新型便携式高效液相色谱仪的经验与应用

不断引进新技术以提高分析实验室的效率。可以提高效率的一个领域是在源头进行样品分析。这在一系列分析过程中尤其重要，并导致手持光谱仪器的使用大幅增加。然而，可用于源样品分析的不仅仅是光谱设备。特别是便携式LC系统也为某些应用提供了显著优势。本文重点介绍了其中一些应用领域。它还将介绍最近推出的一种方便携带的常规规模和性能的HPLC仪器，该仪器可以解决分析科学家在实验室外分析样品时面临的许多挑战。讨论了一系列潜在的和实际的应用，以及涉及的权衡，以及不同客户需求所需的定制和支持。

介绍

科学家越来越需要能够在样品源进行分析测量，而不是收集样品并将其返回中央实验室进行分析。这种方法有助于降低分析成本，但也会影响数据的及时性，并可能影响其完整性，如果样品退化。从历史上看，由于执行分析所需的仪器的规模、成本和复杂性，这很难实现。射流和LED技术的最新进展促进了高效液相色谱系统的设计，该系统足够小，可以完全便携，而不是“可携带”。这使得样品可以在现场进行分析，带来了巨大的好处；然而，重要的是，在这样做的过程中，不会对正在生成的数据的质量产生任何影响。目前有一系列此类工具[1]可用，包括：

Axcend Corp（犹他州普罗沃）的Axcend-Focus LC®系统是在杨百翰大学米尔顿·李教授的实验室中开发的。该设备足够小，可以使用电池电源运行，并且设计用于填充毛细管，这意味着与实验室中运行的相比，溶剂消耗更少，并且可能会增加分析的灵敏度。

SIELC Technologies（伊利诺伊州惠林）已经生产出Cromite系统，该系统在柱设计和向系统中引入样品的独特方法方面相当模块化。仪器控制和数据收集通过云中的专有程序进行。

PolyLC的SmartLife LC™ 使用便携式二元高压梯度HPLC。它设计用于普通色谱柱和使用常规操作条件，这意味着进出主分析实验室的方法变得更容易。这是具有HPLC经验的实验室的理想选择。在某种程度上，它类似于1998年的MINICHROM机器的现代化版本[2]，但使用了非专有控制和数据软件以及基于低压LED的检测。

SmartLife LC包含两个定制的往复式活塞泵，用于高压混合，允许进行梯度分离。泵具有便携性所需的紧凑尺寸：每个12 x 8 x 6 cm，包括泵头。这些泵是独立控制的，能够在整个流量范围内达到345巴（5000磅/平方英寸），0.01至5毫升/分钟，精确度为±2%，脉动小。操作参数与基于现代实验室的技术相比非常有利，这意味着将方法从现场转移到实验室是非常可行的。圆柱形探测器模块为6 x 4 cm，由USB集线器供电。LED探测器提供极稳定的输出和超过50000小时的运行。使用Valco手动注射阀引入样品。该装置可以通过线电流或12V可充电电池供电。整个系统重10公斤，安装在一个塑料仪器箱内。

溶剂瓶存储在模块内，由两个用于梯度泵的瓶子和两个用于清洗溶剂和废物收集的瓶子组成。

图1:SmartLife LC。

它足够坚固，可以通过普通航空公司或飞机的高架舱运输。

图2：在前往加纳进行演示的途中，将SmartLife LC放在头顶的隔间中。旅行时，流动相通常在到达后准备好。

这一设计方面可能避免了现场服务的需要。故障装置可以很容易地运回制造商进行维修，而租借装置则可以通过另一种方式减少停机时间。或者，所有关键部件（泵、检测器、喷油器阀）都易于接近，并且易于维修或更换。

使用DataApex Ltd的Clarity®对仪器控制和数据采集进行本地控制，该软件安装在一个平板电脑上，该平板电脑安装在机箱盖内，可与Windows 10配合使用。只要设备符合Clarity标准（即具有必要的驱动程序），就可以将其他制造商的辅助设备添加到系统中。平板电脑支持WiFi，便于远程故障排除，数据可以传输到任何地方。USB集线器有两个易于访问的端口。这些可以用于数据输出或连接任何USB连接的设备。使用适当的转换盒（如DataApex的Colibrick），仍可以在色谱程序中控制不符合Clarity标准的设备。

