معرفی دستگاه HPLC مدل Agilent 1290
دستگاه Agilent 1290 Infinity یک سیستم کروماتوگرافی مایع با کارایی بسیار بالا (UHPLC) است که بهعنوان پیشرفتهترین عضو سری 1200 شرکت اجیلنت شناخته میشود. این دستگاه قادر به ایجاد فشار بسیار بالا (تا حدود 1300 بار) و دبی جریان تا 5 میلیلیتر بر دقیقه است که امکان استفاده از انواع ستونهای HPLC/UHPLC با کارایی بالا را فراهم میسازد. طراحی مستحکم و دقیق این سامانه باعث دستیابی به دادههایی با کیفیت تحلیلی عالی (تفکیک و وضوح بالا، تکرارپذیری مناسب و گستره دینامیکی وسیع) میشود و بهدلیل کاهش چشمگیر پدیده حافظه (Carryover) تا حدود کمتر از ppm 10 (برای نمونه کلرهگزیدین ~0.0009%)، صحت نتایج حتی در آنالیزهای بسیار حساس نیز حفظ میگردد. همچنین 1290 Infinity II به ابزارهایی نظیر ISET مجهز است که امکان سازگاری با روشهای قدیمیتر را میدهد؛ بدین ترتیب انتقال و اجرای مستقیم متدهای توسعهیافته روی دستگاههای دیگر (حتی از برندهای متفاوت) بر روی این سیستم بدون تغییر در زمانهای بازداری و کیفیت پیکها امکانپذیر است. از دیگر مزایای بارز این دستگاه میتوان به کارایی عملیاتی بالا و سهولت استفاده اشاره کرد؛ بهطوریکه تزریقها با سرعت بسیار زیاد انجام شده و به کمک قابلیت تزریق با سوزن دوتایی و ظرفیت نمونهگذاری عظیم (نگهداری تا ۶۱۴۴ نمونه در دستگاه با استفاده از پلیتهای میکروتیتر) حداکثر راندمان و توان عملیاتی در فضای یک استک استاندارد ارائه میشود. بهطور کلی Agilent 1290 Infinity II بهعنوان نسل جدید UHPLC، ترکیبی از بالاترین کارایی تحلیلی (دادههای با کیفیت و پیکهای تیز)، بالاترین کارایی دستگاهی (انعطافپذیری در شرایط جداسازی، تزریقهای سریع و ظرفیت نمونه زیاد) و بالاترین کارایی آزمایشگاهی (سازگاری و یکپارچگی آسان در آزمایشگاههای موجود) را فراهم میکند.
طیفسنجهای جرمی قابل کوپل با Agilent 1290
یکی از قابلیتهای مهم دستگاههای HPLC پیشرفته، امکان اتصال آنها به آشکارسازهای طیفسنج جرمی (Mass Spectrometry) برای تشکیل یک سیستم LC/MS قدرتمند است. دستگاه 1290 اجیلنت را میتوان با انواع طیفسنجهای جرمی چهارقطبی (Single Quadrupole MS)، سهگانه چهارقطبی (Triple Quadrupole یا بهاختصار QQQ)، پرواز زمانی (Time-of-Flight یا TOF) و همچنین ترکیب چهارقطبی-پرواز زمانی (Quadrupole TOF یا Q-TOF) کوپل نمود. به عنوان مثال، اتصال یک طیفسنج سهگانه چهارقطبی سری 6400 Agilent امکان آنالیز کمی بسیار حساس ترکیبات را با روشهای MRM (نظیر کاربرد در اندازهگیری پسماندهای دارویی در پلاسما) فراهم میکند و اتصال طیفسنج Q-TOF سری 6500 Agilent امکان اندازهگیری جرم دقیق و شناسایی ساختار مواد ناشناخته (برای کاربردهایی چون متابولومیکس یا شناسایی آلایندهها) را مهیا میسازد. به طور کلی، خروجی کروماتوگرافی 1290 را میتوان به انواع دتکتورهای جرمی متصل کرد و از تشخیص جرمی سریع و باحساسیت بالا برای تعیین وزن مولکولی و ساختار ترکیبات بهره برد. این انعطافپذیری در اتصال به آشکارسازهای مختلف، 1290 Infinity را به سیستمی ایدهآل برای کاربردهای LC/MS در حوزههای مختلف تبدیل کرده است.
آموزش گامبهگام راهاندازی و کار با دستگاه
در این بخش مراحل عملی کار با دستگاه HPLC مدل 1290 از ابتدا تا اجرای کامل یک آنالیز و مشاهده نتیجه توضیح داده میشود. فرض بر این است که دستگاه بهدرستی نصب شده و اجزای آن در وضعیت آماده به کار قرار دارند. گامهای اصلی برای یک کاربر مبتدی به شرح زیر است:
- روشن کردن دستگاه و اجزا: ابتدا تمامی ماژولهای سیستم (پمپها، بخش تزریق، گرمکن ستون، دتکتور و …) را روشن کنید. معمولاً یک کلید پاور برای هر ماژول یا یک کلید اصلی برای کل سیستم وجود دارد که با فشردن آنها دستگاه راهاندازی میشود. پس از روشنشدن، سیستم یک خودآزمایی (Self-test) انجام میدهد؛ صبر کنید تا چراغها یا نمایشگرهای وضعیت به حالت آماده (Ready) برسند. در این مرحله مطمئن شوید گاززدا (دگازر) فعال است تا هرگونه حباب یا هوای محلول در حلالها حذف شود. همچنین اگر از دتکتور UV-Vis (مانند DAD یا VWD) استفاده میکنید، به منبع نوری آن زمان دهید تا پایدار شود (اغلب 20-30 دقیقه گرمشدن برای تثبیت خط پایه لازم است).
- آمادهسازی حلالها (فاز متحرک): حلالهای مورد استفاده به عنوان فاز متحرک را مطابق روش آنالیتیکی خود آماده کنید. از حلالهای گرید HPLC (با خلوص بالا و کمترین ناخالصیهای UV) استفاده نمایید. در صورت نیاز، بافرها را تهیه کرده و pH را تنظیم کنید. حتماً حلالها را قبل از استفاده فیلتردهی کنید تا ذرات معلق احتمالی حذف شوند و ترجیحاً حلالها را اولتراسونیک یا دگاز کنید تا گازهای محلول که میتوانند ایجاد حباب یا نویز کنند، از آنها خارج شوند. هر بطری حلال را در محل مخصوص خود در ظرف نگهدارنده حلال (Solvent Reservoir) دستگاه قرار دهید و اطمینان یابید که شیلنگهای مکش حلال (کانالهای A, B و … بسته به نوع پمپ) به درستی درون بطریها قرار گرفتهاند. در نرمافزار یا پنل دستگاه نام هر حلال را به درستی انتخاب کنید تا سیستم ترکیب حلالها را مطابق روش کنترل نماید. قبل از اتصال ستون (یا در صورت جدا بودن ستون)، پمپ را با جریان آهسته راهاندازی کنید و مسیرهای حلال را پر کنید تا هرگونه هوای موجود در خطوط کاملاً تخلیه شود. برای این کار میتوان از گزینه Purge یا Prime پمپ استفاده کرد که در منوی دستگاه یا نرمافزار در دسترس است (این عملکرد پمپ را با جریان نسبتاً زیاد در مدار حلال بدون گذر از ستون به کار میاندازد تا هوا و حلال قبلی پاک شود). مطمئن شوید هیچ نشتی در اتصالات وجود ندارد و فشار اولیه سیستم (بدون ستون) در حد معقولی بالا میآید.
