نظام التدرج HPLC

أنواع أنظمة التدرج في كروماتوغرافيا السوائل عالية الأداء (HPLC)

HPLC تعني كروماتوغرافيا السوائل عالية الأداء. تقوم آلة HPLC بفصل عينات السوائل إلى أجزاء مختلفة، ثم يتم تحليلها لتحديد تركيبها الكيميائي. مضخة التدرج في HPLC هي القوة الدافعة لآلة HPLC. مضخات التدرج هي مضخات عالية الضغط تستخدم لنقل الطور المتحرك أو المذيب بسرعة وضغط مرتفعين عبر العمود.

يشمل نظام التدرج في HPLC تغيير تركيبة الطور المتحرك بمرور الوقت، مما يؤثر على أوقات الاحتفاظ للمركبات التي يتم فصلها. تقدم أنظمة التدرج تحليلاً أسرع ودقة أفضل للمخاليط المعقدة مقارنة بالطرق الأيزوبراطية (التركيب الثابت). تلعب مضخات التدرج دورًا محوريًا في آلات HPLC من خلال التحكم الدقيق في توصيل الطور المتحرك، مما يضمن ضغطًا ثابتًا ومعدلات تدفق ثابتة لتسهيل فصل المركبات داخل العمود. هناك فئتان واسعتان من مضخات التدرج في HPLC: مضخات المكبس ومانعات النبضات.

• مضخات المكبس:

  مضخات المكبس هي النوع السائد من مضخات الضغط العالي المستخدمة في أنظمة HPLC الحديثة. تعمل عن طريق استخدام مكبس مدفوع بمحرك لضغط ودفع الطور المتحرك عبر المحقنة. تعمل مضخات المكبس من خلال ما يلي:

  - الإزاحة الإيجابية: المضخات هي مضخات إزاحة إيجابية عالية السرعة، مما يعني أنها تدفع حجمًا محددًا من السائل مع كل ضربة مضخة، وهو ما يساهم جزئيًا في إنشاء ضغط عالٍ ومراقبة دقيقة للتدفق.

  - مزج المذيبات داخل الخط: غالبًا ما تحتوي مضخة التدرج في HPLC على أجهزة مزج داخل الخط التي تمزج المذيبات بدقة قبل دخولها إلى العمود.

• مانعات النبضات:

  مانعات النبضات، المعروفة أيضًا باسم أجهزة تخفيف النبضات أو مانعات النبضات، هي مكونات أساسية تستخدم في أنظمة HPLC لتخفيف أو تخفيف النبضات أو تقلبات الضغط المميزة التي تولدها بعض أنواع المضخات، مثل مضخات المكبس عالية الأداء. غالبًا ما تستخدم مضخات المكبس مانع نبضات لتقليل الضغط النابض. يعمل مانع النبضات عن طريق امتصاص بعض الضغوط من خلال مثانة مرنة أو غشاء. تستخدم أنظمة HPLC بشكل شائع مانعات سلة، أو غشاء، أو مثانة.

مواصفات وصيانة نظام التدرج في HPLC

يعتمد أداء نظام HPLC على مكوناته الرئيسية، والتي تتمتع بالمواصفات التالية للحصول على نتائج جيدة:

• المضخة: تعمل مضخة التدرج العالي الضغط في HPLC على توفير تدفق ثابت من الطور المتحرك مع ضغط عالٍ. معدل تدفقها النموذجي هو من 1 إلى 10 مل/دقيقة، وضغطها هو من 0 إلى 6000 رطل لكل بوصة مربعة.
• الحاقن: تتمثل وظيفة الحاقن في حقن كميات صغيرة من محلول العينة في تدفق الطور المتحرك. عادة ما يكون لديه حجم حقن عينة من 0.1 إلى 1000 ميكروليتر مع سرعة حقن من 0.1 إلى 0.5 ثانية.
• العمود: العمود هو الجزء الرئيسي من آلة HPLC، وعادة ما يكون مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ، بقطر خارجي من 10 إلى 30 مم وطول من 30 إلى 300 مم. يحتوي حشو العمود على نوعين: جزيئات كروية مسامية بقطر من 3 إلى 10 ميكرومتر، وأسطوانات غير مسامية بقطر من 1 إلى 5 ميكرومتر. وفقًا لطبيعة المركبات، هناك أنواع عديدة، مثل C18، C8، Phenyl، Cation، Anion، و Glyceryl.
• الكاشف: تتمثل مهمة الكاشف في استشعار وجود المكون الذي تم تحليله وإنتاج إشارة تتناسب مع تركيزه. على سبيل المثال، يحتوي كاشف كروماتوغرافيا السوائل عالية الأداء (UV) على نطاق أطوال موجية من 190 إلى 800 نانومتر مع حساسية من 0.001 إلى 1 AU كاملة النطاق؛ يحتوي كاشف التألق على القدرة على اكتشاف محلول العينة مع نطاق درجة حرارة عمل عادي من 0 إلى 100 درجة مئوية وقدرة مذيبات عضوية من 0 إلى 90%؛
• معالج البيانات: يجمع معالج البيانات الإشارات الرقمية من الكاشف ويعالج البيانات لإنتاج مخرجات في تمثيل رسومي للقمم والوديان، مما يشير إلى وجود وكمية كل مكون في محلول العينة الذي تم تحليله.