一个功能齐全的高效液相色谱（HPLC）系统可以既轻便又便宜，但需要做出一些妥协。SmartLC的主要缺点是检测器。默认的检测器模块使用单波长LED测量吸光度。可以在可用LED的范围内选择任何单一波长，目前为235 nm或更高。安装替代LED模块只需几分钟。可选双波长LED模块。也可以使用其他类型的检测器，但这可能会影响设备的便携性，以至于与传统的HPLC系统相比，它可能没有什么优势。另一个折衷方案是手动喷油阀。自动取样器可以与仪器一起使用，这也是以移动性为代价的。基础设计中不包括柱加热器，但可以添加。

已使用该技术的一些应用

该仪器已用于各种不同的应用中，效果显著。以下应用突出了这种仪器的便携性和适用性。

A.血红蛋白：血红蛋白可能是世界上分析最广泛的蛋白质。约7%的人类携带有一种显著的血红蛋白病（如镰状细胞病）的基因。在撒哈拉以南非洲部分地区，携带者的发病率高达35%。用于血红蛋白分析的SmartLC版本称为SmartLife LC™, 并且使用415nm的检测器波长。撒哈拉以南非洲地区目前使用了六套设备。便携式高效液相色谱仪的一个明显用途是用于偏远地区血红蛋白变异的现场分析。这可能包括一滴血液（4微升全血足以进行50次重复分析）或以干血点形式存档的样本。试剂和HPLC柱的使用费用约为每次分析1美元。图3是主要血红蛋白变体复合样品的色谱图。

B.大麻类药物：这是一种在现场进行分析可能有帮助的应用。例如，对农场不同地点的大麻提取物进行分析，以更详细地了解不同地点大麻素成分的差异。此版本的机器称为SmartCanna LC™, 检测器波长为280nm。图4显示了大麻素标准物复合样品的梯度分离。

图5显示了一种CBD油酊的等容分析，其上覆盖了大麻素标准的复合混合物。

图6显示了在亲水作用色谱（HILIC）模式下B族维生素的等容分离。

自定义修改

除了探测器模块的波长外，迄今为止最常见的修改涉及控制器。直接在设备附带的平板电脑上输入数据有些麻烦；USB或蓝牙键盘和鼠标使任务变得简单。可以用PC代替平板电脑作为控制器，在这种情况下，Clarity被加载到计算机上，许可证被转移到计算机上。默认的流动相瓶容量为500毫升，可以放在盒子里。没有理由在操作过程中必须在箱子内，一些客户已经订购了2-L。而不是用瓶子。移动设备时必须单独携带，这给您带来了一点小小的不便。如前所述，样本转盘和自动样本注射器等附加组件肯定会损害设备的便携性，并且需要使用线电流而非电池进行操作。然而，如果机器将在一个位置停留较长时间，则此类修改将增加其性能，使其接近传统HPLC的性能。

未来的应用

便携式高效液相色谱仪的上市时间还不够长，无法进入真正利用其便携性的市场。有许多应用领域将从该技术中受益，并将色谱从基于实验室的活动转移到更包容人群的活动。其中一个利基将是实时分析田间水样或水果，而不必将其运回中央实验室。结果可以告知采样地点。随着这一领域的技术通过使用更轻的组分和更高功能的分离和检测技术而发展，将色谱分析推广到世界各地的可能性成为了一个潜在的现实。这将开始把技术推向一个分离科学被视为确保更好生活方式的未来。

工具书类

1.《分析科学家》65（2018年6月）26-29：梦想渺茫。

2.V.M.Tulchinsky，D.E.St.Angelo。实用的便携式HPLC系统——MINICHROM，新一代现场HPLC。现场分析仪。化学。Technol公司。2 (1998) 281-285.