- آمادهسازی نمونه: پیش از تزریق، نمونهها باید بهدرستی آماده شوند تا از آسیب به ستون و سیستم و بهبود نتایج کروماتوگرافی اطمینان حاصل شود. نمونه موردنظر را در حلال مناسبی حل یا رقیق کنید؛ توصیه میشود حلال نمونه تا حد امکان شبیه به فاز متحرک انتخاب شود تا از رسوب یا تغییرات شدید حلالیت هنگام تزریق جلوگیری گردد. برای نمونههای فاز معکوس معمولاً حلالی حاوی درصدی آلی (مانند 50:50 آب:استونیتریل) مناسب است. حتماً نمونه را پیش از تزریق فیلتردهی یا سانتریفیوژ کنید تا ذرات معلق آن جدا شوند، چرا که این ذرات میتوانند در فیلترهای سیستم یا ابتدای ستون تجمع کرده و فشار را بالا ببرند. از فیلترهای سرسرنگی 0.2 یا 0.45 میکرومتر برای محلول کردن نمونه استفاده کنید. سپس نمونه صافشده را در ویال مخصوص HPLC منتقل کنید (معمولاً ویالهای شیشهای ۱ یا ۲ میلیلیتری با درپوش و لاستیک septum). از پر کردن بیش از 80-90% حجم ویال خودداری کنید تا فضای خالی کافی برای ورود سوزن نمونهبرداری وجود داشته باشد و از نشت یا آسیب به سوزن جلوگیری شود. در صورت استفاده از اتوسمپلر، ویالها را در پوزیشنهای مشخصشده در سینی قرار دهید و در نرمافزار مختصات (شماره ویال و سینی) هر نمونه را طبق جدول ترتیب تزریق (Sequence) تنظیم کنید.
- نصب و راهاندازی ستون HPLC: ستون کروماتوگرافی قلب فرآیند جداسازی است و نصب صحیح آن اهمیت زیادی دارد. ابتدا نوع ستون موردنیاز (مثلاً ستون فاز معکوس C18 به طول 100 میلیمتر و قطر داخلی 2.1 میلیمتر با اندازه ذرات 1.8 میکرون) را بر اساس روش انتخاب کنید. ستونهای نو معمولاً دو سرشان با درپوش محافظ بسته شده و داخل حلال نگهداری هستند؛ پیش از نصب، درپوشها را بردارید. توجه کنید که بر روی ستونها جهت جریان با یک فلش مشخص شده است؛ ستون را طوری قرار دهید که جهت فلش با جهت جریان پمپ مطابقت داشته باشد. پیش از اتصال ستون به سیستم، توصیه میشود اندکی از فاز متحرک را با سرنگ از داخل ستون عبور دهید یا ابتدا ستون را خارج از مدار با حلال پر کنید تا هوا از داخل آن خارج شود. اکنون اتصالات را انجام دهید: ابتدا انتهای ورودی ستون را به لوله خروجی از پمپ/Autosampler وصل کنید و تا حد سفت شدن انگشتی محکم کنید. استفاده از آچار کوچک تنها با نیروی کم (استفاده از یک انگشت روی آچار) مجاز است؛ از بیشازحد سفت کردن اتصالات خودداری کنید چرا که میتواند به رزوههای ستون یا اتصالات آسیب زده و ایجاد نشتی کند. هنوز انتهای خروجی ستون را وصل نکنید. پمپ را با جریان خیلی پایین (مثلاً 0.1 mL/min) به کار بیندازید تا حلال از ستون عبور کند و مطمئن شوید هوا کاملاً از داخل ستون خارج شده و چند قطره حلال از خروجی ستون چکید. سپس خروجی ستون را به ورودی دتکتور (مثلاً سل دتکتور UV) متصل کرده و آن اتصال را نیز محکم نمایید. اکنون جریان را بهآهستگی افزایش دهید و اجازه دهید ستون تحت شرایط اولیه روش (دبی، ترکیب حلال، دمای ستون) به مدت کافی تعادلیابی (Equilibrate) شود. معمولاً عبور ۱۰-۲۰ حجم ستون از فاز متحرک اولیه برای تعادلیابی کامل ستون و دستیابی به یک خط پایه پایدار ضروری است. در این مدت میتوانید دمای ستون را از طریق ترموستات ستون تنظیم کنید (مثلاً 30 درجه سانتیگراد) تا جداسازی بهتری حاصل شود. خط پایه دتکتور را بررسی کنید تا از تثبیت آن اطمینان حاصل گردد (خط پایه بدون شیب و نوسان شدید). همچنین فشار سیستم را در جریان جاری مانیتور کنید؛ فشار باید در محدوده قابل قبول برای ستون مورد استفاده باشد (کمتر از حداکثر فشار مجاز ستون). در دستگاه 1290 میتوانید یک حداکثر فشار (مثلاً 1200 یا 1300 بار) در تنظیمات روش تعیین کنید تا اگر به هر دلیل فشار از این حد فراتر رفت، سیستم بهطور خودکار متوقف شود.
- تنظیمات دستگاه از طریق منوهای پنل یا نرمافزار: پس از آمادهشدن سختافزار، نوبت به تنظیم پارامترهای روش کروماتوگرافی در نرمافزار کنترل (یا از طریق پنل دستگاه) میرسد. در محیط نرمافزار ChemStation یا OpenLab CDS مربوط به Agilent، یک روش جدید باز کنید یا یک روش پیشفرض (Default) را بارگذاری نمایید. هر ماژول دستگاه دارای صفحه تنظیمات مخصوص به خود است که معمولاً از طریق کلیک بر روی آیکون آن ماژول (در دیاگرام سیستم) و انتخاب گزینه “Method” در نرمافزار در دسترس است【43†page=98】. برای پمپ: در صفحه تنظیمات پمپ، دبی جریان اولیه (مثلاً 0.5 mL/min) را تعیین کنید. اگر پمپ دوجزئی (باینری) است، ترکیب حلال A/B اولیه (مثلاً 60% حلال A و 40% حلال B) را تنظیم نمایید. برای پمپ چهارجزئی (کوآترنری)، درصد هر چهار حلال قابل تعریف است. همچنین برنامه زمانی شیب حلال (Gradient Timetable) را مطابق روش اعمال کنید؛ مثلاً تعیین کنید طی 5 دقیقه خطی از 40% B به 80% B تغییر کند【43†page=98】. زمان توقف (Stop Time) آنالیز (مثلاً 10 دقیقه) و زمان تأخیر ستون (Post Time برای تعادل ستون پس از گرادیان) را مشخص کنید. اطمینان حاصل کنید حداکثر فشار مجاز در نرمافزار (Pressure Limit) مطابق مشخصات ستون تنظیم شده باشد (بهطور پیشفرض 1200 یا 1300 بار است)【43†page=98】. سایر گزینههای پیشرفته پمپ (مانند جبران تراکمپذیری حلال بر اساس نوع حلالها، کنترل فعال دمپینگ پالس و کاربرد شیر تخلیه خودکار) در حالت پیشفرض دستگاه معمولاً بهینه هستند و نیاز به تغییر توسط کاربر مبتدی ندارند. برای اتوسمپلر: حجم تزریق نمونه را تنظیم کنید (مثلاً 5 میکرولیتر)【43†page=98】. در صورت تمایل میتوانید گزینههای مربوط به شستشوی سوزن را فعال کنید؛ مثلاً انتخاب کنید که پس از هر تزریق، سوزن با حلال شستشوی قوی (Wash Solvent) شسته شود تا انتقال حافظه کاهش یابد. در سیستم 1290 Infinity II قابلیت Multiwash وجود دارد که میتواند شستشوی سوزن و نشیمنگاه را با ترکیبی از حلالها انجام دهد و Carryover را به حداقل ممکن (زیر 10 ppm) برساند. همچنین اگر ترموستات ویال یا سینی گرم/سردشونده در Autosampler موجود است، دمای آن را نیز مطابق نیاز (مثلاً 4 °C برای نمونههای حساس) تنظیم کنید. برای گرمکن ستون: دمای ستون را (اگر روش ایزوترمال است) روی مقدار موردنظر (مثلاً ۳۰°C) تنظیم و فعال کنید. برای دتکتور: طولموج آشکارساز UV-Vis را تعیین نمایید (مثلاً 254 nm). در دتکتور DAD میتوانید چند طولموج و یا کل طیف را ثبت کنید؛ پهنای باند طیفی و نرخ داده (مثلاً 20Hz یا در صورت نیاز به سرعت بالا تا 240Hz) نیز قابل تنظیم است. در صورت وجود دتکتورهای دیگر (مانند Fluorescence یا MS)، پارامترهای آنها را نیز مطابق دستورالعمل تنظیم کنید (برای MS معمولاً این تنظیمات در نرمافزار MassHunter جداگانه انجام میشود). پس از طی این مراحل، یک فایل روش (Method) شامل تمامی تنظیمات دستگاه خواهید داشت. این روش را ذخیره کنید تا در آینده قابل استفاده مجدد باشد. حال دستگاه با این تنظیمات آماده اجرای آنالیز است و خط پایه پایدار نشاندهنده آمادگی سیستم برای تزریق نمونه است.
