Tác giả – Tiến sĩ Rajesh Babu Dandamudi, Quản lý Kỹ thuật của Phenomenex

Sáng nay, tôi được một người bạn có niềm đam mê đối với xe mô tô gửi cho một đoạn clip nói về cuộc đua MotoGP, trong đó có một tay đua bị mất tay lái và trượt ngã. Những người đi sau không lường trước được sự việc bất ngờ này nên đã đâm vào nhau. May mắn thay, vụ va chạm không gây tử vong và tất cả các tay đua đều sống sót. Khi tôi cố gắng tìm hiểu lý do tại sao các tay đua có thể thoát nạn, tôi nhận ra rằng nguyên nhân ở bộ đồ bảo hộ họ đã mặc.

Sự an toàn của các tay đua là điều quan trọng hàng đầu khi họ tham gia vào mỗi cuộc đua, vì thế họ tự bảo vệ mình bằng cách sử dụng đồ bảo hộ tốt nhất để tránh những điều tồi tệ có thể xảy ra. Tương tự như vậy, cột HPLC là thành phần chính trong hệ thống sắc ký lỏng vì nó chịu trách nhiệm phân tách các chất phân tích trong mẫu. Việc bảo vệ và chăm sóc cột không chỉ giúp chúng ta thu được kết quả phân tích đáng tin cậy mà còn đảm bảo quy trình vận hành không gặp bất kỳ sự cố nào. Tất cả chúng ta đều biết được cột HPLC có tuổi thọ hữu hạn, nhưng làm cách nào để tôi biết được rằng tôi đã tận dụng được tối đa tuổi thọ của cột?

Để trả lời cho câu hỏi này, trước tiên chúng ta hãy xem những nguyên nhân nào có thể làm cho cột bị tắc nghẽn?

Nền mẫu:

Các nền mẫu được phân tích trên cột HPLC thường đa dạng và phức tạp. Các mẫu này có thể có nhiều thành phần không tương thích với các điều kiện của phương pháp HPLC. Việc tiêm những mẫu như vậy mà không có bước chuẩn bị/xử lý mẫu thích hợp có thể dẫn đến tắc nghẽn cột.

Dư lượng protein và các hợp chất kỵ nước như lipid có thể không được rửa giải hoàn toàn trong quá trình phân tách pha đảo. Những hợp chất này sẽ từ từ hấp phụ lên pha tĩnh cột và gây ra nhiều vấn đề khác nhau.

Dung dịch pha loãng mẫu và pha động không tương thích:

Nếu dung dịch pha loãng mẫu không tương thích với pha động thì khi đưa mẫu vào pha động có thể khiến mẫu bị kết tủa. Điều này thường xảy ra khi dung dịch pha loãng mẫu quá phân cực hoặc quá không phân cực so với pha động.

Dung dịch pha động:

Dung dịch đệm thường được sử dụng làm pha động trong HPLC. Điều quan trong là các dung dịch đệm này cần phải được lọc trước khi sử dụng. Đôi khi, do sự khác biệt về nhiệt độ trong phòng thí nghiệm, một số thành phần trong dung dịch đệm có thể bị kết tủa. Sử dụng dung dịch đệm có nồng độ cao cũng sẽ dễ dẫn đến hiện tượng kết tủa.

Các mảnh vụn rơi ra từ pump seal/rotor seal của injector

Pump seal và rotor seal thường được làm bằng cao su. Khi bị mòn, các mảnh vụn sẽ rơi ra và đi vào đường dung môi. Nếu không bảo trì định kỳ bơm và các cổng tiêm, mảnh vụn có thể lọt vào cột và làm tắc cột.

Bây giờ chúng ta đã biết những nguyên nhân khiến cột bị tắc nghẽn. Vậy làm thế nào để chúng ta có thể bảo vệ cột khỏi những nguyên nhân đó?

Để bảo vệ các cột HPLC (phân tích và điều chế) khỏi bị nhiễm bẩn, bởi các hạt rắn trong quá trình tiêm, pha động chưa được lọc hoặc mảnh vụn rơi ra từ pump seal/rotor seal bị mòn của injector, nên sử dụng cột bảo vệ.

Câu hỏi tiếp theo là: Cột bảo vệ là gì?

