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【药研分析】接地气,实验室中UPLC如何使用、维护?
发表于:2019-06-21 浏览:515

  小编记得有次参加培训,一位专家问道“色谱系统的核心是什么?

  大家的答案 “吸附”、“置换”、“相似相溶”······五花八门。

  但正确答案是“分离”。

  所以不管HPLC或是UPLC,都离不开的是分离技术。而UPLC更是将分离做到极致,改善了HPLC的极限。


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UPLC和HPLC的区别


  与传统的高效液相色谱(HPLC)相比,UPLC具有高分离度(ultra resolution)、高速度(ultra speed)、高灵敏度(sensitivity)等优势。在全面提升HPLC的速度、灵敏度和分离度诸品质的同时,保留其原有的实用性及原理。

  其最显著的优势是可以缩短分析时间,提高工作效率。

  使用UPLC确实能明显缩短分析时间,提高效率(如某有关物质分析方法,使用HPLC运行一针是75分钟,UPLC完全可以在10分钟内搞定),分析效率提高将近7.5倍。

  当然了,分析效率提高这么多,其配套设备肯定也不是闹着玩的。UPLC需要小颗粒杂化填料(1.7um)的色谱柱、更高耐压(达15000Psi)、低系统体积的输液单元。

  所以跟HPLC比,其价格也是。。。大家懂得。


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  如果维护不好一不小心弄坏了,被领导骂肯定是免不了的了。

  所以,接下来小编根据培训所学知识给大家进行一下“接地气”的科普。

  学会正确维护UPLC,避免被领导骂。


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溶液的制备很关键


  在色谱系统中,溶液是一个更重要的部分,那么UPLC中溶液的制备应该是怎样的呢?

  样品溶液的制备

  样品的制备同样是过滤和离心两种方法。

  过滤:根据样品溶液的极性,选择不同材质的0.22um滤膜过滤。

  滤膜的选择,要进行分析方法确证,滤膜的相容性实验。

  此处强调一下,必须是0.22um,千万不要用错。

  离心:采用高速离心的方式(大于10000转/分钟)。

  离心的方法一般适用于过滤较困难的溶液,为了保护UPLC的系统,离心完毕后建议再次进行过滤。


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  流动相的制备

  所用有机相应是进口的色谱级别。使用的水应为超纯水,MILLI-Q纯水机生产的即可。

  配制缓冲盐溶液应该有效期的规定,根据各实验室SOP规定。

  所有的流动相用前必须使用0.22um的微孔滤膜过滤。

  有很多同仁在平衡色谱柱时,因为使用的是甲醇/水或是乙腈/水系统,因为不涉及到缓冲盐溶液,经常把过滤这一步省略,再次提醒大家:

  UPLC系统使用的所有流动相均必须经过0.22um的微孔滤膜过滤。


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色谱柱的使用


  若柱效不佳,将会浪费样品分析时间,问题排查时间,更是浪费宝贵样品。所以色谱柱的使用操作的规范性,直接决定UPLC的分析效率与数据可靠性。

  首先,应与色谱柱的供应商沟通,充分了解色谱柱的性能,如反相柱、正相柱、氰基柱、亲水柱、离子交换柱等。

  再次,建立色谱柱的管理SOP,在SOP中规定色谱柱的登记、启用、使用及报废记录,便于色谱柱整个生命周期的管理。

  色谱柱的启用

  色谱柱包装开启后一定要阅读说明书,关注说明书中的注意事项,如pH的适用范围、流动相中能否采用水、平衡时的流速,保留溶剂等。

  对于正相色谱柱来说,最重点的时注意初始流速一定要小,一般0.2ml/min。


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  反相柱就比较麻烦一点了,先用小流速0.2ml/min的甲醇冲洗2小时,再用10%甲醇冲洗2小时,最后过渡到检品的流动相,流速由低逐步增加到目标流速。

  柱子开始使用前,必须确认系统适用性测试是否满足要求,主要关注理论板数、分离度、拖尾因子等关键分离参数,验收合格后才能使用。

  色谱柱的清洗和保存

  正相色谱柱进样后一般无需刻意清洗,但是需要保存时,必须按照说明书要求选择溶剂,以免长时间引起固定相干涸。

  反相色谱柱清洗过程:高水相等度洗脱保证缓冲盐冲洗干净后,梯度洗脱的方式过渡到纯有机相,等度洗脱10~30柱体积,柱温可适当提高2~5度,方法运行完及时关闭柱温。

  对于亲水作用色谱柱:最后保存尽量避免使用纯有机相,应包含少量的水,比如95%的乙腈。


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  色谱柱的使用

  使用色谱柱,应轻拿轻放,安装零死体积。

  切忌由大流速变化引起的压力变化对色谱柱造成机械损伤,应使用逐渐提高流速的方法达到目标流速。

  建立色谱柱的使用记录,记录中体现出理论板数、分离度拖尾因子、柱压、保留时间、流动相体系、保存溶剂等信息,一旦发现参数异常,以便展开调查,避免偏差发生。

  色谱柱使用过程中,应关注其柱压、柱效,使用完毕后填写“色谱使用记录”。

  色谱柱最好是专用,带保护柱。并且使用过缓冲盐的色谱柱最好不要用于新项目的方法开发。

  低紫外区的检测,为了避免“鬼峰”的出现,可以使用捕集柱,色谱柱使用完毕后一定要按SOP及时清洗。

  对于鬼峰捕集柱的使用,很多科研单位觉得不可行,不知道如何在标准中进行表达。其实在方法建立过程中,如果鬼峰无法避免,可以在“发展报告”中说明使用鬼峰捕集柱的理由,并在标准中如实描述,以便与厂家或是QC进行方法转移。