- اجرای آنالیز (تزریق و ثبت کروماتوگرام): اکنون همهچیز برای شروع آنالیز مهیاست. اگر از نرمافزار استفاده میکنید، در بخش Run Control یا Sample Queue نرمافزار، نمونه یا نمونههای خود را جهت تزریق انتخاب کنید. برای تزریق تکی دستی، میتوانید از منوی Run Method استفاده کنید. بهعنوان مثال در ChemStation میتوان گزینه Run Method (Single Run) را برای تزریق یک نمونه و اجرای روش جاری انتخاب کرد. در صورتی که چندین نمونه در یک توالی (Sequence) دارند، جدول توالی را تکمیل کرده و Sequence را اجرا نمایید. در حالت تکتزریق: ویال نمونه موردنظر را در محل مربوطه (مثلاً پوزیشین 1) در Autosampler قرار دهید. سپس از طریق نرمافزار در پنجره اطلاعات نمونه (Sample Info)، نام فایل داده، نام نمونه و محل ویال (مثلاً Vial 1) را وارد کنید. پس از اطمینان از آماده بودن سیستم (خط پایه پایدار و ستون متعادل در شرایط اولیه)، بر روی گزینه Start یا Run Method کلیک کنید تا تزریق آغاز شود. Autosampler بهصورت خودکار حجم معینشده از نمونه را برداشت کرده و از طریق شیر تزریق به مسیر جریان حلال وارد میکند. همزمان دریچه تزریق از حالت Load به Inject تغییر وضعیت داده و نمونه به ابتدای ستون منتقل میشود. پمپ طبق برنامه جریان و گرادیان، حلالها را پمپ کرده و اجزای نمونه در طول ستون از یکدیگر جدا میگردند. بهمحض خروج هر جزء از ستون و رسیدن به دتکتور، سیگنال ثبت میشود. شما میتوانید پیشرفت کروماتوگرافی را به صورت نمودار سیگنال بر حسب زمان (کروماتوگرام آنلاین) در نرمافزار مشاهده کنید. قلههای مربوط به هر ترکیب به ترتیب زمان بازداری خود ظاهر میشوند (شکل کروماتوگرام روی صفحه نمایش داده میشود). دیتای حاصل بهصورت خودکار در فایل داده (Data File) با نامی که تعیین کردید ذخیره میشود. دستگاه پس از رسیدن به زمان توقف تعریفشده، بهطور خودکار جریان را کاهش داده و آنالیز را خاتمه میدهد. اکنون شما یک کروماتوگرام خام از نمونه خود دارید. در صورت تنظیم، مراحل بعدی (مانند آمادهسازی گزارش) نیز میتواند بهطور خودکار انجام شود.
- مشاهده و ذخیره نتایج: پس از اتمام ران، نتایج کروماتوگرافی آماده تحلیل هستند. در نرمافزارهای Agilent، یک محیط Data Analysis مجزا وجود دارد که میتوانید فایل دادهی ثبتشده را در آن باز کنید. کروماتوگرام خام نمایش داده میشود و شما میتوانید اقدام به پردازش داده کنید: مثلاً خطوط پایه را تنظیم، پیکها را انتگرالگیری (Integration) کنید و زمانهای بازداری و مساحت پیکها را بهدست آورید. اگر استانداردهای کالیبراسیون تزریق شده باشند، میتوانید نمودار کالیبراسیون رسم و غلظت آنالیتهای مجهول را محاسبه کنید. پس از تحلیل، میتوان از طریق منوی Report یا Export گزارش نتایج را به شکلهای مختلف ذخیره یا چاپ کرد. گزارش میتواند شامل جدول نتایج عددی (زمانهای بازداری، مساحت/ارتفاع پیکها، غلظت محاسبهشده) و خود نمودار کروماتوگرام باشد. فرمتهای مختلفی مانند PDF برای گزارش یا فرمتهای دیجیتال (CSV, AIA) برای صادرات داده خام در دسترس است. نرمافزار OpenLab CDS امکان مدیریت کامل دادهها بهصورت ردگیریشده (با ثبت خودکار تمامی تغییرات و متادیتا)، تسهیل در تهیه نتایج و قابلیتهای گزارشگیری پیشرفته را فراهم میکند. در پایان، فراموش نکنید که روش (Method) و فایلهای دادهی خود را بهدرستی ذخیره و نسخه پشتیبان تهیه کنید. همچنین پس از اتمام کار، میتوانید دستگاه را برای تزریقهای بعدی آماده نگه دارید یا در صورت پایان کار روزانه، مراحل خاموش کردن و شستشوی سیستم را انجام دهید (در ادامه توضیح داده میشود).
منوها و گزینههای مهم در دستگاه Agilent 1290
دستگاه 1290 Infinity باوجود فناوری پیشرفته، استفاده نسبتاً آسانی دارد اما کاربر باید با برخی منوها و تنظیمات مهم آن آشنا باشد تا از بروز خطا و مشکلات جلوگیری کرده و بهترین نتایج را کسب نماید. در ادامه به تعدادی از این منوها و گزینهها اشاره میکنیم:
- منوی کنترل پمپ و گزینههای Purge/Prime: یکی از مهمترین عملیاتها پس از پر کردن مخازن حلال، هواگیری و آمادهسازی پمپ است. دستگاه 1290 دارای شیر تخلیه خودکار (Automatic Purge Valve) در پمپ است که اجازه میدهد هوا و حلالهای قبلی به راحتی تخلیه شوند. از طریق منوی پنل دستی (Instant Pilot) یا نرمافزار (Instrument Control)، گزینههایی مانند Purge On یا Prepare Pump در دسترساند که با اجرای آنها پمپ با جریان بالا حلال را از مسیر بایپس عبور میدهد تا حبابها خارج شوند. همچنین گزینه Prime برای پرکردن خطوط با حلال جدید استفاده میشود. کاربر باید در ابتدای هر روز کاری یا هنگام تعویض حلال، از این قابلیتها استفاده کند تا از ورود هوا به ستون جلوگیری شود. در همین منو، وضعیت حلالها (Bottle Fillings) نیز نمایش داده میشود که اطمینان از پر بودن بطریها را امکانپذیر میکند.
- تنظیمات فشار و ایمنی پمپ: در بخش تنظیمات پمپ، دو مقدار فشار حائز اهمیت است: حداکثر فشار مجاز (Pressure Limit) و فشار حداقل (Lower Limit). حد بالای فشار باید متناسب با مقاومت ستون و ویسکوزیته حلالها تنظیم شود (برای مثال 1200 بار) تا در صورت گرفتگی مسیر و افزایش ناگهانی فشار، سیستم به صورت خودکار متوقف شود و از انفجار لولهها یا صدمه به ستون جلوگیری گردد. حداقل فشار نیز جهت تشخیص اتمام حلال یا نشتی کاربرد دارد (در صورت افت فشار زیر حد تعیینشده، دستگاه ارور Low Pressure میدهد). کاربر باید این مقادیر را چک کند و در صورت نیاز تنظیم نماید. همچنین نمودار فشار لحظهای پمپ در نرمافزار قابل مشاهده است که هرگونه نوسان غیرعادی (به دلیل وجود حباب یا مشکلات پمپ) را نشان میدهد. پایداری فشار نشاندهنده عملکرد صحیح پمپ و عدم وجود هوا در سیستم است.
- گزینههای Autosampler (بخش تزریق): در منوی تنظیمات Autosampler گزینههای متعددی برای بهبود دقت تزریق و کاهش آلودگی متقابل وجود دارد. از جمله Needle Wash که میتوان آن را روی حالتهای مختلف تنظیم کرد: شستشوی داخلی سوزن، شستشوی بیرونی یا هر دو (در سیستمهای جدید Multiwash امکان شستشو با ترکیب چند حلال نیز هست). فعال بودن شستشوی سوزن باعث کاهش Carryover به میزان قابل توجه میشود. گزینه دیگر Draw Speed/Injection Speed است که سرعت کشیدن نمونه به داخل سرنگ و سرعت تزریق به حلقه را تعیین میکند؛ این سرعت باید طوری تنظیم شود که نمونه کاملاً وارد حلقه تزریق شود بدون ایجاد حباب یا پدیدههای هیدرودینامیکی مخرب. معمولاً تنظیمات پیشفرض در این مورد کافی است اما برای حلالهای ویسکوز یا نمونههای حساس میتوان سرعت را کاهش داد. گزینه Thermostat مربوط به Autosampler نیز در این منو قابل دسترس است (در صورت وجود ماژول خنککننده/گرمکننده نمونه) که امکان کنترل دمای نمونهها را فراهم میکند. به کارگیری دمای پایین برای نمونههای ناپایدار یا فرار توصیه میشود.
