慢轉動、泵起動快,柱切換操作等。等面已討論過,轉動六通進樣閥時從泵到柱的液流會瞬時切斷。在閥的泵側壓力升高,在閥的柱側壓力降低(變化超過20%)。閥轉到底後壓力突然衝擊一下恢復正常,手動進樣閥的變化不大,自動進樣閥比較慢,可能造成壓力衝擊,可用氦氣代替空氣驅動進樣閥。因氨壓縮係數小。另外泵起動不應過快,可分步操作。如用3ml/min流速,先從1ml/min到2ml/min,然後再3ml/min,每個間隔應大於20s。 
柱切換技術的套用也很廣泛,切換過程中在色譜柱的入口處壓力在零到很大數字之間變化,會很快使柱報廢。 

3.分離條件 
多數色譜柱有很寬的試驗條件範圍,但具體套用又受到限制,主要是ph值、柱溫和流動相的選擇。 
 矽膠為基質的鍵合相要求ph在2.5~7之間,極端ph的流動相能“溶解”矽膠,使鍵合相流失。結果非鹼性組分峰變寬。如果一定要用高或低ph的流動相,可加預柱(飽和柱)。預柱裝在泵和進樣閥之間,用分析柱相同的填料填裝,或者用普通矽膠。矽膠飽和了流動相。減少了分析柱填料的損失。預柱不要求柱效高,用價格低的一般矽膠疏鬆地填裝,按期檢查矽膠的溶解情況。用預柱也有不利的影響。即新流動相難以平衡,保留時間不穩定或穩定慢。使用了預柱一定要加流路過濾器,以防止矽膠微粒引起的麻煩。 
以矽膠為基質的柱和陰離子交換柱超過60℃後,會增加對流動相中化學物質的吸附。在高溫下用小顆粒柱引起柱床塌陷,降低柱效,改變峰形。在4℃以上使用3μm柱,70℃以上使用5μm柱,會使n值降低50%。 
有些流動相中的溶劑不能用於某些柱,如小顆粒的聚苯乙烯填料不能用於非水的排阻色譜。另一方面,有些柱與某些溶劑(如四氫呋喃)一旦達到平衡,不要隨意改用其它溶劑。有關這些特殊填料,可以參見有關資料。 
水溶性流動相會引起微生物生長而造成阻塞柱。色譜柱應存放在純有機溶劑或加了50%有機溶劑的水中。凝膠柱可存放在水溶性緩衝液中,同時加0.01%疊氮鈉以防止微生物的生長。 

4.淨化樣品 
用溶劑溶解的樣品,多數組分在一定的時間內能完全從柱中流出來,不會造成危害。 
有些樣品可能含有微粒物質,樣品中的某種組分(如蛋白質)在柱頭上沉積下來,組分在固定相上保留很強,溶劑帶走柱填料,等等,這些都會造成柱效能下降或柱壽命的影響,有必要採取措施防止柱變壞。 
如在光線照射下觀察樣品是渾濁的或帶有乳白色,進樣前必須要過濾。雖然流路上裝有過濾器和保護柱,但不能代替樣品的前處理,樣品中過多的微粒會使過濾器和保護柱超載,很快阻塞,或者微粒進入分析柱,所以在進樣前必須過濾樣品。 
 若懷疑樣品與流動相混合有沉澱而對色譜柱有阻塞,應先試驗一下,看樣品溶液加入流動相中有無變渾或乳白色出現。如果進樣後壓力突然增加而後又慢慢減小,表明樣品中有微粒或發生沉澱。如有沉澱要設法改變分離條件,包括換樣品溶劑和流動相;或處理樣品去掉不溶物質。應儘量用小體積的樣品。 
 有些樣品能很強地吸附在柱填料上,這樣會降低塔板數,改變樣品的保留時間、峰形,並且使得基線變差。除了用預處理的方法除去強保留物質外,還要加保護柱,定期清洗色譜柱。有時因為疏忽,用對柱有害的溶劑溶解樣品,比如用6mol/l的氫氧化鈉溶解樣品,這樣的樣品只要進50~100μl到矽膠基質柱中,矽膠就很快溶解而使柱報廢。在這種情況下,應立即中和樣品,或除去原溶劑中的有害成分。 

5.用強溶劑定期沖洗柱 
每次工作結束,用強溶劑沖洗柱是良好的習慣。可用甲醇、乙腈沖反相柱,衝去留在柱上的強吸附組分。用甲醇/水為流動相時也應沖洗。沖洗的程式在以下章節中介紹。 
柱頭的燒結不鏽鋼濾片,要求平整,死體積小,孔徑適當(2~5μm)。過濾片選擇不好會改變色譜峰形,增加阻力或起不到阻擋污染物的作用(填料很快變色)。 

此外,對柱硬體的保養也不可忽視。實際操作中應注意以下幾點:
1、 接頭要配套,用同一廠商的組接件;
2 、接頭之間、柱壓帽螺母與密封卡磁之間無微粒(填料),否則收緊時容易咬死;
3 、密封卡套與柱管一次性卡緊後再也不能鬆動,所以拆開柱頭再上緊時要小心,不能使卡套移動,原來柱端的不鏽鋼濾片和墊片的厚度和強度也不能改變(改變這些附屬檔案的性能就促使卡套移動);
4 、接頭等組接件不要擰得過緊,適當上緊後接上泵試驗,分步擰緊,直到不漏為止。還有非常重要的是柱硬體的損壞往往會造成不可挽回的損失。