ACQUITYArc液相色譜系統(tǒng)的使用與維護

許紫婷，陳珠靈，孫建軍

(福州大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，福建 福州 350116)

大型儀器的維護與維修(195～200)

ACQUITYArc液相色譜系統(tǒng)的使用與維護

許紫婷，陳珠靈，孫建軍

(福州大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，福建 福州 350116)

小顆粒填料( < 2 μm) 和超高壓系統(tǒng)( > 105 kPa)使得超高效液相色譜(UPLC)能夠提供比高效液相色譜(HPLC)更加高效和快速的色譜分離性能，是液相色譜研究領(lǐng)域的新熱點之一. ACQUITY Arc系統(tǒng)作為HPLC和UPLC兩種系統(tǒng)之間的橋梁，可以重現(xiàn)或改進已有的HPLC方法，通過簡單切換，就能夠輕松獲得UPLC性能，快速實現(xiàn)二者之間的方法轉(zhuǎn)換，為分析工作者提供方便. 通過對Waters ACQUITY Arc液相色譜系統(tǒng)的組成、日常使用及維護的詳細介紹，為Waters ACQUITY Arc液相色譜系統(tǒng)的使用提供指導(dǎo). 總結(jié)了儀器使用過程中的常見故障和解決辦法，為延長儀器使用壽命和測試結(jié)果的準確性和穩(wěn)定性提供技術(shù)保障.

ACQUITY Arc；液相色譜；故障；維護

Abstract: Ultra performance liquid chromatography (UPLC), which is the new hotspots in the field, provides better separation and faster analysis than high performance liquid chromatography (HPLC) with the properties of particle sizes less than 2 μm and ultrahigh pressure systems(> 105 kPa). The ACQUITY Arc System, designed as the bridge between HPLC and UPLC method, is specifically engineered to respond to the needs of analytical scientists and can enable them to efficiently replicate or improve the established HPLC method, or easily transfer to UPLC performance just with the flip of a switch. The components, the usage and daily maintenance of Waters ACQUITY Arc liquid chromatographic system is introduced in detail. The article provides experience and direction for the beginners. The common faults and solutions of using the instrument are summarized, in order to ensure the accuracy and stability of the testing results and to extend the service life of the instrument.

Keywords: ACQUITY Arc; liquid chromatography; faults; maintenance

液相色譜分析廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、生化、石油、化工、環(huán)境衛(wèi)生和食品等領(lǐng)域[1]. 近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，液相色譜分析方法及設(shè)備正從高效液相色譜(HPLC)向超高效液相色譜(UPLC)階段邁進[2]. 超高效液相色譜技術(shù)及分析方法已成功應(yīng)用于中藥復(fù)雜組分分析[3-4]、藥劑的分析檢測和質(zhì)量控制5]、農(nóng)藥獸藥殘留物檢測[6-7]、水及環(huán)境監(jiān)測[8-9]、化妝品質(zhì)量控制[10]及代謝組學(xué)[11]等領(lǐng)域. 然而大部分現(xiàn)行標準[12-14]中規(guī)定的液相色譜分析方法為HPLC法，對UPLC法的條件及其方法轉(zhuǎn)換等未作詳細規(guī)定，一定程度上限制了UPLC技術(shù)的推廣和應(yīng)用. Waters公司2015年全新推出的ACQUITY Arc液相色譜系統(tǒng)，為HPLC和UPLC分離提供了真正意義上的即插即用式方法兼容性，有效地彌補和跨越了二者之間的性能差距[15].

色譜儀器的良好分離效果，不僅跟儀器本身性能有關(guān)，更重要的是要對儀器進行科學(xué)的管理和正確使用維護，這也是延長儀器使用壽命的前提和基礎(chǔ). 關(guān)于高效液相色譜及超高效液相色譜的使用、維護和維修等，已有同行前輩進行了較多報道和闡述[16-21]. ACQUITY Arc液相色譜系統(tǒng)為分析工作者提供一項新的色譜分離解決方案，其相關(guān)日常維護和故障處理等還未見文章報道. 本文就Waters ACQUITY Arc液相色譜系統(tǒng)的組成、操作規(guī)程、日常維護及常見故障處理等方面進行總結(jié)并介紹如下，供同行及初學(xué)者參考.