- کنترل دمای ستون و ماژول ترموستات: ستون HPLC معمولاً داخل یک محفظه گرمخانهدار (Column Oven یا MCT در سیستم 1290) قرار میگیرد. در منوی این ماژول، میتوان Setpoint دما و تلورانس دمایی را تنظیم کرد. مثلاً با تعیین ۳۰°C و تلورانس ±0.8°C، دمای ستون در طول آنالیز ثابت میماند که موجب افزایش پایداری زمانهای بازداری میشود. گزینه فن خنککننده نیز در این ماژول وجود دارد که پس از اتمام آنالیز برای سردکردن ستون به کار میافتد. کاربر باید اطمینان حاصل کند که دمای تنظیمشده مناسب نوع جداسازی است (دمای بالاتر میتواند زمان آنالیز را کاهش دهد اما ممکن است به نمونه حرارت آسیب بزند).
- تنظیمات دتکتور و سیگنال: در منوی دتکتور UV-Vis (VWD یا DAD)، مهمترین تنظیم طولموج(های) موردنظر برای آشکارسازی است. کاربر باید طولموجی را انتخاب کند که ترکیبات هدف در آن جذب بالایی دارند. در دتکتورهای آرایه دیودی (DAD) میتوان همزمان چند طولموج را پایش کرد و حتی طیف کامل UV-Vis هر پیک را برای شناسایی بدست آورد. گزینه Reference Wavelength (در DAD) برای تصحیح خط پایه استفاده میشود که در صورت نیاز میتوان یک طولموج مرجع (که هیچ ترکیبی در آن جذب ندارد) تعریف کرد تا نوسانات زمینهای حلال و نویزهای Lamp جبران شود. نرخ دادهبرداری (Data Rate) نیز از گزینههای مهم است؛ برای پیکهای باریک و آنالیزهای سریع (مثلاً UHPLC) نرخهای بالا تا 240 Hz در 1290 Infinity II قابل تنظیم است، در حالی که برای آنالیزهای معمولی 20 Hz کافیست. نرخ بالاتر، حجم فایل داده و نویز را افزایش میدهد اما از پهنشدگی پیک در ثبت دیجیتال جلوگیری میکند. همچنین گزینه Autozero برای تنظیم صفر سیگنال (تنظیم خط پایه به صفر در لحظه دلخواه) در دسترس است که معمولاً قبل از شروع هر تزریق انجام میگیرد. کاربر همچنین باید به وضعیت لامپ دتکتور توجه کند؛ عمر لامپ DAD/VWD محدود است و در منو معمولاً مدت کارکرد (ساعت) لامپ نمایش داده میشود. اگر لامپ به پایان عمر نزدیک باشد ممکن است نویز افزایش یافته یا شدت نور کاهش یابد، در این صورت نیاز به تعویض لامپ است.
- سایر منوهای کاربردی: دستگاه Agilent 1290 دارای سیستمهای حفاظتی متعددی است. حسگر نشتی (Leak Sensor) در هر ماژول وجود دارد که اگر نشتی حلال به داخل سینی دستگاه رخ دهد، پیغام خطا میدهد و پمپ را متوقف میکند. کاربر باید در صورت دریافت اخطار نشتی، سریعاً دستگاه را خاموش کرده و محل نشتی (اتصالات شل یا ترکخورده) را پیدا و رفع کند. منوی خطاها (Error Messages) در پنل دستگاه یا نرمافزار توضیح مختصری از علت ارورها ارائه میدهد که میتواند برای عیبیابی استفاده شود. علاوه بر این، نرمافزار LabAdvisor Agilent یک ابزار کمکی است که امکان مانیتورینگ دقیقتر دستگاه (چک سلامت پمپها، انجام آزمون نشت، بررسی کارایی شیرها و غیره) را فراهم میکند. این نرمافزار برای امور نگهداری و Troubleshooting بسیار مفید است.
به طور خلاصه، کاربر باید با منوهای اصلی مرتبط با کنترل پمپ (تنظیم جریان، گرادیان، پورج)، بخش تزریق (حجم و شستشوی سوزن)، دما و ستون و دتکتور (طول موج و نرخ دادهبرداری) آشنا باشد و پیش از اجرای آنالیز هر بار این تنظیمات کلیدی را مرور کند. با رعایت این موارد و استفاده صحیح از گزینهها، عملکرد سیستم در بهینهترین حالت خود قرار گرفته و نتایج تحلیلی مطمئنتری بهدست خواهد آمد.
آموزش باز کردن و بستن ستون HPLC (تعویض ستون)
ستونهای HPLC از قطعات گرانقیمت و حساسی هستند که نیاز به مراقبت ویژه در نصب، تعویض و نگهداری دارند. در این بخش، نحوه باز کردن (جدا کردن) یک ستون از دستگاه و بستن (وصل کردن) ستون جدید بههمراه نکات ایمنی و عملی توضیح داده میشود:
- قبل از جدا کردن ستون: همیشه پیش از اقدام به باز کردن اتصالات ستون، پمپ را متوقف کنید و صبر کنید تا فشار سیستم به صفر برسد. میتوانید با کاهش تدریجی دبی تا 0 و یا استفاده از دستور Stop، جریان را متوقف نمایید. در صورت استفاده از حلالهای بافری یا نمکی، بسیار مهم است که ابتدا ستون و سیستم را از وجود بافر پاک کنید. هرگز ستون را با بافر یا آب خالص برای مدت طولانی رها نکنید، زیرا رسوب نمکها یا رشد میکروبی میتواند به ستون آسیب بزند. یک روش توصیهشده این است که پیش از جدا کردن ستون، آن را با آب دیونیزه به مدت چند دقیقه شستشو دهید تا نمکها خارج شوند و سپس با حلال آلی قوی (مثل استونیتریل یا متانول) بشویید. به طور معمول، عبور 3-5 برابر حجم ستون از حلال قوی (مثلاً متانول) باعث شسته شدن ترکیبات باقیمانده میشود. سپس جریان را متوقف کرده و شیر تخلیه را باز کنید تا فشار کاملاً آزاد شود. اکنون با استفاده از دو آچار مناسب، ابتدا اتصال پایین ستون (خروجی) را به آرامی باز کنید. ممکن است اندکی حلال باقیمانده چکه کند، لذا یک دستمال جلوی اتصال بگیرید. سپس اتصال بالای ستون را نیز باز کنید. ستون را بهآرامی از محل خود خارج کنید. سریعاً درپوشهای محافظ را روی هر دو سر ستون ببندید تا از ورود گردوغبار و خشک شدن فاز ساکن جلوگیری شود. اگر ستون برای مدتی قرار نیست استفاده شود، آن را در محلول نگهدارنده مناسب (که معمولاً توسط سازنده ستون پیشنهاد میشود) نگهداری کنید. برای اغلب ستونهای فاز معکوس، توصیه میشود ستون را در یک حلال آلی خالص یا مخلوط آب/آلی نگهداری کنید – مثلاً 100% استونیتریل یا 70:30 استونیتریل/آب – زیرا این شرایط از رشد میکروبی جلوگیری میکند و در عین حال مانع خشکشدن کامل بستره سیلیکا میشود. برخی مراجع پیشنهاد میکنند حداقل 10% آب در حلال نگهداری باشد تا فاز ساکن کاملاً خشک نشود. در هر صورت، از نگهداری ستون در بافر یا آب خالص جداً خودداری کنید. ستونهای نگهداریشده را در دمای اتاق و بهصورت افقی (برای جلوگیری از ایجاد گرادیان غلظتی در طول ستون) انبار کنید. همچنین یک برچسب شامل مشخصات ستون، حلال نگهداری و تاریخ آخرین استفاده بر روی آن نصب کنید تا هنگام استفاده مجدد اطلاعات لازم در دسترس باشد.
