高效液相色谱和超高效液相色谱仪器的一些最新发展

李 彤

（大连依利特分析仪器有限公司，辽宁 大连116023）

2015 年对于高效液相色谱仪（HPLC）和超高效液相色谱仪（UHPLC）的发展来讲是重要的一年，因为这一年正好是美国Waters 的超高效液相色谱仪（UPLC®）正式投放市场十周年。十年来，围绕着以液相流体为流动相的高效液相色谱仪和超高效液相色谱仪，以及以超临界流体为流动相的超临界色谱仪（SFC）产品层出不穷，各家公司使出浑身解数，不断地推陈出新。色谱界的同仁基本认可：这十年来第二代的UHPLC 产品已经成为当今液相色谱的主流仪器，与此同时，以Waters 公司产品UPC2为代表的新一代SFC 正在蓬蓬勃勃地发展，尽管目前应用还不是十分广泛。

对于高效液相色谱仪和相关技术的发展趋势，从全球最大规模的皮茨堡分析化学与应用光谱会议（Pittcon 2015）展出的新仪器进行分析可以看出一些端倪。Pittcon 2015 参展的新仪器的总体趋势为：Ⅰ.第二代的UHPLC 具有更高的操作耐压、更低的样品扩散、更新颖的色谱柱柱温箱设计，以及更加快速循环的自动进样器；Ⅱ.多个厂家不仅提供积木式的仪器设计平台，同时也供应集成式的成品仪器。通常，积木式的仪器使用方便，使用效率更高，而集成式的仪器价格相对便宜，更加适用于质量控制等应用；Ⅲ.对现有仪器平台进行扩展或升级，以满足如二维色谱等的一些特殊应用；Ⅳ.色谱软件，无论是仪器控制或是数据处理等，其发展的速度与仪器的进步基本保持了同步；Ⅴ.非常适合于手性样品分离分析的SFC 已经不再是一枝独秀，日本岛津公司和日本分光公司等一些公司也开始推出商品化的新一代SFC。表1 是Pittcon 2015 上展出的部分新仪器。

表1 Pittcon 2015 上展出的部分新仪器

下面针对表1 中几种有典型代表意义的新产品分别评述。

ThermoFisher Scientific 公司在Pittcon 2015上推出了其最新产品Vanquish UHPLC（见图1）。Vanquish 是集成式、低扩散和生物兼容的UHPLC，其操作压力可以达到150 MPa，自动进样时间间隔仅15 s，进样交叉污染更低至4 ppm。该系统汇集了集成系统的耐用性以及模块化系统的灵活性和适用性，还可以作为一个独立的系统与最新的质谱联用；在设备高度上，Vanquish 系统比类似的模块化系统要低25%，从而提高了其在实验室的安全性和仪器的便利性。另外，该系统还具有下面的特点：智能流程泵技术——专为高重现性的保留时间、低基线噪声而设计，达到提高检测灵敏度的效果（见图2）；色谱柱温箱的加热方式经过特殊设计达到了非常好的效果，图3 是使用两种不同加热模式时色谱柱内部流体流型的模拟示意图。从图3 可以看出，采用直接传导加热模式时色谱柱内没有形成温度梯度（见图3a），最大化地保证了色谱柱的柱效；而采用风扇强制循环对流传热模式时色谱柱内部形成了对柱效极为不利的温度梯度（图3b）。

图1 ThermoFisher Scientific 的最新产品Vanquish UHPLC

图2 Vanquish UHPLC 仪器10 次进样分析的重复性

图3 两种不同加热模式时色谱柱内部流体流型的模拟示意图

Agilent 1290 Infinity II UHPLC 是Agilent 公司继1290 Infinity UHPLC 推出5 年后的升级换代产品，主要特点是：操作耐压提高到130 MPa，系统的扩散进一步降低，自动进样器与色谱柱温箱改进后分离效果的改善较为显著。例如，其新自动进样器采用独立流路的双进样针设计模式，使进样循环间隔时间比单进样针大大缩短，可以以秒计，同时其交叉污染＜9 ppm。图4 是新自动进样器的使用效果示意图。

图4 Agilent 1290 Infinity II UHPLC 自动进样器的使用效果示意

Grace 公司的Reveleris Prep 系统是同时具有中压12 MPa（120 bar）以及快速制备色谱（flash chromatography-preparative LC）的纯化系统，带12 英寸触摸屏集成控制式软件及内置自动进样器和馏分收集器，可以接收3 路信号，如紫外-可见波长检测器（UV-Vis）和蒸发光散射检测器（ELSD）等检测器的信号，流动相最大流量可以达到200 mL／min，非常适合于有机合成等实验室的样品纯化过程。

继Waters 公司成功推出以超临界二氧化碳为流动相的UPC2后，日本JASCO、Shimadzu 和Applied Separations 等公司也推出了新一代的超临界液相色谱仪。例如，JASCO 公司的4000 Series SFC，其可以满足半微量、分析、半制备以及制备级的SFC 要求，其泵的输送流量为0.2～150 mL／min，工作压力可以达到50 MPa，配用的检测器可以是UV-Vis、圆二色、二极管阵列、火焰光度、ELSD 和MS 等检测器。虽然新一代SFC 的应用尚不够普及，但是相信这种状况是暂时的，目前只是方兴未艾。

色谱数据系统软件（chromatography data systems，CDS）的发展一直与色谱仪器的发展形影相伴。如捷克DataApex 公司的Clarity V.6 就是其中一例。DataApex 最新推出的升级版软件Clarity V.6 增强了用户界面、样品的序列分析、多维GC×GC功能延展，满足了质谱检测器和火焰离子化检测器宽线性范围的要求，适用于多家公司的LC、GC 和MS 产品。

总之，高效液相色谱仪以及超高效液相色谱仪发展至今天更加日新月异。本文限于篇幅不更多地赘述，感兴趣的读者可以参阅Pittcon 2015 相关报告和其他相关文章。