Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC): Cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng

Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC): Cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng

Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC - High-Performance Liquid Chromatography) là một phương pháp phân tích hóa học hiện đại, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như dược phẩm, thực phẩm, môi trường, và hóa học. Với khả năng tách, phân tích và định lượng các hợp chất hóa học trong hỗn hợp phức tạp, HPLC đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu và sản xuất công nghiệp. Bài viết này sẽ trình bày chi tiết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và những ứng dụng nổi bật của hệ thống HPLC.

1. Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) là gì?

HPLC là một kỹ thuật sắc ký dựa trên việc bơm chất lỏng (pha động) với áp suất cao qua một cột sắc ký chứa pha tĩnh, nhằm tách các thành phần trong hỗn hợp dựa trên sự tương tác khác nhau giữa pha động, pha tĩnh và các phân tử phân tích.

HPLC nổi bật với độ chính xác cao, khả năng phân tích nhanh chóng và khả năng xử lý các mẫu phức tạp, từ các hợp chất hữu cơ nhỏ đến các phân tử sinh học lớn.

2. Cấu tạo của hệ thống HPLC

Một hệ thống HPLC bao gồm các thành phần chính như sau:

2.1. Bình chứa pha động (Solvent Reservoirs)

Là nơi chứa dung môi (pha động) để đưa vào hệ thống.

Các dung môi thường được sử dụng bao gồm nước, methanol, acetonitrile, hoặc hỗn hợp dung môi.

2.2. Bơm cao áp (Pump)

Nhiệm vụ của bơm là đẩy pha động qua hệ thống với áp suất cao, thường lên đến 6000 psi hoặc hơn.

Độ chính xác của bơm rất quan trọng, đảm bảo tốc độ dòng chảy ổn định và nhất quán.

2.3. Bộ phận tiêm mẫu (Injector)

Dùng để đưa mẫu phân tích vào dòng pha động.

Có thể thực hiện thủ công hoặc tự động bằng hệ thống autosampler, giúp tăng độ chính xác và giảm thời gian thao tác.

2.4. Cột sắc ký (Column)

Là nơi diễn ra quá trình tách các thành phần trong hỗn hợp mẫu.

Cột thường chứa pha tĩnh dạng hạt silica được biến tính với các chất liên kết hóa học như C18, C8 hoặc các vật liệu đặc biệt khác tùy thuộc vào mục tiêu phân tích.

2.5. Đầu dò (Detector)

Phát hiện và đo tín hiệu từ các thành phần đã được tách ra từ cột sắc ký.

Các loại đầu dò phổ biến bao gồm đầu dò UV-Vis, đầu dò huỳnh quang, đầu dò khối phổ (MS) và đầu dò chỉ số khúc xạ (RID).

2.6. Bộ xử lý dữ liệu (Data Processor)

Nhận tín hiệu từ đầu dò, chuyển đổi thành dạng đồ thị sắc ký (chromatogram) để phân tích và định lượng các thành phần trong mẫu.

2.7. Hệ thống kiểm soát nhiệt độ

Nhiều hệ thống HPLC tích hợp lò nhiệt để duy trì nhiệt độ ổn định cho cột sắc ký, đảm bảo độ lặp lại và hiệu suất tách tối ưu.

3. Nguyên lý hoạt động của HPLC

Quá trình hoạt động của hệ thống HPLC diễn ra theo các bước sau:

  1. Chuẩn bị pha động và mẫu: Pha động được chọn tùy theo tính chất của mẫu và pha tĩnh trong cột. Mẫu được chuẩn bị cẩn thận để loại bỏ các tạp chất có thể làm tắc cột.
  2. Tiêm mẫu: Mẫu được tiêm vào dòng pha động thông qua bộ phận injector.
  3. Quá trình tách: Dưới tác dụng của áp suất cao, pha động mang mẫu đi qua cột sắc ký. Tại đây, các thành phần trong mẫu tương tác với pha tĩnh và được tách ra theo thời gian lưu (retention time).
  4. Phát hiện tín hiệu: Các thành phần được tách ra khỏi cột đi qua đầu dò, nơi chúng được phát hiện và ghi nhận tín hiệu.
  5. Phân tích dữ liệu: Tín hiệu từ đầu dò được chuyển đến máy tính để xử lý và tạo ra đồ thị sắc ký, từ đó định tính và định lượng các thành phần trong mẫu.

 

4. Ưu điểm của hệ thống HPLC

4.1. Độ chính xác và độ nhạy cao

HPLC cho phép phân tích các hợp chất ở nồng độ rất thấp, thậm chí là vài phần tỷ (ppb), với độ chính xác và độ tái lập cao.

4.2. Phù hợp với nhiều loại mẫu

Hệ thống HPLC có thể phân tích nhiều loại mẫu khác nhau, từ hợp chất hữu cơ, thuốc, thực phẩm đến các phân tử sinh học như protein và DNA.

4.3. Tốc độ phân tích nhanh

Với áp suất cao và khả năng tối ưu hóa điều kiện sắc ký, HPLC giúp tiết kiệm thời gian phân tích so với các phương pháp truyền thống.

4.4. Dễ dàng tự động hóa

Nhiều hệ thống HPLC tích hợp công nghệ tự động hóa, cho phép vận hành liên tục, tiết kiệm thời gian và giảm sai sót do con người.

5. Ứng dụng thực tiễn của HPLC

5.1. Trong ngành dược phẩm

  1. Kiểm tra chất lượng và độ tinh khiết của thuốc.
  2. Phân tích hàm lượng hoạt chất trong dược phẩm.

5.2. Trong ngành thực phẩm

  1. Phát hiện và định lượng các chất bảo quản, phẩm màu, hoặc độc tố trong thực phẩm.
  2. Phân tích thành phần dinh dưỡng trong các sản phẩm thực phẩm chức năng.

 

5.3. Trong lĩnh vực môi trường

  1. Giám sát và phân tích các chất ô nhiễm trong nước và không khí.
  2. Phát hiện dư lượng thuốc trừ sâu trong môi trường đất và nước.

5.4. Trong nghiên cứu khoa học

  1. Phân tích các hợp chất tự nhiên trong cây cỏ.
  2. Tách và xác định cấu trúc của các hợp chất hóa học mới.

6. Địa chỉ cung cấp thiết bị HPLC uy tín tại Việt Nam

Để đảm bảo hiệu quả và chất lượng trong công việc phân tích, việc lựa chọn nhà cung cấp thiết bị HPLC uy tín là vô cùng quan trọng. Công Ty Cổ Phần Khoa Học và Đổi Mới Công Nghệ ICG là địa chỉ đáng tin cậy, chuyên cung cấp các thiết bị HPLC hiện đại, đáp ứng nhu cầu của các phòng thí nghiệm, viện nghiên cứu và doanh nghiệp sản xuất.

Hãy liên hệ ngay với Công Ty Cổ Phần Khoa Học và Đổi Mới Công Nghệ ICG để được tư vấn và sở hữu hệ thống HPLC chất lượng cao, phục vụ tốt nhất cho nhu cầu nghiên cứu và phân tích.