Предотвращение гидрофобного коллапса: разоблачение колонок AQ
Оглавление
Введение
Высокоэффективная жидкостная хроматография с обращённой фазой (ОФ-ВЭЖХ) — один из наиболее распространённых методов разделения в аналитических лабораториях. Благодаря своей универсальности и возможности работы с широким спектром аналитов от низкой до умеренно высокой полярности, ОФ-ВЭЖХ служит основой рутинного анализа. В качестве привитых фаз обычно используются группы C18, C8 и фенильные группы.
Однако, несмотря на широкое применение, обращённо-фазовая хроматография имеет ограничения, особенно при анализе высокополярных соединений, которые часто недостаточно удерживаются на стандартных обращённо-фазовых колонках. Это создаёт трудности как для качественного, так и для количественного анализа.
Распространенная дилемма: слабое удерживание полярных соединений
Типичным решением для повышения удерживания полярных аналитов является увеличение содержания воды в подвижной фазе. Как правило, чем выше полярность аналита, тем большая доля воды требуется в подвижной фазе для достижения достаточного удерживания.
Однако это представляет собой практическую проблему: традиционные колонки C18 часто нестабильны в условиях высокой концентрации воды или в условиях 100% содержания воды. Длительное использование в таких условиях может привести к явлению, известному как гидрофобный коллапс , — состоянию, которое снижает эффективность колонки, снижая её удерживающую способность.
Понимание гидрофобного коллапса в 100% водных подвижных фазах
Наиболее общепринятым объяснением гидрофобного коллапса является теория «стационарной фазы вымывания» .
Колонки C18 основаны на полностью пористых сферических частицах силикагеля. Эти частицы содержат внутренние поры, в которых связаны гидрофобные алкильные цепи C18. В стандартных условиях обращённо-фазовой хроматографии с использованием органических растворителей, таких как метанол или ацетонитрил, подвижная фаза легко проникает в эти поры, сохраняя неподвижную фазу увлажненной и функциональной.
Однако при использовании 100% водных подвижных фаз, особенно при остановке потока после цикла, давление, удерживающее воду в гидрофобных порах, снижается. Гидрофобная природа цепей C18 отталкивает воду, эффективно выталкивая её из пор. В результате поры высыхают.
После высыхания повторное введение воды затруднено из-за высокого поверхностного натяжения между гидрофобной поверхностью и водой. Поскольку большая часть поверхности силикагеля находится в его порах, потеря смачивания приводит к потере контакта между аналитами и связанной фазой, что приводит к снижению удерживания и ухудшению хроматографических характеристик.
Гидрофобный коллапс особенно распространен в колонках C18 с малым размером пор (<160 Å), где внутреннее расстояние между цепями C18 минимально, что оставляет мало места для прохождения молекул воды. Напротив, колонки C18 с большим размером пор (≥160 Å) обычно более устойчивы к 100% водной среде.
Надежное решение: Ultisil® AQ-C18
Чтобы решить проблему совместимости чистой воды в колонках C18 с малыми порами, компания Welch Materials разработала Ultisil® AQ-C18 — прочную колонку, специально спроектированную для работы с 100% водными подвижными фазами без гидрофобного разрушения.
Эта колонка типа AQ включает полярные концевые группы, которые улучшают смачиваемость, обеспечивая длительное удерживание и продлевая срок службы колонки в условиях высокой концентрации воды.
Основные характеристики Ultisil® AQ-C18:
- Изготовлено с использованием сверхчистого полностью пористого сферического диоксида кремния типа B (чистота >99,999%).
- Умеренное покрытие поверхности с полным блокированием торцов для превосходной совместимости с водой
- Содержание углерода: 12%; размер пор: 120 Å; размер частиц: 3 мкм, 5 мкм, 10 мкм
- Отличная форма пика, большое теоретическое число тарелок и соответствующее обратное давление колонки
Обзор приложений: анализ высокополярных соединений
Применение 1: Определение органических кислот
Органические кислоты широко распространены в лекарственных растениях (травах) и фруктах, особенно в листьях, корнях и плодовых телах таких растений, как Fructus Mume и Schisandra chinensis. Они также широко используются в качестве консервантов и стабилизаторов в пищевых продуктах и напитках. ВЭЖХ — наиболее часто используемый метод определения и количественного определения органических кислот.
Из-за высокой полярности органическим кислотам обычно требуются подвижные фазы с высоким содержанием воды — часто до 100% — для адекватного удерживания без использования ион-парных реагентов. В таких случаях колонка Ultisil® AQ-C18 обеспечивает оптимальную производительность, гарантируя стабильное удерживание и воспроизводимые результаты.
Условия:
- Колонка: Ultisil ® AQ-C18 (4,6×250 мм, 5 мкм)
- Подвижная фаза: A: фосфатный буфер, B: ацетонитрил
- Температура колонки: 30 ℃
- Длина волны: 210 нм
- Скорость потока: 1,0 мл/мин
- Загрузка образца: 20 мкл
- Градиент:
| Время /мин | Фаза А /% | Фаза Б /% |
|---|---|---|
| 0 | 100 | 0 |
| 20 | 90 | 10 |
| 21 | 100 | 0 |
| 30 | 100 | 0 |
Приложение 2: Определение содержания борной кислоты в глазных каплях
Условия:
- Колонка: Ultisil AQ-C18 (4,6×250 мм, 5 мкм)
- Подвижная фаза: вода
- Скорость потока: 0,8 мл/мин
- Объем инъекции: 20 мкл
- Температура колонки: 30 ℃
- Детектор: RID
- Температура детектора: 40 ℃
- Время элюирования: 25 мин.
Последний совет: восстановление после гидрофобного коллапса
Если вы случайно подвергли обычную колонку C18 воздействию подвижной фазы с высоким содержанием воды или чистой воды и подозреваете гидрофобный коллапс, не спешите выбрасывать колонку. Часто её работоспособность можно восстановить.
Простая процедура восстановления с использованием сильного органического растворителя, например промывка колонки в течение ночи чистым метанолом или чистым ацетонитрилом со скоростью 0,1 мл/мин, обычно позволяет повторно смочить неподвижную фазу и восстановить удерживающие характеристики колонки.