للصيانة المناسبة ولإطالة عمر أنظمة التدرج في HPLC، من الضروري اتباع بعض نصائح الصيانة:

• حافظ على نظافة الجهاز وخلوه من الغبار والحطام. امسح الأسطح الخارجية بانتظام بقطعة قماش مبللة.
• معايرة النظام بشكل دوري لضمان دقة النتائج. استخدم مواد مرجعية معتمدة للقياس.
• استبدل الأجزاء البالية أو التالفة على الفور. فحصها بشكل متكرر بحثًا عن علامات التلف.
• حافظ على مستويات السوائل المناسبة. تحقق من المضخات والخزانات للتأكد من وجود طور متحرك كافٍ.
• حافظ على بيئة مناسبة للنظام. التحكم في درجة الحرارة والرطوبة في الغرفة التي يوجد بها.
• تأكد من جودة الاتصالات. فحص الأنابيب والتجهيزات والموصلات بشكل دوري للتأكد من أنها محكمة وغير مسربة.
• اتبع تحديثات البرامج. قم بتثبيت أحدث إصدارات البرامج للاستفادة من التحسينات وإصلاحات الأخطاء.

سيناريوهات أنظمة التدرج في HPLC

لقد أدى تطوير أنظمة التدرج في HPLC إلى العديد من التطبيقات في مجالات مختلفة. فيما يلي بعض سيناريوهات استخدام أنظمة التدرج في HPLC:

• خرائط الببتيد

  عند التعامل مع مخاليط معقدة، مثل البروتينات أو الببتيدات، يمكن استخدام تدرج pH لتحسين عمليات الفصل. تغير أنظمة التدرج تركيبة الطور المتحرك بمرور الوقت. يسمح ذلك للمكونات بالخروج في أوقات مختلفة، مما يزيد من الدقة.

• كروماتوغرافيا تبادل الأيونات

  تُستخدم أنظمة التدرج في HPLC بشكل شائع في كروماتوغرافيا تبادل الأيونات. تقوم قوى أيونية مختلفة في التدرج بفصل الأيونات عن العمود بالترتيب. هذه التقنية ضرورية بشكل خاص للعينات الكبيرة والمعقدة.

• كروماتوغرافيا استبعاد الحجم

  يمكن أيضًا تطبيق أنظمة التدرج في HPLC على كروماتوغرافيا تبادل الحجم. سيؤدي تغيير لزوجة الطور المتحرك مع التدرج إلى تغيير أوقات الاحتفاظ. وبالتالي، تقديم معلومات عن حجم مكونات العينة.

• تنقية المركبات الكيرالية

  تحتوي المركبات الكيرالية على متصاوغات بصرية مختلفة. سيكون لديهم تفاعلات مختلفة مع مراحل ثابتة كيرالية باستخدام تدرج من منقحات غير كيرالية وكيرالية. يفصل HPLC التدرج هذه المتصاوغات الكيرالية، مما يجعل من الممكن تنقيتها.

• تحليل البيئة

  لا يزيد تطبيق معدل التدفق المتدرج من كفاءة الفصل فحسب، بل يقصر أيضًا من وقت التحليل. وهذا يجعل أنظمة HPLC التدرج أداة تحليلية قوية وروتينية للفحص السريع وتحليل الملوثات البيئية.

• اختبار سلامة الغذاء

  يمكن استخدام أنظمة HPLC التدرج لإجراء اختبارات كمية ونوعية للمواد المضافة والمواد الملوثة. يشمل ذلك الألوان الاصطناعية والمواد الحافظة والمعادن الثقيلة. تتطلب هيئات التنظيم حدودًا محددة لهذه المركبات، ويمكن لأنظمة HPLC التدرج المساعدة في الوفاء بهذه المعايير.

• ملامح شوائب الأدوية

  يمكن استخدام أنظمة HPLC التدرج لاكتشاف الشوائب في الأدوية. يمكن لأنظمة HPLC التدرج فصل هذه الشوائب وتحديدها بسرعة. يمكن أيضًا تطبيق هذه الطريقة للعثور على مركبات داخل الدواء لم يتم اكتشافها من قبل.

• التحليل الجنائي

  يمكن استخدام أنظمة التدرج في HPLC لتحديد العديد من المخدرات التي يتم تعاطيها. قد تكون الأدوية من أنواع هيكلية مختلفة، ويمكن للتدرجات تحسين عمليات الفصل. تجعل زيادة كفاءة العمود أنظمة HPLC التدرج ذات قيمة كبيرة لقياس تركيز المخدرات.

• العمل مع الجزيئات الحيوية

  غالبًا ما تكون HPLC التدرج الخطوة الأولى في تنقية البروتينات والأحماض النووية من محلول خلايا. تحسن هذه التدرجات الغلة ونقاءها من خلال السماح بالخروج أثناء تدرج خطوة.