- نصب ستون جدید یا مجدداً وصل کردن ستون: برای وصل کردن یک ستون (چه ستون جدید و چه ستونی که قبلاً استفاده شده)، ابتدا مطمئن شوید که نوع ستون با روش آنالیز سازگار است (مثلاً همان فاز ساکن و ابعاد موردنیاز) و ستون آسیبدیده یا تاریخگذشته نیست. ستون را از محلول نگهدارش خارج کنید و درپوشهای دو سر آن را بردارید. اگر ستون مدت زیادی انبار بوده، بهتر است ابتدا آن را با حلال تازه شستشو دهید. بررسی جهت فلش ستون را فراموش نکنید و ستون را مطابق جهت جریان نصب کنید. ابتدا اتصال ورودی ستون را محکم کنید. همانند قبل، سفتکردن بیش از حد میتواند رزوهها را خراب کند؛ محکم کردن با دست و سپس یک چرخش کوچک با آچار کافی است. پیش از وصل کردن خروجی ستون، پمپ را با دبی کم راهاندازی کنید تا حلال وارد ستون شود و هوای احتمالی آرامآرام خارج گردد. خروجی ستون را در یک ظرف پسماند قرار دهید تا حلال خروجی جمعآوری شود. پس از مشاهده خروج یکنواخت حلال و اطمینان از نبود حباب، اتصال خروجی ستون را به دتکتور وصل کنید و آن را نیز محکم کنید. اکنون میتوانید دبی را به مقدار موردنظر روش افزایش دهید. بهتر است طی یکی دو دقیقه ابتدا دبی را به نصف مقدار نهایی برسانید و سپس به مقدار نهایی، تا فشار بهآرامی بالا رود و به سیستم ضربه وارد نشود. پس از وصل کردن ستون، معمولاً لازم است مدتی صبر کنید تا ستون با فاز متحرک جاری تعادل پیدا کند و سیگنال دتکتور تثبیت شود (خصوصاً اگر حلال نگهداری ستون با فاز متحرک فعلی متفاوت بوده است). برای مثال اگر ستون در 100% استونیتریل نگهداری شده و اکنون فاز متحرک 60% آب/40% استونیتریل است، باید مدتی جریان برقرار باشد تا ستون کاملاً به شرایط جدید برسد. ممکن است تعویض تدریجی حلال (گرانش تدریجی از حلال نگهداری به حلال کاری) نیز مفید باشد تا از رسوب احتمالی جلوگیری شود. پس از تعادلیابی، آماده اجرای آنالیز با ستون جدید هستید.
- نکات ایمنی و نگهداری ستون: هنگام باز کردن اتصالات HPLC همواره از عینک ایمنی و در صورت امکان دستکش استفاده کنید، زیرا حلالها ممکن است خورنده، سمی یا محرک باشند و در زمان باز کردن اتصالات احتمال پاشش قطرات حلال وجود دارد. در صورت کار با حلالهای فرار یا سمی (مثل استونیتریل، تریفلورو استیک اسید)، سیستم را در هود آزمایشگاهی نگهداری کنید یا حداقل محل اتصالات را با دستمال بپوشانید تا آئروسل انتشار نیابد. پس از جدا کردن ستون، حتماً بافرها را طبق روش گفتهشده خارج کنید تا درون ستون کریستال نمک شکل نگیرد. ستونها را هیچگاه در دمای زیرصفر نگهداری نکنید مگر سازنده توصیه کرده باشد، چون انجماد حلال میتواند به بستره ستون آسیب برساند. همچنین از ضربه زدن یا افتادن ستون جداً پرهیز کنید؛ بستره سیلیکا نسبت به تکانهای شدید حساس است و ممکن است ترک بخورد یا حفره (Void) ایجاد شود که کارایی ستون را به شدت کاهش میدهد. هنگام حمل ستون، آن را به صورت عمودی تکان ندهید.
با رعایت دقیق مراحل فوق، تعویض ستون HPLC بهصورت ایمن و بدون آسیب انجام خواهد شد. همواره دفترچه راهنمای ستون از شرکت سازنده را مطالعه کنید (هر ستون معمولاً یک سند Care & Use دارد که شرایط مجاز pH، دما، فشار و حلالهای سازگار و روش شستشو و نگهداری را توضیح داده است). این دستورالعملها بهترین مرجع جهت افزایش عمر ستون و حفظ کارایی جداسازی آن هستند.
ماژولها و آپشنهای اختیاری دستگاه 1290
سیستم Agilent 1290 به صورت ماژولار طراحی شده است؛ یعنی از چندین ماژول مجزا تشکیل شده که هر یک وظیفه خاصی برعهده دارند (پمپ، دتکتور، Autosampler و …). افزون بر ماژولهای استاندارد، گزینهها و ماژولهای اختیاری مختلفی نیز قابل افزودن به این دستگاه هستند تا کارکرد آن را مطابق نیازهای خاص توسعه دهند. در این بخش به مهمترین ماژولها و آپشنهای قابل انتخاب در پیکربندی 1290 Infinity II اشاره میکنیم:
- انواع پمپ (Pump Modules): پمپ به عنوان قلب سیستم HPLC در مدل 1290 به اشکال مختلف قابل انتخاب است. دو نوع رایج پمپهای این دستگاه عبارتاند از پمپ دوجزئی فشار بالا (Binary Pump) برای کارهای UHPLC سریع و پمپ چهارجزئی انعطافپذیر (Quaternary Pump) برای ترکیب حداکثر چهار حلال با دقت بالا. پمپ باینری (مانند مدل G7120A) تا 1300 بار فشار و 5 میلیلیتر بر دقیقه جریان را ارائه میدهد و پمپ کوآترنری (مانند G7104A) امکان کار با چهار حلال و گرادیان کمفشار را فراهم میکند. هر دو نوع پمپ قابلیت سیلشستشو (Seal Wash) خودکار برای افزایش عمر سیلها و دمپینگ پالس جهت کاهش نوسانات جریان را دارند. همچنین شیر انتخاب حلال اضافی به صورت آپشن وجود دارد که میتواند تعداد حلالهای قابل استفاده را از ۴ به حداکثر ۱۵ عدد افزایش دهد. این آپشن زمانی مفید است که کاربر نیاز به تعویض اتوماتیک بین حلالهای متنوع (مثلاً در توسعه روش یا شستشوهای خاص) داشته باشد. پمپهای 1290 به حسگرهای فشار دقیق و شیرهای یکطرفه فعال نیز مجهز هستند که دقت ترکیب حلالها و پایداری فشار را تضمین میکنند.
- ماژول تزریق خودکار (Sampler/Autosampler): در سیستم 1290 Infinity II، چند گزینه برای ماژول تزریق وجود دارد. 1290 Infinity II Vialsampler یک اتوسمپلر استاندارد است که قابلیت تزریق تا فشار 1300 بار را دارد و نمونهها را از ویالهای معمولی برداشت میکند. 1290 Infinity II Multisampler نسخه پیشرفتهتر با ظرفیت فوقالعاده بالا است که میتواند تا ۶۱۴۴ نمونه را با استفاده از پلیتهای میکروتیتر نگهداری و به ترتیب تزریق کند. این ماژول دو سوزنه (Dual-Needle) نیز میتواند داشته باشد که امکان تزریق بعدی را در حالی که تزریق قبلی در حال انجام است فراهم میکند و در نتیجه سیکل تزریق را بسیار کوتاه میکند. علاوه بر این، آپشن Thermostat Sample Cooler برای Autosampler قابل افزودن است که نمونهها را در دمای پایین (تا 4 درجه سانتیگراد) نگهداری میکند تا از تخریب نمونههای حساس جلوگیری شود. ماژول Multisampler همچنین گزینه Multiwash با سه حلال شستشو برای به حداقل رساندن Carryover را ارائه میدهد. در صورت عدم نیاز به تزریق خودکار، میتوان بهجای Autosampler از یک شیر تزریق دستی (Manual Injector) استفاده کرد که در آن کاربر با سرنگ، نمونه را به حلقه تزریق وارد کرده و بهصورت دستی شیر را به حالت Inject میچرخاند. با این حال در اکثر کاربردهای مدرن، اتوسمپلر استاندارد سیستم است و انتخاب دستی کمتر بهکار میرود مگر برای کاربردهای ساده یا خاص.
