高效液相色譜和超高效液相色譜儀器的一些最新發(fā)展

李 彤

（大連依利特分析儀器有限公司，遼寧 大連116023）

2015 年對于高效液相色譜儀（HPLC）和超高效液相色譜儀（UHPLC）的發(fā)展來講是重要的一年，因為這一年正好是美國Waters 的超高效液相色譜儀（UPLC?）正式投放市場十周年。十年來，圍繞著以液相流體為流動相的高效液相色譜儀和超高效液相色譜儀，以及以超臨界流體為流動相的超臨界色譜儀（SFC）產(chǎn)品層出不窮，各家公司使出渾身解數(shù)，不斷地推陳出新。色譜界的同仁基本認可：這十年來第二代的UHPLC 產(chǎn)品已經(jīng)成為當今液相色譜的主流儀器，與此同時，以Waters 公司產(chǎn)品UPC2為代表的新一代SFC 正在蓬蓬勃勃地發(fā)展，盡管目前應用還不是十分廣泛。

對于高效液相色譜儀和相關技術的發(fā)展趨勢，從全球最大規(guī)模的皮茨堡分析化學與應用光譜會議（Pittcon 2015）展出的新儀器進行分析可以看出一些端倪。Pittcon 2015 參展的新儀器的總體趨勢為：Ⅰ.第二代的UHPLC 具有更高的操作耐壓、更低的樣品擴散、更新穎的色譜柱柱溫箱設計，以及更加快速循環(huán)的自動進樣器；Ⅱ.多個廠家不僅提供積木式的儀器設計平臺，同時也供應集成式的成品儀器。通常，積木式的儀器使用方便，使用效率更高，而集成式的儀器價格相對便宜，更加適用于質(zhì)量控制等應用；Ⅲ.對現(xiàn)有儀器平臺進行擴展或升級，以滿足如二維色譜等的一些特殊應用；Ⅳ.色譜軟件，無論是儀器控制或是數(shù)據(jù)處理等，其發(fā)展的速度與儀器的進步基本保持了同步；Ⅴ.非常適合于手性樣品分離分析的SFC 已經(jīng)不再是一枝獨秀，日本島津公司和日本分光公司等一些公司也開始推出商品化的新一代SFC。表1 是Pittcon 2015 上展出的部分新儀器。

表1 Pittcon 2015 上展出的部分新儀器

下面針對表1 中幾種有典型代表意義的新產(chǎn)品分別評述。

ThermoFisher Scientific 公司在Pittcon 2015上推出了其最新產(chǎn)品Vanquish UHPLC（見圖1）。Vanquish 是集成式、低擴散和生物兼容的UHPLC，其操作壓力可以達到150 MPa，自動進樣時間間隔僅15 s，進樣交叉污染更低至4 ppm。該系統(tǒng)匯集了集成系統(tǒng)的耐用性以及模塊化系統(tǒng)的靈活性和適用性，還可以作為一個獨立的系統(tǒng)與最新的質(zhì)譜聯(lián)用；在設備高度上，Vanquish 系統(tǒng)比類似的模塊化系統(tǒng)要低25%，從而提高了其在實驗室的安全性和儀器的便利性。另外，該系統(tǒng)還具有下面的特點：智能流程泵技術——專為高重現(xiàn)性的保留時間、低基線噪聲而設計，達到提高檢測靈敏度的效果（見圖2）；色譜柱溫箱的加熱方式經(jīng)過特殊設計達到了非常好的效果，圖3 是使用兩種不同加熱模式時色譜柱內(nèi)部流體流型的模擬示意圖。從圖3 可以看出，采用直接傳導加熱模式時色譜柱內(nèi)沒有形成溫度梯度（見圖3a），最大化地保證了色譜柱的柱效；而采用風扇強制循環(huán)對流傳熱模式時色譜柱內(nèi)部形成了對柱效極為不利的溫度梯度（圖3b）。

圖1 ThermoFisher Scientific 的最新產(chǎn)品Vanquish UHPLC

圖2 Vanquish UHPLC 儀器10 次進樣分析的重復性

圖3 兩種不同加熱模式時色譜柱內(nèi)部流體流型的模擬示意圖

Agilent 1290 Infinity II UHPLC 是Agilent 公司繼1290 Infinity UHPLC 推出5 年后的升級換代產(chǎn)品，主要特點是：操作耐壓提高到130 MPa，系統(tǒng)的擴散進一步降低，自動進樣器與色譜柱溫箱改進后分離效果的改善較為顯著。例如，其新自動進樣器采用獨立流路的雙進樣針設計模式，使進樣循環(huán)間隔時間比單進樣針大大縮短，可以以秒計，同時其交叉污染＜9 ppm。圖4 是新自動進樣器的使用效果示意圖。

圖4 Agilent 1290 Infinity II UHPLC 自動進樣器的使用效果示意

Grace 公司的Reveleris Prep 系統(tǒng)是同時具有中壓12 MPa（120 bar）以及快速制備色譜（flash chromatography-preparative LC）的純化系統(tǒng)，帶12 英寸觸摸屏集成控制式軟件及內(nèi)置自動進樣器和餾分收集器，可以接收3 路信號，如紫外-可見波長檢測器（UV-Vis）和蒸發(fā)光散射檢測器（ELSD）等檢測器的信號，流動相最大流量可以達到200 mL／min，非常適合于有機合成等實驗室的樣品純化過程。

繼Waters 公司成功推出以超臨界二氧化碳為流動相的UPC2后，日本JASCO、Shimadzu 和Applied Separations 等公司也推出了新一代的超臨界液相色譜儀。例如，JASCO 公司的4000 Series SFC，其可以滿足半微量、分析、半制備以及制備級的SFC 要求，其泵的輸送流量為0.2～150 mL／min，工作壓力可以達到50 MPa，配用的檢測器可以是UV-Vis、圓二色、二極管陣列、火焰光度、ELSD 和MS 等檢測器。雖然新一代SFC 的應用尚不夠普及，但是相信這種狀況是暫時的，目前只是方興未艾。

色譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)軟件（chromatography data systems，CDS）的發(fā)展一直與色譜儀器的發(fā)展形影相伴。如捷克DataApex 公司的Clarity V.6 就是其中一例。DataApex 最新推出的升級版軟件Clarity V.6 增強了用戶界面、樣品的序列分析、多維GC×GC功能延展，滿足了質(zhì)譜檢測器和火焰離子化檢測器寬線性范圍的要求，適用于多家公司的LC、GC 和MS 產(chǎn)品。

總之，高效液相色譜儀以及超高效液相色譜儀發(fā)展至今天更加日新月異。本文限于篇幅不更多地贅述，感興趣的讀者可以參閱Pittcon 2015 相關報告和其他相關文章。