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液相色谱仪之保护柱如何选择

来源：实验分析知识集中营时间：2018-07-17 18:27:35 浏览：3320次

本文授权转载自实验分析知识集中营

液相色谱仪之保护柱如何选择

在高效液相分析检测样品的过程中，色谱柱会受到来自于样品及色谱系统的污染，从而导致色谱柱耐用性差、寿命缩短。

来自于色谱系统的污染主要指，HPLC仪器系统中部件磨损而产生的固体颗粒，以及流动相系统过滤不完全残留的固体颗粒。来自于样品的污染主要指，未完全溶解的样品或者已完全溶解的样品进入色谱系统中，由于样品溶剂和流动相溶剂对样品溶解存在的溶解度差异，导致沉淀析出污染系统。特别是对于中药、天然产物、合成中间体及生物药品的检测，因基质的复杂性，色谱柱受污染的情况会更加严重。污染会导致色谱系统压力升高、色谱柱塌陷、填料变色等，从而带来检测成本高，测试结果不准确等各种影响。

图：系统压力升高或样品基质复杂导致分析柱污染

保护柱是液相色谱分析中重要的色谱耗材，使用保护柱可大大降低分析柱受污染的程度，延长分析柱使用寿命。

保护柱位于进样器与分析柱之间，作用主要两方面：

1. 截留不溶性颗粒 2. 吸附样品基质中的杂质

以下几种情况建议使用保护柱：

1. 中药、天然产物及合成中间体等基质较复杂的样品分析——因溶解性差异导致样品析出而污染分析柱的情况比较严重，梯度洗脱时影响更大。

2. 生物样品分析——因样品的不可逆吸附导致的污染，保护柱可先于分析柱承受这种污染，从而延长分析柱寿命。

保护柱很重要，但选择合适的保护柱更重要，选择或使用不当也可能带来截然相反的效果。

保护柱分类及选择：

从材质上分：不锈钢材质和PEEK（聚醚醚酮）材质

PEEK 材质优缺点——样品对金属离子比较敏感时，选择PEEK材质比较合适，比如某些蛋白分析会用到PEEK材质的分析柱，主要就是考虑到这方面的因素；

不锈钢材质优缺点——大部分小分子化合物的分析，选择不锈钢材质保护柱居多，特别是当流动相体系使用到四氢呋喃（THF）或DMSO等一些溶解性较强的溶剂时，必须选择不锈钢材质，甚至对于HPLC系统的管路也需要替换成不锈钢材质，因THF对于PEEK管路有相当强的腐蚀作用。

从结构上分：卡套式（柱芯+柱套）和直接填装短柱

直接填装短柱优缺点——这种结构的保护柱实质就是短的色谱柱，一般填装的填料跟分析柱填料完全一样。生物样品分析中，用这种类型保护柱居多，除可过滤一些不溶颗粒外，还可除去一些在分析柱上易吸附的杂质。缺点是，一次性使用，污染严重时，只能报废。

卡套式保护柱优缺点——卡套式保护柱的柱套可反复使用，柱芯污染后可替换，厂家会提供配套的保护柱芯，但购买时需要注意，柱芯中有与分析柱匹配的填料，需要确认柱芯中的填料类型再购买。同时，柱芯和柱套需是来源于同一厂家的同一规格，否则，会存在匹配上的差异，导致峰型异常或者漏液。

从连接方式上分：独立式和直连式

独立式保护柱优缺点——保护柱和分析柱之间用一段管路连接，不用担心与分析柱在连接上的匹配问题。但使用管路连接时，连接不当容易产生死体积。

直连式保护柱优缺点——保护柱接口带螺纹，可直接与分析柱连接，死体积小，UPLC分析时建议选择直连式保护柱；缺点：购买时需保证接口与分析柱匹配。

保护柱选择考虑以下几方面因素：

1. 除非特殊情况，一般选择填料基质与分析柱基质完全相同的保护柱。

2. 选择保护柱尺寸可按柱体积计算，保护柱体积按分析柱体积的5%~10%即可；如4.6*250mm的分析柱体积约为4mL，保护柱体积可选择在0.2~0.4mL之间为宜。同时，保护柱内径应与分析柱内径相同或相当。

保护柱使用注意事项：

1. 独立式保护柱与分析柱连接时，连接管路尽可能短，且接口切面平滑，尽量减少死体积以降低柱外展宽效应。

2. 卡套式保护柱一般未标注液流方向，使用时最好自行标注，并按照标注方向来使用，以免正反向使用后，截留的杂质污染分析柱。

3. 直接填装的短柱型保护柱，出现柱压升高或峰型变差时，可不接分析柱进行反向清洗，清洗溶剂可参考分析柱清洗溶剂。

4. 卡套式保护柱，柱芯替换时，注意柱芯与柱套是否存在方向上的匹配，同时不易旋拧过紧，以防滑丝。

5. 保护柱或柱芯一般不建议超声清洗，因可能对填料表面修饰有影响。

6. 如同一保护柱配不同的分析柱使用，每次使用前，保护柱需先清洗并用流动相平衡保护柱一段时间后，再接分析柱使用。

保护柱与柱前过滤器的区别和使用：

使用保护柱的目的在于延长分析柱的使用寿命，当分析柱造价昂贵时，保护柱的价值尤其能体现，某些情况下，当使用的分析柱本身价格便宜，保护柱并非必选，推荐使用柱前过滤器更合适。

柱前过滤器与保护柱两者外形相似，差异主要在于：保护柱内芯装有填料，而柱前过滤器内芯是可更换的滤片（一般为带孔的不锈钢烧结板）

因此，从结构可以推测使用上的差异：

柱前过滤器——通用性强，任何分析柱前都可使用，因其滤芯只起到过滤和截留杂质的作用，滤片污染后可超声清洗，反复使用。

保护柱——柱中填料除了起截留杂质的作用外，也可除去样品中易吸附的杂质，这一点对生物样品分析尤其重要。

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