Hướng dẫn chọn cột HPLC: Chọn cột HPLC như thế nào để phù hợp?

HPLC là gì?

Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) là phương pháp hiện nay được sử dụng rộng rãi để phân tách các hỗn hợp chất dưới áp suất cao. Mẫu thường được pha trong hệ dung môi phù hợp (pha động), được tiêm vào trong hệ thống và sau đó sẽ được phân tách trên cột nhồi (pha tĩnh). Khi pha động được bơm qua cột, với sự khác nhau trong tương tác giữa pha động và pha tĩnh thì hỗn hợp chất sẽ được phân tách trong những khoảng thời gian khác nhau.

Chọn cột HPLC phù hợp cho ứng dụng của bạn như thế nào?

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn cột, bao gồm: 

1. Thành phần pha tĩnh cấu tạo nên cột

2. Vật liệu nền

3. Chiều dài và đường kính trong của cột

4. Kích thước hạt

5. Kích thước lỗ xốp

1. Thành phần pha tĩnh

Có rất nhiều loại cột có trên thị trường đến từ các nhà phân phối khác nhau như Merck, Phoneminex,... Tùy vào thành phần pha tĩnh khác nhau thì cơ chế lưu giữ sẽ khác, hiện nay có các loại như sau: cột pha thường, cột pha đảo, cột trao đổi ion, cột loại trừ theo kích thước, cột ái lực,… Phân tách trên cột HPLC sẽ dựa trên các yếu tố: độ phân cực, điện tích ion, kích thước phân tử,… 

Không có một loại cột nào có thể phù hợp với tất cả các chất phân tích, chính vì vậy chúng ta cần biết loại cột HPLC nào phù hợp với các hợp chất mà bạn quan tâm. Ví dụ, nếu bạn muốn phân tách các hợp chất hữu cơ thông thường thì RP-HPLC sẽ phù hợp hơn đối với NP-HPLC.

2. Vật liệu nền

Silica gel:

Silica gel là vật liệu nền phổ biến trong phương pháp HPLC; nó bao gồm các nguyên tử Si được bắc cầu bởi các nguyên tử oxy. Một nhược điểm của silica gel là khoảng hoạt động pH, tại pH cao dẫn đến sự hòa tan của khung silica còn ở pH thấp dẫn đến phân hủy nối Si-O-Si làm mất pha tĩnh gây hiện tượng chảy máu cột. Cột silica gel có thể được sử dụng trong phạm vi pH từ 2 đến 8 và hoạt động tốt trong khoảng từ 3 đến 6.8. Hàm lượng kim loại thấp có tăng độ ổn định hóa học của gel silica tinh khiết cao. Silica gel là vật liệu rất dễ biến tính bề mặt với chi phí thấp bằng cách gắn các nhóm chức trên mang các nhóm OH (nhóm silanol). 

Vật liệu polymer:

Thông thường, các cột polystyrene-divinylbenzen được sử dụng, tạo độ ổn định pH cao hơn (pH 1-13) so với cột silica gel. Đối với các chất rửa giải có tính axit mạnh hoặc bazơ thì cột được làm từ vật liệu polymer là một biện pháp thay thế cho các cột làm từ silica. Đặc biệt đối với sắc ký thẩm thấu gel, styren-divinylbenzen là một pha tĩnh quan trọng.

3. Chiều dài và đường kính trong của cột HPLC

Dựa trên các ứng dụng sắc ký, cột HPLC sẽ có độ dài và đường kính trong khác nhau. Bạn có thể lựa chọn các yếu tố này dựa trên hiệu năng, độ nhạy, tốc độ phân tích. 

Các loại cột sắc ký lỏng (HPLC) khác nhau về chiều dài và đường kính trong

Ngoài những thông số như độ nhạy, hiêu năng và tốc độ phân tích thì một trong những yếu tố cần cân nhắc và quan tâm đó là việc tiêu thụ dung môi và áp suất ghi nhận của hệ thống. Đối với các cột dài sẽ cho hiệu năng phân tách tốt tuy nhiên áp suất ngược của hệ thống sẽ tăng cao, đôi lúc sẽ không phù hợp và tương thích với hệ thống. 

