Máy sắc ký lỏng là gì

Máy sắc ký lỏng (Liquid Chromatography - LC) là một kỹ thuật phân tích hóa học được sử dụng rộng rãi để tách, xác định và định lượng các thành phần trong một hỗn hợp phức tạp. Điểm khác biệt chính so với sắc ký khí (GC) là cả pha động và pha tĩnh đều ở trạng thái lỏng hoặc rắn (pha tĩnh).

Trong các ứng dụng thực tế, khi nhắc đến máy sắc ký lỏng, người ta thường đề cập đến Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High Performance Liquid Chromatography - HPLC), vì đây là phiên bản cải tiến và phổ biến nhất của sắc ký lỏng, cho phép phân tách hiệu quả hơn và nhanh hơn so với sắc ký lỏng truyền thống.

Nguyên lý hoạt động cơ bản của HPLC

Nguyên lý hoạt động của HPLC dựa trên sự khác biệt về ái lực tương đối của các thành phần trong mẫu đối với hai pha:

• Pha động (Mobile Phase): Là một dung môi lỏng (hoặc hỗn hợp các dung môi lỏng) được bơm với áp suất cao qua cột sắc ký. Pha động có nhiệm vụ mang mẫu đi qua hệ thống.
• Pha tĩnh (Stationary Phase): Là một vật liệu rắn (thường là các hạt silica được biến đổi bề mặt) được nhồi bên trong một cột sắc ký. Pha tĩnh có các đặc tính hóa học đặc trưng, giúp tương tác với các thành phần của mẫu.

Khi mẫu được tiêm vào dòng pha động và đi vào cột sắc ký, các thành phần trong mẫu sẽ liên tục phân bố giữa pha động và pha tĩnh. Sự khác biệt về tương tác (hấp phụ, phân bố, trao đổi ion, loại trừ kích thước...) giữa từng thành phần với pha tĩnh sẽ khiến chúng di chuyển qua cột với tốc độ khác nhau:

• Các chất có ái lực yếu với pha tĩnh và tương tác mạnh với pha động sẽ di chuyển nhanh hơn qua cột.
• Các chất có ái lực mạnh hơn với pha tĩnh và tương tác yếu với pha động sẽ bị giữ lại lâu hơn và di chuyển chậm hơn.

Do đó, các thành phần trong hỗn hợp sẽ được tách rời và đi ra khỏi cột tại các thời điểm khác nhau. Thời điểm một chất đi ra khỏi cột được gọi là thời gian lưu (retention time). Thời gian lưu là một đặc trưng quan trọng giúp nhận diện chất.

Sau khi ra khỏi cột, mỗi thành phần sẽ được một đầu dò (detector) phát hiện và chuyển đổi thành tín hiệu điện. Tín hiệu này được ghi lại và hiển thị dưới dạng một sắc ký đồ (chromatogram) trên máy tính.

Cấu tạo chính của máy HPLC

Một hệ thống HPLC điển hình bao gồm các bộ phận chính sau:

