Sắc ký lỏng cao áp và một số ứng dụng trong khoa học

Lịch sử nghiên cứu và ứng dụng sắc ký lỏng cao áp

Nhà thực vật học người Nga Mikhail Tsvet (Mikhail Semyonovich Tsvet) phát minh ra kỹ thuật sắc ký vào năm 1903 khi ông đang nghiên cứu về chlorophyll. Chữ sắc trong sắc ký có nghĩa là màu; nó vừa là tên của Tsvet trong nghĩa tiếng Nga và vừa là màu của các sắc tố thực vật ông phân tích vào lúc bấy giờ. Tên này vẫn tiếp tục được dùng dù các phương pháp hiện đại không còn liên quan đến màu sắc.

Năm 1952, Archer John Porter Martin và Richard Laurence Millington Synge được trao giải Nobel Hoá học cho phát minh của họ về sắc ký phân bố.

Kỹ thuật sắc ký phát triển nhanh chóng trong suốt thế kỷ 20. Các nhà nghiên cứu nhận thấy nguyên tắc của sắc ký Tsvet có thể được áp dụng theo nhiều cách khác nhau, từ đó họ cải tiến và chuyển đổi thành nhiều loại sắc ký khác nhau. Đồng thời, kỹ thuật thực hiện sắc ký cũng cải tiến liên tục nhằm phân tích các phân tử tương tự hoặc khác nhau.

Ví dụ: Sắc kí phân tích được dùng để xác định danh tính và nồng độ các phân tử trong hỗn hợp.

Hoặc sắc kí tinh chế được dùng để tinh chế các chất có trong hỗn hợp.

Sắc ký là một kỹ thuật hoá phân tích dùng để tách các chất trong một hỗn hợp, bao gồm việc cho mẫu chứa chất cần phân tích trong pha động (thường là dòng chảy của dung môi) di chuyển qua pha tĩnh. Pha tĩnh trì hoãn sự di chuyển của các thành phần trong mẫu. Khi các thành phần này di chuyển qua hệ thống sắc ký với tốc độ khác nhau, chúng sẽ được tách khỏi nhau theo thời gian. Mỗi một thành phần đi qua hệ thống trong một khoảng thời gian riêng biệt, gọi là thời gian lưu.

Trong kỹ thuật sắc ký, hỗn hợp được chuyên chở trong chất lỏng hoặc khí và các thành phần của nó được tách ra do sự phân bố khác nhau của các chất hòa tan khi chúng chảy qua pha tĩnh rắn hoặc lỏng. Nhiều kỹ thuật khác nhau đã được dùng để phân tích hợp chất phức tạp dựa trên ái tính khác nhau của các chất trong môi trường động khí hoặc lỏng và đối với môi trường hấp phụ tĩnh mà chúng di chuyển quanhư giấy, gelatin hay gel magnesium silicate,…

Một số kỹ thuật sắc ký ứng dụng vào nghiên cứu

Sắc ký là kỹ thuật phân tích chất, phân tích khác biệt trong phân bố giữa pha động và pha tĩnh để tách các thành phần trong hỗn hợp và thành phần của hỗn hợp có thể tương tác với pha tĩnh dựa trên điện tích, độ tan tương đối và tính hấp phụ của chất đó.

M

ức lưu giữ

Mức lưu giữ đo tốc độ một chất di chuyển trong hệ thống sắc ký. Ở các hệ thống liên tục như sắc ký lỏng cao áp_HPLC (High Performance Liquid Chromatography) hay sắc ký khí _GC (Gas Chromatography) mà các hợp chất được chiết xuất bởi chất chiết xuất, mức lưu giữ được đo bằng thời gian lưu R_t hay t_R, khoảng thời gian giữa tiêm và phát hiện. Ở các hệ thống ngắt quãng như TLC (Thin Layer Chromatography), mức lưu giữ được đo bằng hệ số lưu R_f, quãng đường di chuyển của hợp chất chia cho quãng đường di chuyển của chất chiết xuất (chạy nhanh hơn hợp chất cần phân tích). Mức lưu giữ của một chất thường khác nhau đáng kể giữa các thí nghiệm và phòng thí nghiệm do dao động của chất chiết xuất, pha tĩnh, nhiệt độ và thiết kế của thí nghiệm. Vì vậy điều quan trọng là phải so sánh mức lưu giữ của hợp chất muốn khảo sát với một hoặc nhiều hợp chất chuẩn trong cùng điều kiện.