1 ACQUITY Arc系統(tǒng)的組成

圖1為Waters ACQUITY Arc液相色譜系統(tǒng)流路圖. ACQUITY Arc 系統(tǒng)包括四元溶劑管理器、樣品管理器、柱溫箱和檢測器這4個模塊. 該系統(tǒng)不僅適用來自HPLC平臺的方法并模擬原始方法中的駐留體積和混合行為，還可結(jié)合UPLC色譜柱技術(shù)來提升色譜分析效率. 同時，ACQUITY Arc系統(tǒng)還適用已針對較大粒徑色譜柱進行過調(diào)整的UPLC方法[15].

圖1 Waters ACQUITY Arc液相色譜系統(tǒng)流路圖Fig.1 Flow path diagram of Waters ACQUITY Arc liquid chromatography system

1.1 四元溶劑管理器

四元溶劑管理器是一種低壓混合的高壓泵，它利用梯度比例閥(GPV) 可同時泵送4種已脫氣的溶劑，從而動態(tài)建立特定組分流動相，并將樣品隨流動相一起帶入色譜柱中進行分離.

1.2 樣品管理器

樣品管理器使用直接進樣裝置從樣品板或樣品瓶中吸取樣品，注入色譜柱. 在進樣量選擇上，可以通過安裝擴充定量環(huán)增大進樣體積，也可以使用自動稀釋選項稀釋樣品.

1.3 柱溫箱模塊

柱溫箱模塊用于管理和維持ACQUITY Arc系統(tǒng)的柱溫. ACQUITY Arc系統(tǒng)柱溫箱的長度對于2.x μm UPLC色譜柱和 3.0～5.0 μm粒徑的HPLC色譜柱都適用，在使用中可以根據(jù)方法需要選擇相應(yīng)的HPLC或UPLC色譜柱. 色譜柱室最大可容納內(nèi)徑為7.8 mm、長度為30 cm的LC色譜柱.

1.4 檢測器

液相色譜儀中的檢測器是關(guān)鍵部件之一，主要用于監(jiān)測經(jīng)色譜柱分離后的組分濃度的變化，進行定性、定量分析. 與Arc系統(tǒng)兼容的光學(xué)檢測器有：二極管陣列檢測器(2998 PDA)、紫外吸收檢測器(2489 UV/Vis)、示差折光檢測器(2414 RI)、熒光檢測器(2475 FLR)、蒸發(fā)光散射檢測器(2424 ELSD).

1.5 多流路技術(shù)

不同液相系統(tǒng)之間的延遲體積差異會給分析結(jié)果帶來一定的差異，比如保留時間等. 而通常情況下一臺液相系統(tǒng)的系統(tǒng)延遲體積是固定的，這樣則不利于分析工作中在不同系統(tǒng)下獲得一致性的分析結(jié)果. ACQUITY Arc系統(tǒng)采用特有的多流路(Multi-flow path)技術(shù)，即在溶劑管理器中配置兩套規(guī)格不同的在線混合器，使得系統(tǒng)擁有兩個系統(tǒng)延遲體積，一個適用于HPLC系統(tǒng)的延遲體積，另一個適用UPLC系統(tǒng)的延遲體積，二者通過溶劑管理器中的排放六通閥來實現(xiàn)切換. 在儀器使用過程，可以根據(jù)需要通過軟件簡單切換，選擇與其原有液相系統(tǒng)接近的延遲體積，從而實現(xiàn)方法轉(zhuǎn)移和重現(xiàn)，無需手動調(diào)整.

2 日常使用及維護

2.1 溶劑管理器使用與維護

溶劑管理器為四元低壓梯度泵，平常使用時應(yīng)關(guān)注壓力的情況，并在設(shè)備使用記錄中記錄液相條件和壓力.

使用18.2 MΩ的超純水，當天配制使用. 使用色譜純或質(zhì)譜級的溶劑、緩沖劑和添加劑. 配制含緩沖鹽流動相需用0.2 μm濾膜過濾.

每次開機時應(yīng)檢查密封清洗管內(nèi)是否有液體，應(yīng)開啟灌注密封清洗功能并用注射器在其廢液處抽清洗液，使整根管充滿液體.