  有关亲水性色谱柱,小编也有些提议:

  以HILIK色谱柱为例,使用更少或是较弱的极性溶剂可以增加极性化合物的保留。

  样品溶解的溶液尽可能接近流动相条件的初始条件,然而,极性大的分析物经常在有机溶液中存在溶解度较低的现象,可以先用水溶解样品,再用乙腈/水溶液进行稀释,需要平衡溶解度和峰形之间的关系,根据化合物性质,具体情况具体分析。

  色谱柱的报废要素

  1.色谱柱堵塞,压力升高1000psi。

  2.色谱柱污染出现鬼峰、噪音增加、检测限增大时。

  3.填料塌陷或污染引起色谱图前沿、拖尾、分叉时。

  4.理论板数、分离度、拖尾因子按各检品质量标准规定执行,未规定的按各国药典通则规定执行,不符合上述规定时。


UPLC使用常见问题


  液相基线噪音干扰

  如果出现基线噪音较大的情况,首先应该排除检测器的问题。

  步骤如下:


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  排查流动相问题时,需要重点考虑流动相的组成及检测波长是否发生了改变?

  一定要确定您所用仪器上最后使用的流动相是什么?为了避免这个问题,在接上个人用仪器之前,要连接两通,用超纯水将仪器管路全部清洗一遍。

  此外还需要考虑流动相的互溶性的问题。不相混溶的溶剂不能用作梯度洗脱的流动相。有些溶剂在一定比例内混溶,超出范围后就不互溶,使用时更要引起注意。当有机溶剂和缓冲液混合时,还可能析出盐的晶体,尤其使用磷酸盐时需特别小心。

  梯度洗脱所用的溶剂纯度要求更高,为了保证良好的重现性。进行样品分析前必须进行空白梯度洗脱,以辩证溶剂杂质峰。

  分析弱酸性样品时,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。

  流动相中加入有机胺可以减弱弱碱性样品和残余硅醇基的强相互作用,减轻或消除峰拖尾现象。所以在此使用的有机胺也成为减尾剂。

  要确保所使用流动相不改变填料的任何性质。低交联度的离子交换树脂和排阻色谱填料有时遇到某些有机相会溶胀或收缩,从而改变色谱柱填床的性质。碱性流动相不能用于硅胶柱系统。酸性流动相不能用于氧化铝、氧化镁等吸附剂的柱系统。

  即使经过0.22um滤膜过滤,在保质期时间内,有的流动相仍会存在长菌、沉淀、结晶等现象。

  流动相不干净,进入液相系统是非常危险的,尤其是缓冲盐。

  在此有一个小窍门:用激光笔测试,不干净的缓冲盐溶液在激光笔照射时,里面会看到一条红线。

  最后,还有滤膜的相容性问题,有的滤膜可以引起基线及噪音的波动,遇到这种情况,需要进行滤膜筛选。


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  液相压力波动

  最常见原因是泵内有气泡。

  其他还有:

  溶剂进口过滤芯堵塞(最好更换新的过滤芯,一旦长菌,是不可逆的)、未充分混匀(尤其是有机相和水相相差比例悬殊时)、溶剂未脱气、泵的密封垫老化、出口单向阀实效、主动阀失效等。

  液相压力过低包含原因

  首先想到的是连接管路泄露或其他设备不密封,如泵头密封垫。

  还会存在溶剂进口过滤芯堵塞,溶剂无法通过、溶剂或流速改变、主/被动阀失灵、

  四元比例阀失灵、单向出口阀失灵、色谱柱固定相流失等原因。

  液相压力过高包含原因

  这个原因各位同仁应该都很熟悉,如:色谱柱污染、柱子进口过滤芯被污染、PURGE阀过滤芯污染、连接管路堵塞、进样器旋转密封阀被堵塞或进样针或针座被堵塞等。


系统优化时所需过度溶剂


  1.反相和正相相互转换:

  所用溶剂为异丙醇,原因:排除系统中空气的最好溶剂。

  2.使用缓冲液后冲洗系统:

  所用溶剂为二次蒸馏水,原因:再溶解缓冲液结晶的最好溶剂。

  3.更换溶剂后:

  所用溶剂为二次蒸馏水,原因:再溶解缓冲液结晶的最好溶剂。


仪器易损件维护时间


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  各位同仁也可按照自己的SOP来操作,对于不差钱的单位,可以直接购买仪器配套的维修包。

  以上内容可能对于大家来说过于基础,但是每一个行业,从来没有好走的路,唯一的捷径,就是踏踏实实地把自己変专业。

  学好基本知识,总结一些实用的小方法,可以帮助大家节约成本、节约时间,提高效率。

  由于UPLC是一个新兴的领域,有些规定还不完善,如果大家有好的使用建议,欢迎在下方留言,以供大家讨论学习。


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