Các kỹ thuật sắc ký:

Trong phòng thí nghiệm hoặc xét nghiệm, kỹ thuật sắc ký thường được áp dụng gồm những loại sau: sắc ký giấy, sắc ký khí‐lỏng, sắc ký trao đổi ion, sắc ký ái tính ion kim loại bất động, sắc ký lỏng hiệu năng cao, sắc ký thẩm thấu gel, sắc ký ái lực, sắc ký lớp mỏng, sắc ký lỏng cap áp,…Tùy thuộc vào từng hợp chất hoặc thành phần chất cần phân tích, chúng ta phải sử dụng một số kỹ thuật khác nhau. Chẳng hạn, muốn phân tích tất cả các thành phần có mặt trong một viên artesunate giả, người ta phải sử dụng phương pháp sắc ký lớp mỏng, sắc ký khí, sắc ký trao đổi ion, acid amin, tán xạ tia X,…mới phân tích và kết luận hết các thành phần trong viên.

Trong phạm vi bài viết, chúng tôi muốn giới thiệu sơ nét một số phương pháp sắc ky sau:

§Sắc ký lớp mỏng (TLC_Thin Layer Chromatography) là kỹ thuật sắc ký khá nhanh, đơn giản và tiện lợi. Nó giúp nhận biết nhanh được số lượng thành phần có trong hỗn hợp đem sắc ký. Trong phương pháp sắc ký lớp mỏng, thành phần trong hỗn hợp được xác định nhờ so sách hệ số lưu của hỗn hợp Rf và hệ số lưu Rf của một số chất đã biết. Bản sắc ký dùng trong sắc ký lớp mỏng TLC thường làm bằng thủy tinh, kim loại hoặc bản plastic được phủ lên trên bằng 1 lớp chất rắn mỏng như silicagel, bột nhôm.

§Phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC): HPLC là một sắc ký cột (column chromatograph ) đi kèm với một detector nhạy để có thể phát hiện được các chất tách ra trong quá trình chạy sắc ký. Với những tiến bộ kỹ thuật về cột, detector đã chuyển sắc ký cột thành phương pháp phân tích có tốc độ nhanh và hiệu suất cao. Loại này cần phải có hệ thống bơm cao áp để đẩy pha động với áp suất cao đến khoảng 30Mpa (300 atm) nhằm tạo dòng chảy với lưu lương vài ml/ phút. Số lượng mẩu phân tích bằng HPLC chỉ cần khoảng 20microlit.

§Phương phpá sắc ký khí: điểm biệt giữa sắc ký lỏng cap áp (HPLC) và sắc ký khí (GC) là trong phương pháp HPLC, mẫu chỉ cần làm hoà tan mà không cần làm bay hơi, do đó HPLC có thể phân tích được các chất mà không sợ gây ra sự phân hủy do nhiệt độ trong quá trình phân tích.

Một số thông tin chi tiết liên quan đến lịch sử (history), quy trình vận hành (operation), ứng dụng (applications), pha động (mobile phase) hoặc pha tính (stationary phase), sắc ký cột (column), hỏi đáp vopứo nhà sản xuất (manufactures), trợ lý về kỹ thuật (technical assistance), các lỗi sai sót và cách khắc phục (troubleshooting), … xin xem thêm trang http://www.pharm.uky.edu/ ASRG/HPLC của trường đại học dược Kentucky và trang http://www.forumsci.co.il/HPLC