目前分析儀器微型化的浪潮洶涌澎湃,人們以**的熱情投入到這個浪潮中。從世界各地的實(shí)驗(yàn)室里出現(xiàn)的試驗(yàn)方法型樣機(jī)看上去是如此的微小、簡潔和令人驚詫,有如此多的加工工藝可以應(yīng)用在微型器件的加工和組合上從非常昂貴的、在超凈房間才能使用的精密儀器設(shè)備和工藝到土法上馬、在普通房間就能操作的加工手段。它的前景是那樣的誘人,引無數(shù)英雄一試身手。 　　

在色譜儀器微型化過程中,尺寸的縮小不僅要考慮材料的性質(zhì)和制造上的可能,還要從試驗(yàn)方法上考慮尺寸縮小后所帶來的一系列問題。這些問題包括:

(1)分離系統(tǒng)中被分配的分子個數(shù)是否大于106 ,因?yàn)橹挥写笥?06 才能得到符合統(tǒng)計結(jié)果的數(shù)據(jù);

(2)因分離通道尺寸縮小,自然提高了單位柱長的效率,但是總長度的減少可能使總分離效能遠(yuǎn)低于常規(guī)儀器;

(3)對于質(zhì)量敏感型檢測器,經(jīng)過分離柱后單位時間內(nèi)到達(dá)檢測器的分子個數(shù)是否滿足檢測試驗(yàn)方法所要求的***小數(shù)目;

(4)對于濃度型檢測器,到達(dá)檢測池的分子數(shù)目是否能滿足符合統(tǒng)計規(guī)律的分子數(shù)目;

(5)檢測微區(qū)內(nèi)的外加能量密度是否超過被檢測分子所能承受的極限;

(6)微量流動相的輸送與控制;

(7)因材料尺寸的縮小,表面層氧化或腐蝕對器件功能的影響。***后,色譜儀器微型化所帶來的好處不僅僅是單位長度分離效率的提高,而是總分離能力的保持甚至提高;不僅僅是分離系統(tǒng)或某個部件的微型化,而是整體的微型化;不僅僅是質(zhì)量靈敏度的提高,而是濃度靈敏度的保持或提高;不僅僅是能量和物質(zhì)的低消耗,而是使用的方便和友好;不僅僅是整體尺寸的縮小,更重要的是整機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性的提高!

氣相色譜儀

下面分別討論上述7個問題:

(1)色譜分離的基本試驗(yàn)方法是有符合統(tǒng)計規(guī)律數(shù)目的分子群經(jīng)過不斷的兩相分配和分子碰撞,利用其分配系數(shù)的差異來達(dá)到分離的目的。這是一個宏觀參數(shù)。當(dāng)分子數(shù)目低于這個數(shù)目時,就會偏離統(tǒng)計規(guī)律而出現(xiàn)所謂的漲落現(xiàn)象。分子數(shù)目越少,漲落現(xiàn)象越嚴(yán)重。當(dāng)分子數(shù)目低于103 個時,已沒有準(zhǔn)確的色譜保留規(guī)律,因此也就失去了宏觀意義下的分離規(guī)律。一般地,保證符合統(tǒng)計規(guī)律的分子數(shù)目是106 個。

例如內(nèi)徑30 μm 的填充毛細(xì)管液相色譜(μ2HPLC) 柱或毛細(xì)管電泳柱,若分別保持10 萬/ m 和40 萬/ m 的分離柱效,直接進(jìn)樣時不過載的進(jìn)樣量分別為40 pL (1 pL = 10 - 12 L) 和115 pL ,分子總數(shù)分別是112 ×1012～112 ×1014和415 ×1010～415 ×1012 。樣品中含量低至1～0. 01μL/ L (對μ2HPLC)或低至20～0. 2μL/ L (對CE) 的組分就不能滿足106個分子的數(shù)目要求,分離過程中就會出現(xiàn)上述問題。所以,上述分離系統(tǒng)對濃度高于這個指標(biāo)的樣品分離時可以有重復(fù)的保留時間。如果考慮檢測方面的限制[參見下述的(3) 和(4) >,痕量分析中用粗內(nèi)徑的填充色譜柱總是優(yōu)于微型色譜柱。

為了能進(jìn)行痕量分析,微型分離分析系統(tǒng)往往采用樣品預(yù)濃縮技術(shù)以補(bǔ)償濃度靈敏度的不足。但為此而發(fā)展的技術(shù)也同樣適用于常規(guī)分離分析系統(tǒng),同樣可以提高常規(guī)儀器的靈敏度,除非樣品量受到嚴(yán)格限制。