溶劑管理器長時間未運行或使用緩沖流動相后，應(yīng)進行密封清洗，并注意：(1)勿使用不揮發(fā)性緩沖劑作為密封清洗溶劑，以避免損壞溶劑流路中的密封件和電磁閥座；(2)確保密封清洗溶劑能與流動相條件完全兼容，以避免堵塞系統(tǒng)管路.

避免系統(tǒng)管路長時間置于純乙腈中，防止乙腈在單向閥表面形成聚合物導(dǎo)致單向閥故障.

接頭：首次擰緊接頭時應(yīng)先用手指擰緊后再使用扳手擰3/4圈，為防止譜帶擴展，緊固壓力螺釘前，應(yīng)確保管路底部位于其安裝孔中，再次擰緊接頭時應(yīng)先用手指擰緊后再使用扳手擰不大于1/6圈，避免過度擰緊導(dǎo)致接頭損壞. 在維護過程中，每當擰松接頭時，應(yīng)檢查是否有裂縫、螺紋損壞和變形.

2.2 樣品管理器使用與維護

在運行樣品界面中選擇與實際樣品盤對應(yīng)的選項，裝機配的樣品盤為ANSI 48Vial 2 mL，避免進樣針損壞.

取放樣品時使用樣品室上方的開關(guān)1或2來選擇對應(yīng)的樣品盤，拉出樣品盤，將樣品板放入托盤時應(yīng)使孔位置“A,1”位于左上角，將托盤滑入直至其卡入到位. 禁止在開機的狀態(tài)下手動轉(zhuǎn)動樣品盤轉(zhuǎn)盤.

根據(jù)樣品和溶劑的特性選擇合適材料的濾膜(0.2 μm)過濾樣品，確保樣品無不溶雜質(zhì). 如樣品的溶劑不是流動相，進樣前務(wù)必確保樣品能溶于流動相中，以免進樣時樣品在流動相中析出，堵塞管路和色譜柱樣品.

清除溶劑：主要用于充滿樣品注射器和吸取樣品. 清除溶劑必須能與使用的流動相和樣品組分互溶，且必須含有一定比例的有機相，通常與等度方法的流動相比例或梯度方法的流動相初始比例相同. 常選用10%乙腈水作為清除溶劑.

清洗溶劑：用于在進樣間隙期間清洗針上前一個樣品的殘留. 清洗溶劑的有機相比例通常高于方法所使用等度流動相比例，或與梯度方法的最終流動相比例相同，甚至更強. 清洗溶劑必須與方法所使用流動相和樣品組分兼容且可混溶. 常選用50%乙腈水或純乙腈作為清洗溶劑.

2.3 柱溫箱使用與維護

禁止在通電的情況下插拔柱溫箱電纜. 流動相的pH值在色譜柱的pH值范圍內(nèi)，超過色譜柱的pH值范圍使用可能導(dǎo)致固定相脫落或硅膠溶解.

帶預(yù)加熱裝置的柱溫箱可以提高分析的穩(wěn)定性，接色譜柱端的接頭應(yīng)使用手指擰緊，若使用扳手擰過緊會導(dǎo)致前端的塑料錐箍損壞. 預(yù)加熱接頭安裝步驟：擰松銀色螺母，將帶有裝配錐箍的鍍金壓力螺釘插入色譜柱(或在線過濾器)的入口，用手擰緊鍍金壓力螺釘，擰緊銀色螺母.

若長時間停機，需將色譜柱從系統(tǒng)中取下用堵頭封好放入色譜柱盒保存. 儀器配有在線過濾器可過濾樣品中的雜質(zhì)，當在線過濾器壓力升高時應(yīng)更換其濾芯.

2.4 紫外檢測器使用與維護

啟動檢測器前應(yīng)確保流通池濕潤，防止出現(xiàn)初始化錯誤.

如試驗中使用含有緩沖鹽的流動相，應(yīng)在關(guān)閉電源前用純水將其從檢測器中沖洗掉后用純甲醇保存流通池. 如長期不使用流通池，用純甲醇沖洗流通池，將流通池廢液出口用堵頭堵好.

長時間不使用檢測器時應(yīng)關(guān)閉燈，如果下一次使用間隔不超過4 h，則無需關(guān)燈.