- دتکتورها (Detectors): اجیلنت برای سیستم 1290 انواع مختلفی از دتکتورهای قابل اتصال را ارائه میدهد که بسته به نوع آنالیز قابل انتخاباند. دتکتور UV-Vis تکطولموج (VWD) و دتکتور آرایه دیودی (DAD) رایجترینها برای ترکیبات دارای کروموفور هستند. مدل DAD 1290 Infinity II (مانند G7117B) دارای سل Max-Light با طراحی اپتیکی ویژه است که بهره نوری نزدیک 100% داشته و نویز بسیار پایین (~0.6 µAU) را فراهم میکند. همچنین دتکتور DAD این سیستم قابلیت HDR (High Dynamic Range) دارد بهطوریکه با استفاده از دو سل با طول مسیر مختلف به طور همزمان، میتواند گستره خطی آشکارسازی را تا 30 برابر افزایش دهد (HDR-DAD). برای ترکیباتی که جذب UV ندارند، میتوان از دتکتورهای اختیاری نظیر پراکنش نور تبخیری (ELSD) بهره برد. دتکتور ELSD 1290 Infinity II امکان آشکارسازی ترکیبات غیرکروموفور (مانند قندها، لیپیدها) را با حساسیت بالا فراهم میکند. علاوه بر این، دتکتور فلورسانس (FLD) برای مواد فلورسانت و دتکتور ضریب شکست (RID) برای کاربردهای ایزوکراتیک قابل استفادهاند (هرچند RID معمولاً در فشارهای UHPLC کمتر به کار میرود). نهایتاً طیفسنج جرمی (MS) نیز میتواند به عنوان دتکتور انتهایی سیستم بهکار رود که در بخش قبل توضیح داده شد. با وجود این طیف متنوع دتکتورها، سیستم 1290 Infinity II یک پلتفرم بسیار منعطف برای آشکارسازی انواع ترکیبات است. کاربر میتواند یک یا چند دتکتور را بهصورت همزمان در خروجی ستون قرار دهد (مثلاً DAD و MS به شکل سری) تا از مزایای هر دو بهره ببرد، البته باید دقت کرد حجم سل دتکتورها و ترتیب اتصال ممکن است بر تفکیک پیکها اثرگذار باشد.
- گاززدا (Degasser): حذف گازهای محلول در فاز متحرک برای جلوگیری از تشکیل حباب و نویز در سیستمهای HPLC ضروری است. در سری 1290 Infinity معمولاً یک واحد دگازر داخلی در ماژول پمپ تعبیه شده است که بهصورت غشای تفلونی در خلأ عمل میکند. حلالهای عبوری از کانالهای این دگازر، گازهای محلول (مانند اکسیژن و نیتروژن) را از طریق غشا به محفظه خلأ منتقل کرده و خارج میکنند. با این حال، در برخی پیکربندیها ممکن است از ماژول دگازر مجزا (مثل G1322A برای سیستمهای قدیمیتر) استفاده شود. وجود دگازر برای پایداری خط پایه دتکتور (خصوصاً UV) و جلوگیری از ایجاد فشارهای ناگهانی ناشی از حباب بسیار حائز اهمیت است. این ماژول بهصورت پیوسته کار میکند و نیازی به تنظیمات خاص توسط کاربر ندارد؛ فقط باید مطمئن بود تمامی کانالهای دگازر یا درون حلال قرار دارند یا با هم در مسیر حلال فعال سری شدهاند تا خشک نمانند. در صورت شنیدن صدای غیرعادی پمپ خلأ یا مشاهده نشتی حلال در دگازر، باید عملکرد این قسمت بررسی شود.
- ترموستات چندستونی و شیرهای سوئیچینگ: برای افزایش انعطاف در کاربری، Agilent ماژول Multicolumn Thermostat (MCT) را ارائه میدهد که امکان نصب چندین ستون بهصورت همزمان را فراهم میکند. این ترموستات دارای شیرهای تعویض ستون است که کاربر میتواند بین ستونهای مختلف سوئیچ کند (مثلاً برای روشهای متفاوت یا کار با ستون محافظ جداگانه). همچنین آپشن InfinityLab Quick Change Valves در MCT 1290 وجود دارد که بهصورت خودکار دو ستون را به تناوب استفاده میکند: در حالی که یکی در حال آنالیز است، ستون دیگر با حلال شستشو و آمادهسازی میشود و بدین ترتیب در کاربردهای UHPLC با حجم نمونه بالا، زمان آمادهشدن سیستم نزدیک به صفر میرسد. این ویژگی برای 2D-LC و پردازش سریع نمونههای متوالی بسیار سودمند است.
- سایر ماژولهای اختیاری: بسته به نیاز، میتوان سیستم 1290 را به فرکشن کالکتور نیز مجهز کرد. هرچند 1290 یک دستگاه آنالیتیکال است، اما Agilent نسخههای Preparative Scale نیز ارائه داده که با افزودن ماژول جمعآوری جزء (Open-Bed Collector) میتوان اجزای جداشده را در ویالهای مجزا جمعآوری کرد. همچنین ماژولهای خاصی مانند LC/MSD (ترکیب HPLC با دتکتور MSD تکچهارقطبی)، یونترپ (Ion Trap) یا هدایتسنج (Conductivity) برای کاربردهای ویژه قابل اتصالاند. برای کنترل و نظارت متمرکز دستگاهها، Agilent ماژول Instant Pilot (کنترلر دستی قابل حمل) را عرضه کرده که امکان کنترل ماژولها بدون کامپیوتر را از طریق یک صفحه نمایش کوچک و دکمههای روی آن فراهم میکند. هرچند امروزه اکثر کاربران از نرمافزار کامپیوتری استفاده میکنند، Instant Pilot در مواقع خاص (مثل کالیبراسیون سریع یا رفع خطا در غیاب PC) مفید است. بهعنوان گزینه نهایی، ابزارهای نرمافزاری مانند Agilent Lab Advisor و Agilent ICF (Instrument Control Framework) نیز بخش مهمی از اکوسیستم 1290 هستند که امکان یکپارچهسازی کنترل دستگاه با نرمافزارهای شخص ثالث نظیر Waters Empower یا Thermo Chromeleon را میدهند. این ابزارها اگرچه فیزیکی نیستند اما به عنوان آپشنهای تکمیلی در افزایش کارایی سیستم نقش دارند.
با انتخاب صحیح ترکیب ماژولها و آپشنهای فوق، میتوان سیستم Agilent 1290 را کاملاً مطابق نیاز یک آزمایشگاه خاص پیکربندی کرد. برای مثال، یک آزمایشگاه ممکن است نسخه استاندارد (پمپ باینری، اتوسمپلر ویالسمپلر، دتکتور DAD) را کافی بداند در حالی که آزمایشگاه دیگری برای کاربردهای متابولومیکس به پمپ چهارجزئی، Autosampler چندظرفیته، دتکتور MS و چندین شیر انتخاب ستون نیاز داشته باشد. معماری ماژولار 1290 این امکان را میدهد که دستگاه بهصورت سفارشی ساخته شود و در صورت تغییر نیازها، بعداً ماژولهای جدید به آن افزوده شوند.
نرمافزارهای کنترل و پردازش (OpenLab CDS و ChemStation)
شرکت اجیلنت برای کنترل دستگاههای کروماتوگرافی خود مجموعه نرمافزاری ویژهای ارائه میدهد که طی سالیان تکامل یافته است. قدیمیترین پلتفرم نرمافزاری Agilent با نام ChemStation شناخته میشود که سالها استاندارد صنعت برای کنترل HPLC و GC بوده است. نسخههای جدیدتر تحت چارچوب OpenLab CDS (Chromatography Data System) عرضه شدهاند که امکانات بیشتری در زمینه مدیریت داده و سازگاری شبکهای دارند. برای دستگاه 1290 Infinity II میتوان از OpenLab ChemStation Edition یا OpenLab CDS 2.x استفاده کرد. این نرمافزار تمام اجزای دستگاه را یکپارچه کنترل میکند و علاوه بر راهاندازی و تنظیم دستگاه، وظیفه دریافت، پردازش و گزارشدهی دادههای کروماتوگرافی را نیز برعهده دارد. در ادامه، مراحل کلی کار با نرمافزار برای اجرای یک آنالیز از ابتدا تا انتها ارائه میشود:
- اتصال به دستگاه: پس از روشن کردن دستگاه، نرمافزار OpenLab را اجرا کرده و پروفایل دستگاه (Instrument Configuration) مربوط به LC1290 را انتخاب کنید. نرمافزار تلاش میکند از طریق پورت LAN یا اتصال داده تعیینشده به ماژولها متصل شود. پس از اتصال موفق، وضعیت هریک از ماژولها (Ready/Not Ready، Error و غیره) در قسمت Online نرمافزار قابل مشاهده است. اگر دستگاه آماده نباشد (مثلاً دمای ستون هنوز تنظیم نشده یا دتکتور گرم نشده)، در این مرحله باید صبر یا تنظیمات لازم را انجام داد تا همه بخشها Ready شوند.