1. Bình chứa pha động (Solvent Reservoirs): Chứa các dung môi tinh khiết dùng làm pha động. Thường có từ 2 đến 4 bình để tạo hỗn hợp dung môi (gradient).
2. Bộ khử khí (Degasser): Loại bỏ bọt khí hòa tan trong pha động, giúp hệ thống hoạt động ổn định và chính xác.
3. Bơm cao áp (High-Pressure Pump): Đây là bộ phận quan trọng, có nhiệm vụ bơm pha động với áp suất rất cao (thường từ vài trăm đến hàng ngàn psi, thậm chí Ultra-HPLC có thể lên đến 15.000 psi) và lưu lượng ổn định qua cột sắc ký.
4. Bộ tiêm mẫu (Injector/Autosampler): Nơi mẫu được đưa vào hệ thống. Mẫu thường được tiêm một thể tích rất nhỏ (vài microlit) vào dòng pha động. Các hệ thống hiện đại thường có bộ tiêm mẫu tự động (autosampler) để tăng hiệu suất.
5. Cột sắc ký (Column): Là "trái tim" của hệ thống, nơi quá trình tách các chất diễn ra. Cột thường được làm bằng thép không gỉ, bên trong chứa các hạt pha tĩnh cực nhỏ (kích thước vài micromet). Cột được đặt trong một lò cột (Column Oven) để kiểm soát nhiệt độ, giúp tối ưu hóa quá trình tách.
   • Phân loại cột phổ biến:
     • Cột pha đảo (Reversed-Phase Column): Pha tĩnh ít phân cực hơn pha động (phổ biến nhất).
     • Cột pha thường (Normal-Phase Column): Pha tĩnh phân cực hơn pha động.
     • Cột trao đổi ion (Ion-Exchange Column): Dùng để tách các chất ion.
     • Cột loại trừ kích thước (Size Exclusion Column): Tách các phân tử dựa trên kích thước.
6. Đầu dò (Detector): Phát hiện các chất đã tách ra khỏi cột và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện. Lựa chọn đầu dò phụ thuộc vào tính chất của chất cần phân tích. Các loại đầu dò phổ biến:
   • Đầu dò UV-Vis (UV-Vis Detector): Phát hiện các chất hấp thụ ánh sáng UV hoặc khả kiến.
   • Đầu dò dãy Diode (Diode Array Detector - DAD/PDA): Giống UV-Vis nhưng có thể thu phổ hấp thụ của tất cả các bước sóng cùng lúc, cung cấp thêm thông tin về cấu trúc.
   • Đầu dò huỳnh quang (Fluorescence Detector - FLD): Rất nhạy với các chất có khả năng phát huỳnh quang.
   • Đầu dò chỉ số khúc xạ (Refractive Index Detector - RID): Phát hiện sự thay đổi chiết suất của pha động khi có chất đi qua, phù hợp cho các chất không hấp thụ UV (ví dụ: đường).
   • Đầu dò khối phổ (Mass Spectrometer - MS): Khi HPLC được ghép nối với MS (tạo thành LC-MS), MS sẽ phân tích khối lượng và cấu trúc của từng chất đã tách, cung cấp thông tin định danh rất mạnh mẽ.
7. Hệ thống xử lý dữ liệu (Data System): Máy tính và phần mềm để thu thập tín hiệu từ đầu dò, hiển thị sắc ký đồ, tính toán thời gian lưu, diện tích peak (để định lượng) và phân tích dữ liệu.

Ứng dụng của máy sắc ký lỏng

HPLC là một công cụ cực kỳ linh hoạt và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

• Dược phẩm:
  • Kiểm tra chất lượng nguyên liệu, thành phẩm thuốc.
  • Phân tích tạp chất, sản phẩm phân hủy.
  • Nghiên cứu độ ổn định của thuốc.
  • Nghiên cứu dược động học, định lượng nồng độ thuốc trong mẫu sinh học.
  • Phân tích hoạt chất, tá dược.
• Thực phẩm và đồ uống:
  • Kiểm tra chất lượng và an toàn thực phẩm.
  • Phân tích vitamin, đường, axit amin, chất bảo quản, phụ gia.
  • Phát hiện độc tố (ví dụ: mycotoxins).
  • Kiểm tra hương liệu, chất tạo màu.
• Môi trường:
  • Phân tích chất ô nhiễm trong nước (ví dụ: thuốc trừ sâu, hợp chất phenolic).
  • Giám sát chất lượng nước thải.
• Mỹ phẩm:
  • Kiểm tra chất lượng nguyên liệu và thành phẩm.
  • Định lượng các thành phần hoạt tính, chất bảo quản, chất tạo màu.
• Hóa học và Khoa học vật liệu:
  • Tổng hợp hóa chất, phân tích sản phẩm phản ứng.
  • Nghiên cứu polymer, phân tích các phụ gia trong polymer.
• Y sinh và Lâm sàng:
  • Phân tích các chất chuyển hóa trong mẫu sinh học (máu, nước tiểu).
  • Chẩn đoán bệnh (ví dụ: phân tích hemoglobin A1c để kiểm soát tiểu đường).
• Pháp y:
  • Phân tích thuốc, ma túy trong mẫu sinh học.
  • Xác định các chất độc.

Nhờ khả năng phân tách các chất không bay hơi hoặc kém bền nhiệt (là những chất GC không thể phân tích), HPLC trở thành một công cụ không thể thiếu trong các phòng thí nghiệm phân tích hiện đại.

Nếu bạn quan tâm về sản phẩm , Xin hãy liên hệ cho chúng tôi:

☏ Hotline: 0931114532  Mr. Thanh