漏液傳感器：可在控制臺中配置啟用或不啟用漏液傳感器，若出現(xiàn)漏液報警時，處理漏液故障后用紙巾吸干漏液傳感器及其卡槽內(nèi)殘留的溶劑，然后重設(shè)模塊.

應(yīng)注意儀器環(huán)境的衛(wèi)生，避免灰塵進入儀器內(nèi)部，在較長時間不用儀器時應(yīng)關(guān)閉儀器電源，防止電路板或其他部件因積灰導(dǎo)致故障.

3 常見故障處理

3.1 壓力異常

壓力顯著升高或超上限，通常原因是流路堵塞，可以從流路末端往前逐一檢查以確認堵點，可能原因及處理：

(1)如灌注系統(tǒng)時壓力超上限，則可能是排液閥堵塞，可用流動相反沖排液閥或清洗密封墊；

(2)在不連接進樣器的情況下，如果壓力偏高，則可能是溶劑混合器堵塞，可用流動相反沖溶劑混合器或更換混合器；

(3)如進樣時系統(tǒng)壓力明顯升高甚至超上限，則可能是進樣針或針座堵塞，應(yīng)該用流動相反沖進樣針、清洗針密封或更換針座；

(4)如果是在同樣的方法條件下壓力比之前明顯升高，則可能是緩沖鹽沉積色譜柱內(nèi)或樣品污染沉積，應(yīng)用粘度更低的50%乙腈水溶液清洗色譜柱，同時升高柱溫和降低流速.

壓力顯著下降、沒有壓力或壓力波動大，可能原因及處理：

(1)如流路中有氣泡，可用流動相灌注系統(tǒng)，以排除流路中可能存在的氣泡；

(2)單向閥堵也可能造成流路壓力下降或沒壓力，可將單向閥取下先后用水、異丙醇、甲醇超聲10 min后再裝上；

(3)檢查流路是否存在漏液情況，如進樣針、接頭或泵桿密封圈漏液，則應(yīng)更換相應(yīng)配件.

3.2 色譜峰型異常

3.2.1 所有的色譜峰都變形

所有的色譜峰都變形，可能原因及處理：

(1)色譜柱污染或填料塌陷等原因造成柱效降低，應(yīng)更換色譜柱進行測試；

(2)如出現(xiàn)色譜峰前伸或有往前的肩峰，則可能是溶解樣品的溶劑不當產(chǎn)生溶劑效應(yīng)，如圖2(a)所示. 圖2(a)中，溶解樣品的溶劑為純乙腈，進樣體積10 μL時，產(chǎn)生了明顯的溶劑效應(yīng)，導(dǎo)致所有色譜峰前伸. 可通過減小進樣體積降低溶劑效應(yīng)，如圖2(b)所示，將進樣體積減小為1 μL后，色譜峰形正常；或降低溶解樣品溶劑的有機相比例，如圖2(c)所示，將樣品溶解在10%乙腈水，在進樣體積為10 μL條件下，同樣獲得了良好的色譜峰.

圖2 (a) 產(chǎn)生溶劑效應(yīng)的色譜圖， (b) 樣品溶解在 純乙腈，進樣體積為1 μL的色譜圖，(c) 樣品溶解 在10%(v)乙腈/水，進樣體積為10 μL的色譜圖Fig.2 Chromatograms of (a) solvent effect, (b) sample in acetonitrile, 1 μL injection and (c) sample in 10%(v) acetonitrile/water ,10 μL injection

(3)如出現(xiàn)所有色譜峰變寬、拖尾，則可能是管路太長或內(nèi)徑太大，或接頭死體積造成譜帶展寬，應(yīng)使用盡量短的小內(nèi)徑管路，且接頭的管子應(yīng)頂?shù)浇涌诘牡撞? 在使用相同色譜柱的條件下，采用0.01英寸內(nèi)徑管路測出的色譜圖如圖3(a)所示；色譜峰有拖尾現(xiàn)象，將管路更換為0.005英寸內(nèi)徑后測出的色譜圖如圖3(b)所示. 由圖3(b)可見，峰形正常，無拖尾現(xiàn)象，且柱效更高.

