HIGH-PERFORMANCE LIQUID REGISTRATION SYSTEM (HPLC)

1. KHÁI NIỆM THẾ NÀO LÀ HPLC

HPLC tên viết tắt của phương pháp Sắc ký lỏng hiệu năng cao ( tên tiếng Anh là: High-performance liquid chromatography, hay còn được gọi là Sắc ký lỏng áp suất cao.

HPLC là một kỹ thuật trong hóa phân tích dùng để tách, nhận biết, định lượng từng thành phần trong hỗn hợp.

2. NGUỒN GỐC XUẤT HIỆN CỦA HPLC

Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) ra đời trên cơ sở phát triển và cải tiến từ phương pháp sắc ký cột cổ điển.

Từ viết tắt HPLC, được đưa ra bởi Giáo sư Csaba Horváth cho bài báo Pittcon năm 1970, ban đầu chỉ ra rằng áp suất cao được sử dụng để tạo ra dòng chảy qua cột sắc ký. Ban đầu, máy bơm chỉ có áp suất 500 psi [35 bar]. Điều này được gọi là sắc ký lỏng áp suất cao, hoặc HPLC. Đầu những năm 1970 đã chứng kiến một bước tiến lớn trong công nghệ. Những thiết bị HPLC mới có thể tạo ra áp suất tới 6.000 psi [400 bar] và kết hợp các kim tiêm mẫu, đầu dò và cột cải tiến. HPLC thực sự được sử dụng nhiều vào giữa những năm 1970. Với những tiến bộ liên tục về hiệu suất trong thời gian này [hạt nhồi nhỏ hơn, thậm chí áp suất cao hơn], HPLC từ viết tắt vẫn giữ nguyên, nhưng tên đã được thay đổi thành sắc ký lỏng hiệu năng cao.

Hiện nay phương pháp HPLC ngày càng phát triển và hiện đại hóa cao nhờ sự phát triển nhanh chóng của ngành chế tạo máy phân tích. Trong xã hội phát triển ngày nay, đây là phương pháp được ứng dụng rất lớn trong nhiều ngành kiểm nghiệm nhất là kiểm nghiệm thuốc. Và đây là công cụ đắc lực nhất trong phép phân tích định tính và định lượng các loại dược phẩm đa thành phần.

3. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA PHƯƠNG PHÁP HPLC

HPLC là một phương pháp sử dụng kỹ thuật chia tách trong đó pha động là chất lỏng và pha tĩnh chứa trong cột là chất rắn đã được phân chia dưới dạng tiểu phân hoặc một chất lỏng phủ lên một chất mang rắn, hay một chất mang đã được biến bằng liên kết hóa học với các nhóm chức hữu cơ. Phương pháp này ngày càng được sử dụng rộng rãi và phổ biến vì nhiều lý do: có độ nhạy cao, khả năng định lượng tốt, thích hợp tách các hợp chất khó bay hơi hoặc dễ phân hủy nhiệt.

HPLC được phân biệt với sắc ký lỏng truyền thống áp suất thấp bởi vì áp suất hoạt động của nó cao hơn nhiều (50-350 bar), trong khi sắc ký lỏng thông thường chỉ dựa trên lực hút trái đất để pha động đi qua cột. Do chỉ có một lượng nhỏ mẫu được tách bằng phân tích HPLC, cột có kích thước 2.1-4.6 mm cho đường kính và 30–250 mm cho chiều dài. Cột HPLC cũng đổ với kích thước hạt hấp phụ nhỏ hơn (trung bình kích thước hạt 2-50 micro met). Điều này mang lại HPLC hiệu quả phân giải cao (khả năng tách biệt từng chất) khi mà tách hỗn hợp, làm cho nó trở thành phương pháp sắc ký phổ biến.

Nguyên tắc hoạt động của phương pháp HPLC

4. PHÂN LOẠI HPLC

Dựa vào sự khác nhau về cơ chế tách chiết sử dụng trong HPLC, có thể chia HPLC thành 4 loại như sau:

Sắc ký hấp phụ hay sắc ký lỏng rắn (adsorption/liquid chromatography).
Sắc ký phân bố (partition chromatography).
Sắc ký ion (ion chromatography).
Sắc ký rây phân tử (size exclusion/gel permeation chromatography).

Trong đó, sắc ký phân bố (SKPB) được ứng dụng nhiều nhất vì có thể phân tích được những hợp chất từ không phân cực đến những hợp chất rất phân cực, hợp chất ion có khối lượng phân tử không quá lớn (<3000).

5. ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG HPLC TRONG NGÀNH MÔI TRƯỜNG

Các thiết bị kỹ thuật vượt trội được sử dụng trong môi trường bao gồm GC, GC-MS, HPLC và HPLC-MS. HPLC được sử dụng cho tất cả các loại mẫu chính – không khí, nước, đất – nhưng hầu hết (không phải tất cả) các ứng dụng LC đều dành cho nước hoặc đất. Các hợp chất bao gồm thuốc trừ sâu và các chất ô nhiễm cần nghiên cứu khác.

Kỹ thuật sắc ký cho phép tách và định lượng mức xuất hiên các hợp chất hữu cơ trong mẫu. HPLC được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học bao gồm cả an toàn thực phẩm. Hiện nay, thiết bị sắc ký lỏng hiệu năng cao và các kỹ thuật liên quan đã trở thành công cụ phân tích thống trị trong các lĩnh vực như dược phẩm, hóa chất và thực phẩm và giám sát môi trường.

Trái ngược với sắc ký khí (GC), HPLC cho phép xác định các hợp chất dễ bay hơi và nhiệt độ thấp. Kỹ thuật này rất hữu ích trong việc phân tích các chất gây ô nhiễm thực phẩm, bao gồm cả dư lượng thuốc trừ sâu. Các sản phẩm bảo vệ thực vật, được gọi là thuốc trừ sâu thông thường, có chứa các hoạt chất sinh học có chế độ hoạt động rộng, được sử dụng trong bảo vệ cây trồng và trong nhiều lĩnh vực khác. Thật không may, bên cạnh những lợi thế liên quan đến việc sử dụng chúng, cần phải tính đến việc chúng cũng độc hại đối với con người và môi trường.

Sự lựa chọn của GC so với LC dựa trên các đặc tính hóa học của phân tử. Các hợp chất dễ bay hơi và có khả năng bay hơi không hoàn toàn thường được thực hiện bởi GC. Các hợp chất không bay hơi được thực hiên phân tích bằng LC.

6. HỆ THỐNG MÁY HPLC CỦA VIỆN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VÀ DỊCH VỤ PHÂN TÍCH THÍ NGHIỆM NATION - LAB

Để phục vụ nhu cầu về các chỉ tiêu trong ngành phân tích hóa học hiện nay, viện nghiên cứu ứng dụng và dịch vụ phân tích thí nghiệm NATION - LAB đã trang bị hệ thống phân tích HPLC với đầu dò FLD và RID để phân tích các thành phần hữu cơ trên nền mẫu môi trường, thực phẩm, thuốc trừ sâu,….