Cột bảo vệ về cơ bản là một loại cột nhỏ, được làm từ vật liệu tương tự với cột phân tích và được gắn ở đầu cột phân tích. Các cột này có nhiều kích thước khác nhau, phù hợp với từng loại cột phân tích. Màng lọc trong cột bảo vệ giống với màng lọc của cột phân tích. Điều này có nghĩa là bất kỳ vật gì có thể làm tắc nghẽn cột phân tích sẽ bị chặn trên cột bảo vệ. Phần bị tắc nghẽn này có thể được loại bỏ bằng cách thay thế các cartridge bảo vệ, từ đó bảo vệ được tuổi thọ cột phân tích.

Thành phần của Security GuardTM

Mặt cắt của Security GuardTM cho thấy cartridge bảo vệ có thể dễ dàng thay thế khi bị nhiễm bẩn.

Để hiểu hơn về vai trò của cột bảo vệ đối với tuổi thọ cột, chúng tôi đã thực hiện một thử nghiệm bằng cách tiêm một nền mẫu sinh học vào cột lõi rắn (Kinetex 2.6 µm C18 50 x 4.6 mm của Phenomenex, Inc. Torrance CA, USA). Với cột không được bảo vệ (chấm xám, hình dưới), việc tiêm mẫu liên tục gây ra sự tăng áp suất. Nếu không sử dụng cột bảo vệ Security Guard ULTRA, áp suất sẽ gia tăng theo cấp số nhân. Việc tăng áp suất sẽ gây ra nhiều vấn đề trên sắc ký đồ như peak bè, chẻ peak. Do đó, độ nhạy của phương pháp, việc định lượng, định danh peak cũng bị ảnh hưởng.

Tuy nhiên, tuổi thọ cột sẽ được gia tăng đáng kể khi sử dụng SecurityGuard ULTRA (chấm đen, hình trên). Khi sử dụng cột bảo vệ, việc tiêm mẫu liên tiếp vẫn làm tăng áp suất, nhưng sự gia tăng này là do các hạt bị bắt giữ trong cột bảo vệ SecurityGuard ULTRA chứ không phải trong cột phân tích UHPLC/HPLC. Do đó, chỉ cần thay thế cartridge của SecurityGuard ULTRA định kỳ thì áp suất sẽ trở về mức ban đầu và kéo dài tuổi thọ của cột.

Khi nào thì tôi cần thay cartridge?

Nên thường xuyên kiểm tra bề mặt cartridge, theo dõi sự tích tụ của các chất gây nhiễm bẩn và thay thế cartridge trước khi quá muộn! Nếu chất gây nhiễm không màu, vẫn nên thay cartridge thường xuyên nếu cần duy trì hiệu năng sắc ký (ví dụ như khi độ phân giải giảm 10% và/hoặc khi hiệu năng giảm 20%) hoặc nếu áp suất hệ thống tăng quá 20%. 

Các yếu tố nào tôi nên quan tâm khi mua cột bảo vệ?

Pha tĩnh của cột bảo vệ phải giống với pha tĩnh cột phân tích để không làm thay đổi độ chọn lọc.

Đường kính trong của cột bảo vệ bằng hoặc nhỏ hơn đường kính trong cột phân tích để tránh bị bè peak. Luôn sử dụng cột bảo vệ có đường kính trong gần nhất với đường kính trong của cột sắc ký.

Cột bảo vệ càng ngắn càng tốt vì có thể tích chết nhỏ.

Có thể thay thế cartridge với thao tác càng đơn giản càng tốt.

Phenomenex giới thiệu 3 loại cột bảo vệ có thể sử dụng được cho hầu hết các cột phân tích hiện nay

SecurityGuard Standard: sử dụng cho tất cả các cột có pha tĩnh không phải là hạt lõi rắn và kích thước hạt ≥ 3 µm ((< 5,000 psi /345 bar)*), tương thích hầu hết tất cả các cột HPLC.

SecurityGuard ULTRA: sử dụng cho cột pha tĩnh lõi rắn và/hoặc kích thước hạt < 3 µm (< 20,000 psi /1378 bar).

SecurityGuard PREP: sử dụng cho cột điều chế HPLC có đường kính trong (ID) từ 9.0 đến 49.0 mm.

 

Nguồn: HPLC Guard Columns: How They Work