Dựa vào nguyên tắc sắc ký và cách chúng được áp dụng người ta chỉ ra rằng để tăng hiệu suất phân tách đến tối đa không chỉ cần kích thước hạt nhỏ và áp suất cao. Để sử dụng được các cột có kích thước hạt nhỏ hơn 2 µm, cần phải chạy nó trên thiết bị được thiết kế đặc biệt để chịu được áp suất đủ lớn, cũng như giảm thiểu sự khuếch tán tín hiệu. Điều này không thể đạt được với các hệ thống HPLC thông thường.
Hệ thống Acquity UPLC là một giải pháp được thiết kế toàn diện giúp cải thiện hiệu suất và chất lượng dữ liệu phân tích của các phép tách sắc ký bằng cách xem xét tất cả các khía cạnh thiết kế của thiết bị và cột.
Hình 1: Công nghệ UPLC được thiết kế toàn diện
Chìa khóa của công nghệ UPLC là sự kết hợp của hiệu suất thiết bị và cột để người sử dụng khai thác được sức mạnh của cột chứa hạt nhỏ (< 2 µm). Điều này đạt được nhờ giảm thiểu sự khuếch tán bên trong và bên ngoài cột và nhờ vận hành ở vận tốc [và áp suất] tuyến tính tối ưu [Hình 2].
Hình 2: Sử dụng máy LC có tốc độ nhanh, độ khuếch tán thấp, có khả năng hoạt động ở tốc độ tuyến tính tối ưu là rất quan trọng để nhận ra hiệu suất của cột chứa hạt nhỏ (< 2 µm). Trong ví dụ này, bốn chất chuyển hóa của caffeine được phân tích bằng những điều kiện tương tự [ngoại trừ tốc độ dòng] trên thiết bị Acquity UPLC so với thiết bị HPLC tiêu chuẩn. Những cải tiến về hiệu quả tách, độ phân giải, hình dạng peak và chiều cao peak cho thấy lợi ích của Công nghệ UPLC và thiết kế tổng thể của nó.
Người ta có thể kết hợp việc sử dụng các hạt nhỏ với nhiệt độ và áp suất cao để tạo ra sự phân tách vượt trội bằng công nghệ UPLC.
Hình 3A là một cột UPLC 1,7 µm dài 150 mm, có 40.000 đĩa lý thuyết ở 90 °C. Cột thứ hai được thêm liền kề để tạo ra chiều dài 300 mm, dẫn đến số lượng đĩa lý thuyết là 83.000 [Hình 3B]. Giới hạn áp suất của Hệ thống UPLC ACQUITY được khai thác bằng cách thêm cột thứ ba, tạo ra cột UPLC 1,7 µm dài 450 mm. Như đã quan sát trong hình 3C, hiệu quả của 121.000 đĩa lý thuyết đạt được chỉ trong 8 phút.
Hình 3: Kết hợp nhiệt độ cao với công nghệ UPLC để tối đa hóa số đĩa lý thuyết.
Khả năng phân tách gradient cũng có thể tăng lên bằng cách sử dụng cùng một logic. Trong ví dụ này, hai cột dài 150 mm, 1,7 µm UPLC [tổng chiều dài 300 mm] được nối liền kề để cải thiện đáng kể thông tin thu được cho việc nhận dạng chất chuyển hóa [Hình 4]. Dung lượng peak trên 1.000 đã thu được trong vòng một giờ chạy. Khả năng mô tả đầy đủ mẫu nước tiểu này cho phép xác định các chất chuyển hóa của dược phẩm đích, phát hiện và xác định dấu hiệu độc tính trong theo dõi thuốc điều trị. Trong trường hợp này, khả năng tách được tăng cường, chất lượng phổ khối được cải thiện đáng kể, việc phân tích dữ liệu đơn giản hơn, giới hạn phát hiện được cải thiện và tăng độ tin cậy.
Hình 4: Kết hợp nhiệt độ cao với công nghệ UPLC để tối đa hóa dung lượng peak trong mẫu nước tiểu.
Hệ thống UPLC ACQUITY được thiết kế để vừa đáp ứng thách thức phải đưa sản phẩm ra thị trường sớm trong khi vẫn duy trì hoặc cải thiện chất lượng thông tin. Từ năm 2004, vô số tổ chức đã áp dụng công nghệ UPLC như một nền tảng phân tích thông thường, thay thế HPLC truyền thống.
Khi áp dụng một công nghệ mới, điều quan trọng là phải xem xét khả năng của nó để đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai. Với công nghệ UPLC, người ta có thể đầu tư vào tương lai bằng cách sử dụng một hệ thống duy nhất với sự mạnh mẽ để chạy các cột chứa hạt nhỏ (< 2 µm), và sự ổn định để chạy các phương pháp HPLC cũ. Điều này có nghĩa là một nền tảng công nghệ duy nhất có thể được sử dụng với các nhu cầu tách khác nhau, do đó tạo điều kiện cải thiện năng suất bằng cách đơn giản hóa thiết bị.
Hình 5 cho thấy một ví dụ về khả năng chạy Hệ thống UPLC ACQUITY như một HPLC tiêu chuẩn. Đây là phương pháp theo dược điển Mỹ USP cho Excedrin [một thuốc giảm đau OTC] chạy trên hệ thống HPLC truyền thống [Hình 5A] và trên hệ thống UPLC ACQUITY [Hình 5B]. Phương pháp, pha động, mẫu và cột được di chuyển đơn giản từ thiết bị này sang thiết bị khác. Do thiết kế hệ thống tối ưu, hiệu quả và độ nhạy cao hơn được quan sát cho cùng một thí nghiệm trên Hệ thống UPLC của ACQUITY mà không có sự thay đổi về độ chọn lọc hay thời gian lưu.
Hình 5: Hiệu suất của thiết bị UPLC ACQUITY như một thiết bị HPLC tiêu chuẩn. Cột XBridge C18 4,6 x 100 mm, 5 µm chạy ở 2,0 mL/phút ở 45°C trong pha động nước : methanol : acid acetic 73: 23: 3. Phát hiện ở 275 nm.
Nguồn: Waters.com
