HPLC là gì? Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của phương pháp HPLC

HPLC là gì? Được ra đời như thế nào?

HPLC là gì? Được ra đời như thế nào?

HPLC là viết tắt 4 chữ cái đầu của cụm từ tiếng Anh High Performance Liquid Chromatography, có nghĩa là Sắc ký lỏng hiệu năng cao hay còn gọi là Sắc ký lỏng áp suất cao. HPLC là kỹ thuật sắc ký dùng để tách hỗn hợp các chất thành các thành phần riêng, dựa trên sự tương tác giữa chất đó với pha tĩnh (thường là chất rắn) và pha động (thông thường là các chất lỏng). Pha động sẽ mang theo chất cần phân tích đi qua pha tĩnh đang đứng yên, những thành phần trong mẫu có tương tác mạnh với pha tĩnh sẽ di chuyển chậm hơn, so với những thành phần có tương tác yếu hơn.

Phương pháp sắc ký lỏng được phát triển cải tiến từ phương pháp sắc ký cột cổ điển từ khoảng năm 1967 - 1968. Vào năm 1970, giáo sư Csaba Horváth đã dùng từ viết tắt HPLC để chỉ ra rằng áp suất cao được sử dụng để tạo ra dòng chảy qua cột sắc ký trên bài báo Pittcon. Lúc ban đầu, máy bơm sắc ký lỏng áp suất cao (HPLC) chỉ có áp suất 500 psi (35bar). Nhưng đến năm 1970, những thiết bị HPLC mới có thể tạo ra áp suất tới 600 psi (400 bar) và được kết hợp với các kim tiêm mẫu, đầu dò, cột cải tiến. Đây là một bước tiến lớn trong công nghệ và hiệu suất, thậm chí hạt nhồi còn được cải tiến nhỏ hơn, áp suất cao hơn. Lúc này tuy vẫn giữ nguyên tên viết tắt HPLC nhưng tên đầy đủ đã được thay đổi thành sắc ký lỏng hiệu năng cao.

Ngày nay nhờ sự phát triển nhanh chóng của ngành chế tạo máy phân tích mà phương pháp HPLC ngày càng được phát triển và hiện đại hóa hơn. Trở thành phương pháp được sử dụng nhiều trong các ngành kiểm nghiệm chất phụ gia thực phẩm, môi trường và đặc biệt là trong lĩnh vực kiểm nghiệm thuốc. HPLC là công cụ phân tích định tính và định lượng dược phẩm đa thành phần đắc lực nhất.

Các thành phần cấu tạo nên hệ thống HPLC là gì?

Các thành phần cấu tạo nên hệ thống HPLC là gì?

Máy HPLC có 8 thành phần cấu tạo như sau:

1. Bình chứa dung môi (pha động)

Một máy HPLC thông thường có 4 đường dung môi vào đầu bơm cao áp, cho phép sử dụng cả 4 bình dung môi trong cùng 1 lần, để có thể rửa giải theo tỷ lệ mong muốn và tổng tỷ lệ của 4 đường này là 100%. Dung môi được dùng trong phương pháp HPLC đều là loại dung môi tinh khiết nhất. Pha động trong HPLC là hỗn hợp thành phần chất lỏng không phân cực và phân cực có nồng độ tương ứng thay đổi tùy thuộc theo thành phần mẫu.

2. Bộ khử khí Degases của máy HPLC

Bộ khử này đóng vai trò loại trừ những bọt nhỏ còn sót lại trong pha động, nhằm tránh để xảy ra một số hiện tượng như: thời gian lưu của peak bị thay đổi vì tỷ lệ pha động của các đường dung môi không đúng. Bọt không được loại trừ hết sẽ dẫn đến bơm cao áp không hút được dung môi, ảnh hưởng đến hoạt động và tần suất của cả hệ thống. Các trường hợp trên có thể dẫn đến kết quả phân tích bị sai sót.

3. Bơm cao áp (bộ phận phân phối dung môi)

Bơm pittong sẽ hút pha động từ bình dung môi rồi đẩy vào hệ thống thông qua bộ phận tiêm mẫu, cột và đầu dò sau đó đi qua bình đựng dung môi thải. Áp suất vận hành ở mức 6000 psi (413 bar) có thể lên đến 18000 psi (1240 bar) tùy thuộc vào cấu hình hệ thống như kích thước cột, hạt của pha tĩnh, tốc độ chảy và thành phần của pha động. Lưu lượng bơm sẽ từ 0.1 đến 10 ml/phút.

4. Bộ phận tiêm mẫu của máy HPLC

Có chức năng đưa mẫu vào cột phân tích, gồm hai cách là tiêm mẫu tự động và tiêm mẫu thủ công bằng tay có kim phun. Kim phun sẽ cung cấp việc tiêm mẫu chất lỏng trong phạm vi 0,1 đến 100 ml thể tích dưới áp suất cao và độ tái lập cao.

