کروماتوگرافی مایع | انواع، ویژگی ها و کاربردهای LC

شرکت سپهر گاز کاویان– دارنده گواهینامه ISO17025 و آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد ایران- 02146835980 – 02146837072 – 09022734708

کروماتوگرافی مایع (LC) یکی از روش‌های قدرتمند و پرکاربرد در شیمی تجزیه و زیست‌شناسی برای جداسازی، شناسایی و اندازه‌گیری اجزای مختلف یک مخلوط است. این روش بر اساس توزیع متفاوت اجزای یک مخلوط بین دو فاز، یکی فاز ساکن و دیگری فاز متحرک مایع، کار می‌کند. LC به طور گسترده‌ای در صنایع دارویی، غذایی، محیط زیست و بسیاری از حوزه‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اصول کلی کروماتوگرافی مایع

فاز ساکن: معمولا یک جامد متخلخل یا یک لایه نازک است که داخل یک ستون قرار می‌گیرد.

فاز متحرک: یک حلال یا مخلوطی از حلال‌ها است که به طور پیوسته از ستون عبور می‌کند.

نمونه: مخلوطی از ترکیبات که قرار است جداسازی شوند، ابتدا وارد ستون می‌شود.

جداسازی: اجزای مختلف نمونه با توجه به برهمکنش‌های متفاوت با فاز ساکن، با سرعت‌های مختلف در ستون حرکت می‌کنند و در نهایت به صورت باندهای جداگانه از ستون خارج می‌شوند.

مکانیسم کروماتوگرافی مایع

در کروماتوگرافی مایع، مخلوطی که قرار است جداسازی شود (نمونه) به صورت محلول در یک حلال (فاز متحرک) در آمده و با فشار از درون یک ستون پر شده از ذرات جامد (فاز ساکن) عبور می‌کند. اجزای مختلف نمونه بر اساس برهمکنش‌های متفاوتشان با فاز ساکن و فاز متحرک، با سرعت‌های متفاوتی از ستون خارج می‌شوند. در نتیجه، اجزای نمونه از هم جدا شده و به صورت پیک‌های مجزا در آشکارساز ثبت می‌شوند.

انواع کروماتوگرافی مایع

کروماتوگرافی مایع انواع مختلفی دارد که هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب است. از جمله مهم‌ترین انواع آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC): این نوع کروماتوگرافی از فشار بالا برای عبور فاز متحرک از ستون استفاده می‌کند و به همین دلیل سرعت و دقت جداسازی بسیار بالایی دارد. HPLC به طور گسترده‌ای برای جداسازی ترکیبات آلی، بیولوژیکی و معدنی استفاده می‌شود.
• کروماتوگرافی مایع با فاز نرمال (Normal Phase HPLC): در این روش، فاز ساکن قطبی و فاز متحرک غیرقطبی است.
• کروماتوگرافی مایع با فاز معکوس (Reversed Phase HPLC): در این روش، برعکس حالت قبل، فاز ساکن غیرقطبی و فاز متحرک قطبی است.
• کروماتوگرافی مایع با فاز نرم: در این روش، فاز ساکن از مواد پلیمری استفاده می‌کند که تعاملات ضعیف‌تری با نمونه ایجاد می‌کنند. کروماتوگرافی با فاز نرم برای جداسازی ترکیبات حساس به شرایط اسیدی و بازی مناسب است.
• کروماتوگرافی تبادل یونی: این روش برای جداسازی یون‌های مختلف بر اساس بار الکتریکی آن‌ها استفاده می‌شود.
• کروماتوگرافی اندازه طردی: در این روش، جداسازی بر اساس اندازه مولکول‌ها انجام می‌شود. مولکول‌های بزرگ‌تر سریع‌تر از ستون خارج می‌شوند.

اجزای اصلی دستگاه HPLC

1. مخزن حلال (Solvent Reservoir):
   • حاوی حلال‌های خالصی است که به عنوان فاز متحرک استفاده می‌شوند.
   • حلال‌ها باید از خلوص بالایی برخوردار باشند و قبل از استفاده گاززدایی شوند تا از تشکیل حباب در سیستم جلوگیری شود.
2. پمپ (Pump):
   • با فشار ثابت و قابل تنظیمی، فاز متحرک را از مخزن به سمت ستون پمپاژ می‌کند.
   • فشار بالا به ایجاد سرعت جریان مناسب و جداسازی بهتر کمک می‌کند.
3. سیستم تزریق نمونه (Injector):
   • نمونه مایع را به طور دقیق و با حجم مشخص به جریان فاز متحرک تزریق می‌کند.
   • انواع مختلفی از سیستم‌های تزریق مانند تزریق دستی و خودکار وجود دارد.
4. ستون (Column):
   • قلب دستگاه HPLC است و حاوی فاز ساکن است.
   • جداسازی ترکیبات در ستون بر اساس برهمکنش‌های متفاوت آن‌ها با فاز ساکن صورت می‌گیرد.
   • ستون‌ها در اندازه‌ها و جنس‌های مختلفی وجود دارند و انتخاب ستون مناسب به نوع ترکیبات نمونه بستگی دارد.
5. آون (Oven):
   • دمای ستون را کنترل می‌کند.
   • افزایش دما می‌تواند به بهبود جداسازی برخی ترکیبات کمک کند.
6. آشکارساز (Detector):
   • ترکیبات جدا شده را پس از خروج از ستون شناسایی می‌کند.
   • انواع مختلفی از آشکارسازها مانند آشکارساز UV، فلورسانس، دیود آرایه‌ای و … وجود دارد که هر کدام برای نوع خاصی از ترکیبات مناسب هستند.
7. سیستم داده‌برداری (Data System):
   • سیگنال‌های دریافتی از آشکارساز را به داده‌های قابل تفسیر تبدیل می‌کند و نتایج را به صورت نمودار (کروماتوگرام) نمایش می‌دهد.
   • این سیستم به کاربر اجازه می‌دهد تا پارامترهای مختلف آنالیز را کنترل کرده و نتایج را تحلیل کند.

کاربردهای کروماتوگرافی مایع

کروماتوگرافی مایع کاربردهای بسیار گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد، از جمله:

صنعت دارویی: برای جداسازی و خالص‌سازی داروها، مواد اولیه دارویی و متابولیت‌های آن‌ها

صنعت غذایی: برای آنالیز ترکیبات موجود در مواد غذایی، مانند ویتامین‌ها، اسیدهای آمینه و آفت‌کش‌ها

صنعت محیط زیست: برای اندازه‌گیری آلاینده‌های موجود در آب، خاک و هوا

صنعت پتروشیمی: برای آنالیز ترکیبات نفتی و پتروشیمیایی

تحقیقات علمی: جداسازی و شناسایی ترکیبات طبیعی و مصنوعی

مزایای کروماتوگرافی مایع

• دقت و حساسیت بالا: قابلیت تشخیص و اندازه‌گیری مقادیر بسیار کم از ترکیبات
• سرعت بالا: انجام آنالیز در زمان کوتاه
• قابلیت جداسازی ترکیبات پیچیده: جداسازی مخلوط‌های پیچیده با تعداد زیادی ترکیب
• کاربرد گسترده: در صنایع و تحقیقات مختلف قابل استفاده است