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那些被忽視的擴散效應

2019-05-10


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在技術轉移過程中,或者說是方法在不同實驗室間重現的時候,通常會遇到分離度變化的問題。分離度如果變大一般情況下就不會在意這個問題了;而如果變小,特別是本身就在限值附近的時候,對我們來說就是一種挑戰。

那么,接下去就的策略就是各種排查。人員操作?流動相?色譜柱?儀器?等等。在經過一系列排查之后,發現問題出在儀器上?Oh!這個問題好難!換個柱子換個人都簡單,可是換儀器?別人家的實驗室我做不了主啊!哦!小編也做不了主。但是小編或許能就簡單的儀器問題提供一個簡單的解決方案——如果是因為擴散引起的話!

在開始今天的話題之前,我們有必要先看看分離度的公式。放寬心,今天不涉及到計算。(理論基礎是有必要的,因為我們目前的大部分研究都是基于前人的基礎理論研究。)

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上述給出了兩個分離度公式,從公式可以看出,無論是基于半峰寬W50的分離度計算,還是基于tangent的峰寬Wt的計算,當峰寬/半峰寬增加的時候,分離度Rs都是減少的。

當我們的組分從進樣器經過一定的管路到達柱子中,再經過柱子后通常又經過了一小段的管路,更后到達流通池中被檢測到。在這個過程當中,組分因為分子間的運動發生擴散,從而具有一定的峰寬。見示意圖:

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由上述示意圖可以很明顯的看到,組分擴散的越厲害,譜帶展寬越大,峰寬越寬。

再回到我們的分離度公式,前文說過,峰寬越寬,分離度越小——這就是擴散帶來的對分離度的影響。

那么,怎么解決這個問題呢?

改管路

將原有內徑較大的管路換成內徑更小的管路;將原有較長的管線換成更短的管線。

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換色譜柱

用核殼柱替換原有的全多孔柱,由于核殼柱顆粒均勻度較高,加之較短的擴散路徑,峰寬就越窄,柱效往往更高。

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換流通池

將標準流通池換成半微量流通池或者是微量流通池——這一項更改相對上述兩項會麻煩一些,因為還需要考慮前面管線的影響,不能簡單把流通池換了就萬事大吉了。

講到這里,擴散的問題就講完了。而關于上述現象及處理方法其實都是基于色譜基礎理論——速率理論,速率理論不止適用于LC,也適用于GC。當然,要用單一的模型解決所有問題也是不現實的。不過對于我們今天的擴散問題,速率理論已經能很好的解決了。

另外,講到這里需要額外說一點關于儀器及柱子的問題。液相色譜發展的時間已經不短了。那么,針對今天擴散的話題,在你使用時間較久的儀器或柱子的時候,特別是用快速柱(3.5/3.0μm或以下粒徑的色譜柱)時,很有可能就會碰到譜帶展寬而造成的分離度降低的問題,因為早先的儀器Dwell體積是比較大的;而當你使用更新款的UPLC/UHPLC時,也別沾沾自喜,隨手一拿就是250mm/5μm的柱子,這也可謂有些暴殄天物。老板給了你一臺邁巴赫,你把它開成了電動三輪。小編一直說,合適的才是更好的,對于較長的柱子,也許您家的“老爺機”也能有優異的表現,且不輸于你的UPLC/UHPLC;而當您使用UPLC/UHPLC時,請給它相應的更小的色譜柱,如此才能發揮出它更大的優勢。不說儀器廠商投入多少研發成本才有了現在的低Dwell體積的儀器,想想你家老板可是真金白銀才換來的新款儀器,別讓它成為擺設啦!理解,并且更大程度的發揮出優勢,才是更高效更合理的。而我們,就是發揮這種作用的紐帶!共勉!

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