5. Cột sắc ký máy HPLC

Cột có chiều dài 50 đến 300 mm, đường kính từ 2 - 5 mm, được làm từ thép không gỉ. Cột thường được nhồi những hạt silica hoặc silica lai. Trên thực tế còn có buồng điều nhiệt cột trong hệ thống nhằm giúp nhiệt độ cột và pha động được ổn định.

6. Đầu dò Detector của máy HPLC

Bộ phận đầu dò giúp phát hiện các chất khi chúng đi ra khỏi cột, cho những tín hiệu được ghi trên sắc ký để phân tích định tính, định lượng. Các loại đầu dò thường dùng như máy UV-VIS, huỳnh quang, tán xạ bay hơi sẽ được lựa chọn phù hợp tùy thuộc vào tính chất của các chất cần phân tích.

7. Thiết bị ghi nhận tín hiệu

Thiết bị này có chức năng ghi nhận lại tín hiệu do đầu dò phát hiện ra. Với hệ thống máy HPLC hiện đại ngày nay, phần mềm hệ thống sẽ phụ trách ghi nhận phần này, lưu lại thông số, sắc ký đồ và các thông số liên quan đến peak. Đồng thời cũng tính toán, xử lý các thông số liên quan kết quả phân tích.

8. Máy in dữ liệu

Dữ liệu đã phân tích xong sẽ được in ra qua máy in máy tính thông qua phần mềm điều khiển.

HPLC được phân thành mấy loại?

HPLC được phân thành mấy loại?

Dựa trên sự khác nhau về cơ chế tách chiết sử dụng, có thể chia sắc ký HPLC thành 4 loại sau:

• HPLC hấp thụ

• HPLC phân bố

• HPLC trao đổi ion

• HPLC rây phân tử

Nguyên tắc của phương pháp HPLC hoạt động là gì?

Nguyên tắc HPLC hoạt động là tách các chất cần phân tích ra khỏi nhau khi di chuyển theo pha động đi qua cột có chứa các hạt silica trong pha tĩnh. Cụ thể HPLC là phương pháp chia tách với chất lỏng pha động và chất rắn pha tĩnh được phân chia dưới dạng tiểu phân, hay một chất lỏng phủ lên trên một chất mang rắn, hay chất mang đã biến đổi bởi liên kết hóa học với nhóm chức hữu cơ. Quá trình chia tách này dựa theo cơ chế hấp thu, phân bố trao đổi ion hay sắc ký rây phân tử.

Phương pháp HPLC có độ nhạy cao, khả năng định lượng tốt, thích hợp dùng để tách các chất dễ phân hủy nhiệt hay khó bay hơi nên ngày càng được phổ biến và sử dụng rộng rãi. Hệ thống HPLC có áp suất 50 – 350 bar, cao hơn nhiều so với sắc ký lỏng truyền thống. HPLC có khả năng kiểm soát tốt và cung cấp lượng chất đi qua tương đối cao, chúng đẩy dung môi đi qua cột bằng áp suất cao chứ không dùng trọng lực trái đất như phương pháp truyền thống.

Ưu nhược điểm của sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC là gì?

Ưu điểm nổi bật của HPLC chính là thiết bị này có độ chính xác cao hơn, phân tích được nhiều loại hợp chất hơn các thiết bị khác.

Nhược điểm của phương pháp HPLC là thiết bị rất đắt tiền, có độ nhạy thấp và khó làm sạch.

Tính ứng dụng của HPLC là gì?

Tính ứng dụng của HPLC là gì?

HPLC được ứng dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau nhằm giúp phân tích hợp chất, hỗ trợ tách hóa chất và tinh chế.

• Trong lĩnh vực dược phẩm HPLC dùng để kiểm soát chất lượng dược phẩm, sự ổn định của thuốc và thực hiện nghiên cứu dược động học của các dạng bào chế dược phẩm.

• HPLC được ứng dụng trong lĩnh vực môi trường để theo dõi sinh học các chất gây ô nhiễm, và giúp phát hiện các hợp chất phenolic trong nước uống.

• Ở lĩnh vực pháp y phương pháp HPLC giúp định lượng thuốc trong mẫu sinh học, phân tích thuốc nhuộm ngành dệt, xác định steroid và cocain trong máu, nước tiểu.

• HPLC còn có thể định lượng chất lượng nước giải khát, phân tích đường trong các loại nước ép trái cây, các hợp chất đa vòng và các chất bảo quản trong lĩnh vực thực phẩm.

• Ứng dụng HPLC trong lĩnh vực lâm sàng cũng có thể phân tích được nước tiểu, kháng sinh trong máu, phân tích biliverdin, bilirubin trong rối loạn gan và phát hiện neuropeptide nội sinh trong dịch ngoại bào của não.

Trên đây là tất tần tật thông tin chúng tôi tổng hợp cung cấp cho bạn đọc về HPLC là gì, có cấu tạo và được ứng dụng như thế nào trong đời sống. Hy vọng bạn đã có thêm nhiều thông tin bổ ích, hãy đón chờ những bài viết mới của Hóa chất Đông Á nhé.