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UPC2超高效合相色谱赋予科学家新的想象力

2012-05-15 10:23
Timeless落尘
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  CO2较许多其他的液体容易达到超临界状态。以水为例,它的临界点是347°C 和218 bar,而CO2 达到超临界状态是31.1°C 和73.8 bar。超临界状态下,很多化合物显示了和GC、LC状态下不同的性质,科学家们可以利用UPC2技术分析LC或GC难以分析的化合物,如样品中含有的化合物极性差别很大的应用等。

  CO2无毒、不易燃、廉价容易获得且不污染环境,是一种真正的绿色溶剂,使用CO2代替了购买和处理昂贵的有毒、挥发性的有机溶剂。

  CO2同时也是一种化学纯度高、稳定且非极性的溶剂,适用于分离很多以前用正相色谱来分离的异构体、手性化合物等。

  CO2还兼容于大多数的LC检测器,具有溶剂载量少、分离度高、峰形窄、分离速度快等特点,因此也可以作为MS的完美接口,兼容于所有的API技术(如ESI、APCI、APPI),样品进质谱前只需将CO2溶剂气化即可。

  UPC2仪器设计

 

  SFC的基本配置与HPLC相似,有泵、自动进样器和检测器。差别是:系统采用了热交换机和反压调节器,来确保整个系统中二氧化碳始终保持液相状态;反压调节器和二氧化碳冷却泵是同HPLC的主要差别之处;SFC采用改良的PDA 流通池,用以满足压力的需求。

  配以业界领先的亚2微米颗粒色谱柱,ACQUITY UPC2系统使得科学家能够更加精确地改变流动相的强度、系统压力和温度,从而调整出系统的分离度和选择性,帮助科学家分离、检测和定量结构类似物、异构体、对映体和非对映异构体混合物时,能够更好地控制分析物的保留――而这些化合物以任何其他方法分离通常都是困难的。

  UPC2的应用

  UPC2是色谱的一个新品类,赋予科学家们更多的想象力。比如对于:天然产物、传统药物、药品、食品添加剂或污染物、杀虫剂、表面活性剂、聚合添加剂、脂质或生物燃料等, UPC2系统都能呈现很高的分离性能和峰形。

 

  组学、高通量筛选分析:有可能看到全谱!

  比如,UPC2将为组学(omics)研究者带来强大的剖析能力。各种组学都希望“看”得更全面,“看到的物质范围越广、含量越低,你可能对这个事物的了解越透彻。”但是现在,化合物涉及的范围太广了,不可能一针下去就看到所有的全谱,一定有很多的盲点,或者需要多次重复的技术、改变分析方法的多次进样。

  “对于组学研究来说,UPC2给你一种可能——‘把复杂化合物的分析常规化’。让你一针下去以后能够看到全谱,能看到以前看不到的那些物质。这对于高通量的筛选也是非常令人振奋的技术!”舒经理兴奋地谈到。

  在第三届质谱论坛上,刘虎威教授谈到新兴的脂质组学的研究,目前需要至少在反相和正相色谱上做两次LC-MS/MS实验,而如果采用UPC2,很可能实现只需一次LC/MS/MS进样,就可以同时鉴定各种脂质。

  手性化合物分析

  UPC2还特别适用于分析手性化合物。对于中药/天然产物分离分析、杀虫剂、油脂类、保健品/添加剂、环境污染物、法医、药物研发、香精香料、石油化工等分析来说,手性化合物的分离分析都是必须的,同时又是昂贵和困难的。很多反相液相色谱和质谱法,对手性化合物分析的能力都很弱。传统上,有些使用正相分离,有些使用昂贵的手性柱。前者带来了大量的易燃、有毒、危险、昂贵、污染环境的有机溶剂(如:正庚烷、正己烷、异辛烷、二氯甲烷、四氢呋喃等);后者要求的手性柱非常昂贵,并且无法满足更多的需求。

  但是用UPC2,“异构体啊,手性化合物真的能分开,神了。就连我们公司搞了几十年传统SFC的,看到结果也都不敢相信,会获得如此好的分离!”舒经理由衷赞叹。

  谈到分离的机理,舒经理讲到:“如同液相色谱发展中遇到的瓶颈一样,UPLC出现以前,液相色谱的发展,颗粒越来越小,载液在流注过程中,样品跟颗粒表面涂的固定相的接触机会越来越多,分离程度就越来越来好,这是液相色谱的基本原理。

  但是颗粒越来越小,就意味着压力越来越大,因为你拿液相或者水啊,这些东西粘滞性很强的。颗粒那么小,它流不过去,反压特别大,对整个系统的硬件要求特别高。

  但是气相色谱为什么分离好,它拿气体做载体,传输扩散快,不会带来压力太高的困扰。但是过去太快了,化合物跟固定相的交换时间就少,所以现在毛细柱GC需要很长的通路,交换越充分,分离就越好。

  CO2正好在气相和液相之间,以前传统SFC不容易操作,很难控制,比如很难精确地控制在临界点,难以实现高重现性和可靠性。但是UPLC正好能解决这问题,它可以非常好地控制微小的温度、压力、助溶剂的变化,这样它就能看到以前很难看到的东西。而且它扩散性很好,不会造成很大的系统压力。

  另外,在超临界状态,化合物的性质会发生很大的变化,同其处于气态或者液态是不一样的。这种差别造成手性化合物与固定相之间作用的区别,从而获得手性化合物的分离。

 

  左图:非手性化合物分离的比较:ACQUITY UPC2(左上)比 正相HPLC(左下)减少了溶剂消耗,每个样本分析成本降低100倍以上。

  右图:手性化合物分离的比较:ACQUITY UPC2(右上)分析时间18秒, 正相HPLC(右下)分析时间7分钟。

 

 

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