كيفية اختيار نظام التدرج في HPLC

عند اختيار نظام التدرج في HPLC، من المهم مراعاة المعلمات التي ستؤثر على كمية ونوعية النظام الذي يتم شراؤه.

• الكاشف

  سيحدد اختيار الكاشف في نظام التدرج في HPLC أنواع المركبات التي يمكن تحليلها. لذلك، فإن اختيار كاشف مناسب للمركبات التي تحتاج إلى تحليلها أمر ضروري. على سبيل المثال، لن يحلل كاشف UV-Vis المركبات التي لا تحتوي على كروموفور، ولن يحلل كاشف التألق سوى المركبات النشطة في التألق.

• المضخة

  من المهم تحديد ما إذا كانت المضخات أحادية الاتجاه أو متعددة الضغط العكسي ستكون مناسبة لأنواع التحليلات التي يتم إجراؤها. يجب مراعاة عوامل مثل معدلات التدفق ونطاقات الضغط. على سبيل المثال، إذا كانت هناك حاجة للتحليلات عند ضغوط عالية مع أعمدة طويلة وجزيئات صغيرة، فسيتم الحاجة إلى مضخة ذات ضغط أقصى عالٍ.

• العمود

  عند اختيار نظام التدرج في HPLC، من المهم مراعاة العمود. على سبيل المثال، سيؤثر حجم الجسيمات على الدقة ووقت التحليل. أيضًا، سيؤثر حجم المسام على سهولة وصول المحللات إلى مواد حشو السيليكا أو البوليمر الداعمة. علاوة على ذلك، ستؤثر الأبعاد على كمية العينة التي يمكن تحميلها والوقت الذي يستغرقه تشغيل التحليل.

• العمر

  عند شراء نظام التدرج في HPLC، من المهم مراعاة عمر النظام ومدة استخدامه. قد تكون الأنظمة القديمة أقل كفاءة وأكثر عرضة للانهيار. لذلك، قد يساعد الاستثمار في نظام التدرج في HPLC مع جهاز واحد يمكنه فعل كل شيء في توفير المال وتقديم حل أكثر مرونة.

• الصيانة

  قبل شراء نظام التدرج في HPLC، من الضروري مراعاة متطلبات صيانة الطراز والتكاليف الإضافية. يمكن أن يساعد اختيار نموذج منخفض الصيانة في توفير النفقات على المدى الطويل من خلال تقليل الحاجة إلى الإصلاحات والخدمات المتكررة.

• الضمان

  في حين أنه من المهم مقارنة أسعار الموردين المختلفين، يجب إعطاء الأولوية للجودة على حساب التكلفة. سيمنح اختيار مورد يقدم ضمانًا شاملاً على منتجاته العملاء راحة البال ويقلل من التكاليف على المدى الطويل.

أسئلة شائعة حول نظام التدرج في HPLC

س1: ما هي فوائد استخدام نظام التدرج في HPLC؟

ج1: يقدم نظام التدرج في HPLC العديد من الفوائد لمحللي المعامل والباحثين. يساعد على تقليل وقت التحليل بشكل كبير، وتحسين دقة المركبات، وتعزيز فصل المركبات المرتبطة ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض. بالإضافة إلى ذلك، يوفر النظام تنوعًا من خلال إمكانية استخدام أنواع مختلفة من المذيبات لكل تحليل.

س2: ما هي حدود أنظمة التدرج في HPLC؟

ج2: أحد العيوب الرئيسية لأنظمة التدرج في HPLC هو تكلفة الصيانة العالية. وذلك لأن النظام يتطلب مذيبات عالية الجودة ويحتاج إلى صيانة منتظمة للمضخة. علاوة على ذلك، فإن الطريقة تستهلك المذيبات، ويمكن أن يكون تطوير طريقة التحليل أمرًا شاقًا ومعقدًا.

س3: هل يمكن لجميع أنظمة HPLC إجراء عملية الغسل بالتدرج؟

ج3: لا، لا يمكن لجميع أنظمة HPLC إجراء عملية الغسل بالتدرج. يمكن فقط لأنظمة HPLC التي تحتوي على مضخات عالية الضغط قادرة على توصيل المذيبات بضغط عالٍ إجراء عملية الغسل بالتدرج.

س4: ما هي أنواع المذيبات المستخدمة في أنظمة التدرج في HPLC؟

ج4: يمكن لنظام التدرج في HPLC استخدام أنواع مختلفة من المذيبات اعتمادًا على طريقة تحليل العينة. بعض الأنواع الشائعة من المذيبات تشمل الماء، و الأسيتونيتريل، و الميثانول، و أسيتات الأمونيوم.

س5: ما هي سرعة تحليل العينات في أنظمة التدرج في HPLC؟

ج5: تعتمد سرعة تحليل العينة في نظام التدرج في HPLC على بعض العوامل، مثل أبعاد العمود، وضغط المضخة، وتعقيد العينة. ومع ذلك، يمكن لنظام التدرج في HPLC عادةً تحليل العينات بسرعة، حيث يستغرق كل تحليل من 2 إلى 15 دقيقة.