- ایجاد یا بارگذاری متد: در محیط نرمافزار، یک Method کروماتوگرافی شامل تمام پارامترهای تنظیمشده برای دستگاه است. برای شروع یک کار جدید، میتوان یک متد جدید ایجاد کرد یا از متدهای ذخیرهشده قبلی یا تمپلیتهای پیشفرض استفاده نمود. پس از لود متد، همانطور که در بخشهای قبل شرح داده شد، پارامترهای پمپ، اتوسمپلر، ستون و دتکتور را تنظیم یا بازبینی کنید. نرمافزار OpenLab ChemStation یک حالت Wizard به نام Edit Entire Method نیز دارد که به ترتیب شما را از طریق تنظیمات هر ماژول راهنمایی میکند (مانند جریان پمپ، جدول گرادیان، دمای ستون، حجم تزریق، طولموج دتکتور، زمان توقف و …). پس از اطمینان از درستی تنظیمات، متد را Save کنید تا آماده اجرا شود.
- آمادهسازی توالی (Sequence) یا اجرای تکنمونه: اگر قصد دارید چندین نمونه را پشتسرهم آنالیز کنید، بهتر است از قابلیت Sequence نرمافزار استفاده نمایید. در پنجره سکوئنس میتوانید برای هر ردیف، موقعیت ویال نمونه، حجم تزریق، نام نمونه، نوع نمونه (Sample/Standard/Blank) و متد مورد استفاده را مشخص کنید. پس از تکمیل جدول، با زدن دکمه Run Sequence نرمافزار بهطور خودکار نمونهها را یکییکی تزریق و تحلیل میکند. در صورتی که تنها یک یا چند نمونه محدود دارید، میتوانید بدون ساخت سکوئنس، از بخش Single Sample استفاده کنید. در ChemStation پنجره Sample Info برای این منظور وجود دارد که در آن نام فایل داده، محل ویال و سایر توضیحات نمونه را وارد کرده و سپس گزینه Run Method را کلیک میکنید. نرمافزار پیش از شروع، از شما میپرسد که آیا فایل متد ذخیره شود یا نه (در صورت تغییرات بدون ذخیره)، سپس دستور شروع به دستگاه ارسال میشود. Autosampler طبق دستور، نمونه را تزریق کرده و آنالیز آغاز میشود. در طی اجرای متد، صفحه Online Plot در نرمافزار سیگنال دتکتور را برحسب زمان به صورت زنده رسم میکند و اطلاعاتی نظیر زمان جاری، فشار لحظهای پمپ، ترکیب حلال لحظهای، دمای ستون و … نیز در پنجرههای مربوطه نمایش داده میشود. کاربر میتواند در صورت نیاز (و در صورت پشتیبانی متد) در حین اجرا مداخلاتی انجام دهد؛ مثلاً Stop Run برای توقف قبل از زمان تعیینشده، یا Extend Run برای افزایش زمان اجرا در صورت مشاهده پیکهای انتهایی، یا حتی Injection Pause برای مکث بین تزریقها. البته این اقدامات نیازمند تجربه است و برای یک مبتدی توصیه نمیشود مگر در شرایط اضطراری.
- دادهبرداری و پایش خطاها: در خلال اجرای آنالیز، سیستم هرگونه خطا یا هشدار را نیز در قسمت Logbook نرمافزار ثبت میکند و در صورت بحرانی بودن، اجرا را متوقف میکند. به عنوان مثال اگر حلال یک بطری تمام شود و فشار افت کند، خطای Low Pressure و اگر دمای ستون از کنترل خارج شود، خطای Column Temperature نشان داده خواهد شد. نرمافزار OpenLab با نمایش پیامهای واضح به کاربر امکان واکنش سریع را میدهد (مثلاً توقف دستی ران). در حالت عادی، آنالیز بدون خطا تا انتها پیش میرود و با اتمام زمان توقف، دستگاه به حالت آماده بازمیگردد. داده خام به صورت خودکار در پوشه پروژه مربوطه ذخیره میشود (هر داده ChemStation معمولاً در یک پوشه شامل فایلهای ACQ, CH و … ذخیره میگردد). بهتر است در نامگذاری فایلهای دیتا، از فرمتهای معنیدار (مثلاً شامل تاریخ یا کد نمونه) استفاده کنید تا بعدها سردرگمی پیش نیاید.
- پردازش و تحلیل داده: پس از پایان رانها، کاربر میتواند به بخش Data Analysis نرمافزار سوئیچ کند. در OpenLab CDS 2.x این بخش در همان رابط اصلی تحت تب Review/Analyze در دسترس است و در ChemStation قدیمی ممکن است نیاز باشد نرمافزار Data Analysis را جداگانه باز کنید. فایل داده موردنظر را لود کرده و کروماتوگرام را مشاهده نمایید. در این مرحله میتوانید از ابزار Integration نرمافزار استفاده کنید تا پیکهای کروماتوگرام به طور خودکار تشخیص داده شده و زیر هر پیک سطح یا ارتفاع آن گزارش شود. تنظیم پارامترهای انتگرالگیری (مانند سطح حد تشخیص، شیب حداقل و ترکیب/تفکیک پیکها) ممکن است برای تطبیق بهتر لازم باشد. همچنین اگر از استانداردهای شناختهشده استفاده کردهاید، با مراجعه به بخش Calibration میتوانید یک منحنی کالیبراسیون رسم کرده و ضریبهای معادله خط یا منحنی را ببینید. سپس با اعمال آن به نمونههای مجهول، غلظت آنها محاسبه میشود. تمامی این نتایج در جداول نرمافزار ثبت میشود و شما میتوانید آنها را بازبینی یا ویرایش کنید. مثلاً ممکن است برچسبگذاری پیکها را اصلاح کنید یا پیکی را به عنوان ناشناس (Unknown) یا مزاحم علامتگذاری کنید.
- گزارشگیری و ذخیره نتایج: نرمافزار OpenLab دارای قابلیتهای پیشرفته گزارشسازی است. شما میتوانید از قالبهای از پیش تعریفشده (Templates) برای ایجاد گزارش استفاده کنید یا خودتان چیدمان گزارش دلخواه را طراحی نمایید (مثلاً لوگوی شرکت، جدول نتایج، نمودار کروماتوگرام، مشخصات متد و …) را در یک صفحه تنظیم کنید). پس از آماده شدن گزارش، آن را میتوان به صورت فایل PDF, Excel یا Word خروجی گرفت و ذخیره نمود. دادههای عددی خام نیز قابل صدور به فرمتهایی مانند CSV یا AIA (CDF) هستند که میتوانند در نرمافزارهای دیگر یا برای انتقال به دیتابیس استفاده شوند. OpenLab همچنین امکان اشتراکگذاری نتایج در شبکه را دارد بهطوریکه اگر این نرمافزار به صورت Server/Client در آزمایشگاه شما نصب باشد، سایر همکاران میتوانند نتایج را روی رایانههای خود مشاهده و رهگیری کنند. تمامی تغییرات روی دادهها در Audit Trail ذخیره میشود که این برای مقرراتی مانند 21 CFR Part 11 (صنایع دارویی) حائز اهمیت است. نهایتاً، پس از تکمیل کار، بهتر است از دیتای خام و گزارشها Backup تهیه کنید. نرمافزار قابلیت آرشیو خودکار بر اساس پروژه یا تاریخ دارد که توصیه میشود برای مدیریت طولانیمدت دادهها از آن بهره ببرید.
