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液相色譜儀之保護柱如何選擇

來源：實驗分析知識集中營時間：2018-07-17 18:27:35 瀏覽：3563次

本文授權轉載自實驗分析知識集中營

液相色譜儀之保護柱如何選擇

在高效液相分析檢測樣品的過程中，色譜柱會受到來自于樣品及色譜系統的污染，從而導致色譜柱耐用性差、壽命縮短。

來自于色譜系統的污染主要指，HPLC儀器系統中部件磨損而產生的固體顆粒，以及流動相系統過濾不完全殘留的固體顆粒。來自于樣品的污染主要指，未完全溶解的樣品或者已完全溶解的樣品進入色譜系統中，由于樣品溶劑和流動相溶劑對樣品溶解存在的溶解度差異，導致沉淀析出污染系統。特別是對于中藥、天然產物、合成中間體及生物藥品的檢測，因基質的復雜性，色譜柱受污染的情況會更加嚴重。污染會導致色譜系統壓力升高、色譜柱塌陷、填料變色等，從而帶來檢測成本高，測試結果不準確等各種影響。

圖：系統壓力升高或樣品基質復雜導致分析柱污染

保護柱是液相色譜分析中重要的色譜耗材，使用保護柱可大大降低分析柱受污染的程度，延長分析柱使用壽命。

保護柱位于進樣器與分析柱之間，作用主要兩方面：

1. 截留不溶性顆粒 2. 吸附樣品基質中的雜質

以下幾種情況建議使用保護柱：

1. 中藥、天然產物及合成中間體等基質較復雜的樣品分析——因溶解性差異導致樣品析出而污染分析柱的情況比較嚴重，梯度洗脫時影響更大。

2. 生物樣品分析——因樣品的不可逆吸附導致的污染，保護柱可先于分析柱承受這種污染，從而延長分析柱壽命。

保護柱很重要，但選擇合適的保護柱更重要，選擇或使用不當也可能帶來截然相反的效果。

保護柱分類及選擇：

從材質上分：不銹鋼材質和PEEK（聚醚醚酮）材質

PEEK 材質優缺點——樣品對金屬離子比較敏感時，選擇PEEK材質比較合適，比如某些蛋白分析會用到PEEK材質的分析柱，主要就是考慮到這方面的因素；

不銹鋼材質優缺點——大部分小分子化合物的分析，選擇不銹鋼材質保護柱居多，特別是當流動相體系使用到四氫呋喃（THF）或DMSO等一些溶解性較強的溶劑時，必須選擇不銹鋼材質，甚至對于HPLC系統的管路也需要替換成不銹鋼材質，因THF對于PEEK管路有相當強的腐蝕作用。

從結構上分：卡套式（柱芯+柱套）和直接填裝短柱

直接填裝短柱優缺點——這種結構的保護柱實質就是短的色譜柱，一般填裝的填料跟分析柱填料完全一樣。生物樣品分析中，用這種類型保護柱居多，除可過濾一些不溶顆粒外，還可除去一些在分析柱上易吸附的雜質。缺點是，一次性使用，污染嚴重時，只能報廢。

卡套式保護柱優缺點——卡套式保護柱的柱套可反復使用，柱芯污染后可替換，廠家會提供配套的保護柱芯，但購買時需要注意，柱芯中有與分析柱匹配的填料，需要確認柱芯中的填料類型再購買。同時，柱芯和柱套需是來源于同一廠家的同一規格，否則，會存在匹配上的差異，導致峰型異常或者漏液。

從連接方式上分：獨立式和直連式

獨立式保護柱優缺點——保護柱和分析柱之間用一段管路連接，不用擔心與分析柱在連接上的匹配問題。但使用管路連接時，連接不當容易產生死體積。

直連式保護柱優缺點——保護柱接口帶螺紋，可直接與分析柱連接，死體積小，UPLC分析時建議選擇直連式保護柱；缺點：購買時需保證接口與分析柱匹配。

保護柱選擇考慮以下幾方面因素：

1. 除非特殊情況，一般選擇填料基質與分析柱基質完全相同的保護柱。

2. 選擇保護柱尺寸可按柱體積計算，保護柱體積按分析柱體積的5%~10%即可；如4.6*250mm的分析柱體積約為4mL，保護柱體積可選擇在0.2~0.4mL之間為宜。同時，保護柱內徑應與分析柱內徑相同或相當。

保護柱使用注意事項：

1. 獨立式保護柱與分析柱連接時，連接管路盡可能短，且接口切面平滑，盡量減少死體積以降低柱外展寬效應。

2. 卡套式保護柱一般未標注液流方向，使用時最好自行標注，并按照標注方向來使用，以免正反向使用后，截留的雜質污染分析柱。

3. 直接填裝的短柱型保護柱，出現柱壓升高或峰型變差時，可不接分析柱進行反向清洗，清洗溶劑可參考分析柱清洗溶劑。

4. 卡套式保護柱，柱芯替換時，注意柱芯與柱套是否存在方向上的匹配，同時不易旋擰過緊，以防滑絲。

5. 保護柱或柱芯一般不建議超聲清洗，因可能對填料表面修飾有影響。

6. 如同一保護柱配不同的分析柱使用，每次使用前，保護柱需先清洗并用流動相平衡保護柱一段時間后，再接分析柱使用。

保護柱與柱前過濾器的區別和使用：

使用保護柱的目的在于延長分析柱的使用壽命，當分析柱造價昂貴時，保護柱的價值尤其能體現，某些情況下，當使用的分析柱本身價格便宜，保護柱并非必選，推薦使用柱前過濾器更合適。

柱前過濾器與保護柱兩者外形相似，差異主要在于：保護柱內芯裝有填料，而柱前過濾器內芯是可更換的濾片（一般為帶孔的不銹鋼燒結板）

因此，從結構可以推測使用上的差異：

柱前過濾器——通用性強，任何分析柱前都可使用，因其濾芯只起到過濾和截留雜質的作用，濾片污染后可超聲清洗，反復使用。

保護柱——柱中填料除了起截留雜質的作用外，也可除去樣品中易吸附的雜質，這一點對生物樣品分析尤其重要。

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