4. Kích thước hạt của cột HPLC

Kích thước hạt pha tĩnh thường trong khoảng từ 2-10 µm tùy theo ứng dụng. Với hạt nhỏ sẽ cho độ phân giải cao và hiệu năng tốt hơn nhưng điểm bất lợi của loại hạt này là áp suất ngược hệ thống sẽ cao hơn so với hạt to. Đối với thiết bị là Sắc ký lỏng siêu hiệu năng (UPLC) thì cột dùng sẽ có kích thước hạt nhỏ hơn HPLC vì khả năng chịu áp suất ngược của hệ thống cao, từ đó có thể dẫn tới khả năng phân tách tốt và tiết kiệm thời gian phân tích . 

Kích thước hạt là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến khả năng phân tách của cột sắc ký, cột sắc ký có hạt nhỏ, đồng đều và được nhồi chặt khít sẽ cho hiệu năng cao hơn so với các cột được tạo thành từ hạt to. Tuy nhiên, một yếu tố cần cân nhắc tới đó áp suất ngược của hệ thống, khi sử dụng hạt nhỏ áp suất ngược ghi nhận rất cao nên cần cân nhắc kích thước hạt để phù hợp với thiết bị tại phòng thí nghiệm. Kích thước hạt sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ bành rộng của peak, liên quan đến khuếch tán Eddy và quá trình truyền khối được thể hiện trong phương trình Vandeemter. 

Hình: Đường cong Vandeemter

Khi kích thước hạt nhỏ và đồng đều sẽ giảm được ảnh hưởng của khuếch tán Eddy và quá trình truyền khối, vì vậy sẽ tăng được khả năng phân tách và thực hiện phân tách tốt với lưu lượng dòng cao.

5. Kích thước lỗ xốp 

Kích thước lỗ xốp càng nhỏ sẽ tăng diện tích bề mặt của vật liệu trong cột sắc ký, điều đó sẽ tăng khả năng tương tác và khả năng lưu giữ. Kích thước lỗ xốp được sử dụng sẽ dựa vào kích thước của phân tử cần phân tích: phân tử càng lớn thì lỗ xốp càng lớn. Kích thước lỗ thường sử dụng đơn vị là amstrong, tương ứng với 10 Å = 1 nm. Đối với các phân tử nhỏ, có thể sử dụng cột lên đến 120 Å. Hoặc đối với các phân tử sinh học lớn, các cột có kích thước lỗ là 3000 Å là phù hợp Đối với phân tử sinh học, việc lựa chọn kích thước lỗ xốp chính xác là đặc biệt quan trọng vì nó có nhiều kích thước, nếu chọn không đúng sẽ ảnh hưởng đến khả năng lưu giữ và khả năng phân tách. 

Rõ ràng là khi chọn một cột HPLC phù hợp, nhiều thông số khác nhau phải được xem xét. Thường không có một cột phù hợp hoàn toàn với đối tượng phân tích hướng tới. Hy vọng bài viết nãy đã giúp ích bạn có thêm những thông tin để lựa chọn cột phù hợp.

Dựa vào các đặc điểm trên của cột HPLC, các nhà sản xuât cột HPLC, trong đó có Silicycle, đã đưa ra nhiều dòng sản phẩm cho các ứng dụng phân tích khác nhau. Silicycle được thành lập vào năm 1995. Đây là công ty hàng đầu trên toàn thế giới trong lĩnh vực phát triển, sản xuất và thương mại hóa các sản phẩm. Đặc biệt là sản phẩm dựa trên nền silica có giá trị cao cho sắc ký, phân tích và hóa học hữu cơ. 

Cột sắc ký lỏng HPLC pha đảo

Cột sắc ký lỏng HPLC pha thuận

Cột sắc ký lỏng HPLC trao đổi ion

Cột sắc ký lỏng HILIC HPLC

Cột sắc ký lỏng HPLC loại trừ theo kích thước

Cột bảo vệ HPLC (pre-column)

Tham khảo chi tiết tại: 

https://www.silicycle.com/products/high-pressure-chromatography-products

Hoặc liên lạc với chúng tôi qua: 

CÔNG TY TNHH GIẢI PHÁP THIẾT BỊ THÁI DƯƠNG

 Địa chỉ: 210/12 Cách Mạng Tháng Tám, Phường 10, Quận 3, TP HCM

 Tel: 0985 554 054 

 Email: operation@thaiduong-solution.com