圖3 (a) 管路內(nèi)徑為0.01英寸的色譜圖， (b) 管路內(nèi)徑為0.005英寸的色譜圖Fig.3 Chromatograms on (a) tubing size (I.D.) 0.01 in, and (b) tubing size (I.D.) 0.005 in

(4)如采樣速率設(shè)置不當，也會導(dǎo)致色譜峰變形，應(yīng)調(diào)整合適的采樣速率.

3.2.2 個別色譜峰變形

某個或某些色譜峰變形，可能原因及處理：

(1)如樣品在色譜柱上過載，出現(xiàn)平頭峰，應(yīng)稀釋樣品或減小進樣體積. 如圖4(a)所示，圖中第一個峰出現(xiàn)平頭峰，考慮該組分樣品過載，將進樣體積減小為0.5 μL后進樣，獲得了良好的色譜峰，結(jié)果如圖4(b)所示.

圖4 (a) 進樣體積為10 μL的色譜圖， (b) 進樣體積為0.5 μL的色譜圖Fig.4 Chromatograms of (a) 10 μL injection of sample and (b) 0.05 μL injection of sample

(2)如流動相pH不合適，樣品中堿性物質(zhì)會出現(xiàn)峰形拖尾，應(yīng)調(diào)整流動相比例和pH值.

(3)某個樣品組分與色譜柱表面顆粒發(fā)生陽離子交換，也可能造成峰變形，應(yīng)更換合適的色譜柱進行測試.

3.2.3 鬼峰

出現(xiàn)鬼峰，可能的原因及處理：

(1)前一針進樣的化合物洗脫造成的鬼峰，如圖5(a)所示. 圖5(a)中，流動相為水/乙腈(體積比為65∶35)，流速為0.3 mL/min，連續(xù)兩針進樣，第二針比第一針多出一個鬼峰(0.65 min). 如不改變流動相條件，可通過延長運行時間將未洗脫化合物洗脫出來，如圖5(b)所示，未洗脫的化合物在5.61 min出峰；或者采用梯度洗脫，洗脫程序如表1所列. 未洗脫的化合物在3.55 min出峰，且不影響其他峰的分離度，如圖5(c)所示.

圖5 (a) 鬼峰色譜圖，(b) 延長運行時間至6分鐘的 色譜圖，(c) 梯度洗脫方法的色譜圖Fig.5 Chromatograms of (a) ghost peak, (b) prolonging the run time to 6 min and (c) gradient method

時間/min流速/(mL/min)水/%乙腈/%00．390102．50．3208030．3208040．31090

(2)樣品溶劑或樣品瓶污染造成的鬼峰，可通過更換溶劑和樣品瓶來排除故障.

3.3 保留時間及峰面積重現(xiàn)性差

保留時間和重現(xiàn)性差，可能的原因及處理：(1)色譜柱平衡不夠，應(yīng)用流動相充分活化平衡色譜柱；(2)流路漏液也會造成保留時間延遲，可按上述3.1.2方法檢查漏液點并處置.

峰面積重現(xiàn)性差，可能原因及處理：(1)進樣注射器有氣泡，應(yīng)灌注清除溶劑，以排除氣泡；(2)進樣針密封或自動進樣注射器漏液，應(yīng)更換針密封或注射器.

4 結(jié)語

液相色譜儀是一種精密的分析儀器，在日常工作中，必須重視和加強對液相色譜儀的管理和維護，規(guī)范操作，遇到問題和故障及時解決，延長儀器的使用壽命，確保數(shù)據(jù)結(jié)果的準確性和穩(wěn)定性.

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OperationandMaintenanceofACQUITYArcLiquidChromatographySystem

XU Zi-ting，CHEN Zhu-ling，SUN Jian-jun

(CollegeofChemistry,FuzhouUniversity,Fuzhou350116,China)

O657.3

B

1006-3757(2017)03-0195-06

10.16495/j.1006-3757.2017.03.010

2017-05-25;

2017-07-12.

許紫婷(1983-)，女，碩士，實驗師，研究方向為大型儀器設(shè)備的管理與應(yīng)用，E-mail: xuziting@fzu.edu.cn

孫建軍，E-mail: jjsun@fzu.edu.cn，Tel: 0591-22866136.