(2) 45年前的色譜柱理論已經(jīng)指出,毛細(xì)管開口柱的內(nèi)徑越小,或填充柱的填料粒度越小,色譜柱的分離效率就越高。毛細(xì)管電泳亦然,只是理論上有些不同,如有散熱問題和塞子流型的特點(diǎn)。微型化中普遍采用的細(xì)內(nèi)徑分離柱并不是微型儀器的專li,所能達(dá)到的高柱效也不是***近才認(rèn)識到的。如果在現(xiàn)有常規(guī)儀器中使用這種等效內(nèi)徑的色譜柱,再適當(dāng)改進(jìn)進(jìn)樣技術(shù)和檢測器,就會有與微型色譜或芯片電泳同樣的單位柱長的柱效,同時還可以有**的總分離效能,因?yàn)槌Ｒ?guī)儀器中分離柱的長度很少受限,而高的分離效能才是真正有意義的。所以,微型色譜和芯片毛細(xì)管電泳用短分離柱而有快速分離的特點(diǎn),并不是它真正的優(yōu)點(diǎn),因?yàn)橛猛瑯映叽绲姆蛛x柱可以分別在常規(guī)色譜和毛細(xì)管電泳上實(shí)現(xiàn)同樣的效果。用現(xiàn)有的思維模式來進(jìn)行的色譜儀器微型化,導(dǎo)致了使用短分離柱,而且所有的應(yīng)用例子都是用極簡單的樣品,這是因?yàn)檫@樣的微型化儀器的總分離效能太低。

(3)質(zhì)量型檢測器的響應(yīng)值與單位時間內(nèi)進(jìn)入檢測器的樣品分子數(shù)成正比。分離柱的樣品容量與柱內(nèi)徑的3 次方(毛細(xì)管開口柱) 或平方(填充柱) 成正比。例如氣相色譜FID 檢測器,用內(nèi)徑50μm 的毛細(xì)管柱只能分析樣品中含量為011 %(1 000 ppm)以上的組分;而用內(nèi)徑530μm 的毛細(xì)管柱能分析樣品中含量為3×10 - 7 (013 ppm) 以上濃度的組分,相差3 000倍。雖然細(xì)內(nèi)徑色譜柱的譜帶寬度(表現(xiàn)為色譜峰寬度) 比粗內(nèi)徑色譜柱的窄,能增加單位時間內(nèi)的分子數(shù)目,但它是與柱徑的平方根(本質(zhì)上是柱效的平方根關(guān)系) 成正比;與柱容量的減少比,仍然虧215 次方。離子化檢測器和熒光檢測器都是質(zhì)量型的,離子化效率一般在10 - 5～10 - 3 ,熒光產(chǎn)率一般在10 - 3 ,所以單位時間內(nèi)進(jìn)入檢測器的分子數(shù)目必須大于50 ×103～50 ×105 ,具體數(shù)值取決于檢測器的性能。用濃度型檢測器會**地改善這種狀況,因?yàn)轫憫?yīng)值主要與目標(biāo)組分的濃度有關(guān)。

24小時客服如果您對以上色譜分析儀器感興趣或有疑問,請點(diǎn)擊聯(lián)系網(wǎng)頁右側(cè)的在線客服,瑞利祥合——您全程貼心的分析儀器采購顧問.

------責(zé)任編輯：瑞利祥合--分析儀器采購顧問

版權(quán)所有(瑞利祥合)轉(zhuǎn)載請注明出處

　　液相色譜儀分離的目的必須**明確，下面的問題在建立方法之初就應(yīng)確定：　　（1）主要目的是什么？定量或定性，還是定性、定量同時做？；　?。?）是否有必要解析出樣品的所有成分？譬如可能有必要分離出產(chǎn)品中的所有降解物或雜質(zhì)，以使含量測定結(jié)果更加可靠，但卻沒必要將它們彼此**分開?！　。?）如要求定量分析，準(zhǔn)確度與精密度需多大？樣品主要成分的精密度通常能達(dá)到±1—2%，特別是不需樣品預(yù)處理的情況?！　。?）特殊化合物可能會以不同的樣品形式出現(xiàn)（如：原料藥，一種或多種形態(tài)，環(huán)保樣品等）。是否需要一種以上的HPLC方法？單一方法分離不同形態(tài)樣品是否理想？　?。?）一次將分析多少樣品？當(dāng)必須同時處理大量樣品時，運(yùn)行時間將變得非常重要。　　有時甚至為了縮短運(yùn)行時間而以犧牲樣品分離度作代價，如縮短柱長或加快流速。當(dāng)一次分析的樣品數(shù)目超過10個，運(yùn)行時間一般應(yīng)控制在20min以內(nèi)?！　。?）將要使用該方法的實(shí)驗(yàn)室中，有哪些HPLC設(shè)備？色譜柱能否恒溫系統(tǒng)能否做梯度洗脫？該方法是否可在不同設(shè)計與生產(chǎn)的設(shè)備上運(yùn)行？　　方法建立實(shí)驗(yàn)開始之前，應(yīng)明確對方法的這些要求。