در مجموع، نرمافزارهای کنترل Agilent مانند OpenLab CDS بخشی جداییناپذیر از سیستم 1290 هستند که بدون آنها کار با دستگاه تقریباً ممکن نیست. یادگیری دقیق نحوه استفاده از نرمافزار به اندازه خود سختافزار اهمیت دارد، زیرا تنظیمات درست متد، اجرای صحیح سکوئنسها و تفسیر خروجیها همگی وابسته به تعامل کاربر با نرمافزار است. Agilent مستندات و آموزشهای جامعی برای نرمافزار خود ارائه میدهد و برای کاربران مبتدی توصیه میشود ابتدا با نسخههای آموزشی یا دادههای دموی دستگاه تمرین کنند تا در زمان کار با نمونههای واقعی، به مشکلات کمتری برخورد نمایند.
قطعات اصلی دستگاه و عملکرد هر یک
یک دستگاه HPLC به طور کلی از بخشها و قطعات اصلی زیر تشکیل شده است که هر کدام وظیفهای در فرایند جداسازی و آشکارسازی بر عهده دارند. در سیستم Agilent 1290 نیز این بخشها با طراحی مدرن و عملکرد بهینه حضور دارند:
- پمپ (Pump): پمپ وظیفه تأمین جریان پایدار و با فشار بالای فاز متحرک را بر عهده دارد. در 1290 از پمپهای رفت و برگشتی دوپیستونه استفاده شده که میتوانند جریان دقیق را تا فشار فوقالعاده زیاد (UHPLC) تأمین کنند. این پمپها معمولاً شامل اجزایی مانند پیستونهای یاقوتی، مهرومومها (Seals)، شیرهای یکطرفه ورودی/خروجی (Check Valves) و دمپر فشار هستند. پمپ، حلال را از مخازن مکش کرده و با نیروی مکانیکی پیستونها آن را به فشار موردنظر میرساند و به سمت ستون هدایت میکند. در مدلهای مدرن مانند 1290، پمپ میتواند گرادیان حلال را نیز ایجاد کند (با ترکیب دقیق چند حلال طبق زمانبندی تعریفشده). پایداری جریان و دقت اختلاط حلالها در این پمپ بسیار بالا است بهطوری که نوسانات جریان (پالسها) به کمک مکانیزم دمپر و طراحی دوپیستونه تقریباً حذف شده و جریان تقریباً بدون ضربان به ستون میرسد. نتیجه این عملکرد دقیق، زمانهای بازداری تکرارپذیر و جداسازیهای قابل اعتماد است. در ضمن پمپ شامل دگازر داخلی نیز هست که قبل از ورود حلال به پیستونها، هوا را از آن خارج میکند. در مجموع، پمپ 1290 یک واحد انتقال حلال با دقت بالا و قابلیت فشار فوقالعاده است که امکان کروماتوگرافی سریع و با کارایی بالا را فراهم میکند.
- شیر تزریق (Injection Valve): این بخش محل ورود نمونه به جریان فاز متحرک است. تقریباً همه HPLCهای مدرن از شیر تزریق ۶-پورت استفاده میکنند که دو وضعیت Load و Inject دارد. در حالت Load، نمونه توسط سرنگ یا Autosampler به داخل یک حلقه اندازهگیری (Loop) با حجم معین (مثلاً 5 یا 20 میکرولیتر) تزریق میشود. در این وضعیت، حلقه از مسیر جریان پمپ مجزاست و فاز متحرک مستقیماً به ستون میرود. پس از پر شدن حلقه (معمولاً اندکی بیشتر از حجم اسمی تزریق میکنیم تا مطمئن شویم حلقه کامل پر شده و اضافی به Waste میرود)، شیر به وضعیت Inject چرخانده میشود. در این حالت، مسیر پمپ تغییر کرده و فاز متحرک از داخل حلقه عبور میکند و نمونهی محبوس در حلقه را به درون ستون میراند. دقیقبودن مکانیزم این شیر برای حجم تزریق صحیح و جلوگیری از نشتی بسیار مهم است. در سیستمهای Autosampler اجیلنت 1290، این شیر و عملیات بارگذاری/تزریق به صورت خودکار توسط موتورstepper کنترل میشود. برخی Autosamplerها علاوه بر حلقه، از سیستمهای تزریق جبرانشونده فشار استفاده میکنند که مستقیم از سرنگ حجم اندازهگیریشده را به جریان اضافه میکنند؛ اما اصل عملکرد مشابه است. لازم به ذکر است که در Autosampler 1290، سوزن نمونهبردار هم بخشی از مسیر تزریق است که نمونه را به حلقه منتقل میکند و سپس قبل از هر تزریق شستشو میشود تا بقایای تزریق قبل در آن باقی نماند. به طور خلاصه، شیر تزریق قطعهای است که نمونه را دقیقاً در زمان و حجم معین وارد جریان حلال میکند و شروع فرآیند کروماتوگرافی را رقم میزند.
- ستون کروماتوگرافی (Column): ستون محل تحقق جداسازی اجزای نمونه است. ستونهای HPLC معمولاً لولههای فولادی ضدزنگ باریکی هستند که با ذرات ریز (فاز ساکن) پر شدهاند. برای مثال یک ستون استاندارد ممکن است ۱۰ سانتیمتر طول و ۴.۶ میلیمتر قطر داخلی داشته باشد و با ذرات سیلیکاژل اصلاحشده (مثلاً C18) به قطر ۵ میکرون پر شده باشد. اما در سیستمهای UHPLC مانند 1290 اغلب ستونهای کوتاهتر و با قطر کمتر (مثلاً ۵۰ میلیمتر طول و ۲.۱ میلیمتر قطر) و ذرات بسیار ریز (۱.۸ یا ۲ میکرون) به کار میروند تا جداسازی سریع و پربازده انجام شود. ستون 1290 باید توان تحمل فشارهای بالا (تا 1200 بار) را داشته باشد که ستونهای سری ZORBAX RRHD اجیلنت برای این منظور طراحی شدهاند. عملکرد ستون به این صورت است که در ابتدای آن نمونه با فاز متحرک وارد میشود و در طول ستون، اجزای مختلف نمونه بر اساس میزان برهمکنش با فاز ساکن با سرعتهای متفاوت حرکت میکنند؛ برخی ترکیبات بیشتر در فاز ساکن ماندگار میشوند و دیرتر خارج میشوند در حالی که برخی سریعتر از ستون خارج میگردند. نتیجه این فرآیند تفکیک زمانی اجزا است که به صورت پیکهای جداگانه در کروماتوگرام ظاهر میشود. برای حفظ کارایی ستون، معمولاً از ستون نگهبان (Guard Column) کوچکی در مسیر قبل از ستون اصلی استفاده میشود تا ذرات آلاینده یا ترکیبات چسبنده ابتدا در آن به دام بیافتند و به ستون اصلی نرسند. ستونها معمولاً در یک آون کنترل دما قرار میگیرند تا دمای ثابت، جداسازی را تکرارپذیرتر کند. عمر مفید ستون به تمیزی نمونهها، مناسب بودن حلالها (عدم استفاده از حلالهایی که فاز ساکن را تخریب میکنند)، و نحوه شستشو و نگهداری بعد از استفاده بستگی دارد. در دستگاه 1290، تغییر سریع ستونها و استفاده از چند ستون در یک دستگاه (مثلاً برای روشهای مختلف) با کمک شیرهای چندگانه امکانپذیر است. در مجموع ستون قطعهای کلیدی است که کیفیت و قدرت جداسازی توسط آن تعیین میشود و انتخاب درست نوع ستون برای هر کاربرد علمی از اهمیت بالایی برخوردار است.
- دتکتور (Detector): پس از اینکه اجزای نمونه از ستون خارج شدند، وارد آشکارساز میشوند تا شناسایی و کمّیسازی گردند. دتکتور تغییراتی را که حضور آنالیتها در فاز متحرک ایجاد میکنند، به سیگنال الکتریکی تبدیل میکند. انواع متعددی دتکتور وجود دارد که هر یک برای گروهی از ترکیبات مناسبترند. دتکتور فرابنفش-مرئی (UV-Vis) رایجترین نوع در HPLC است که شدت جذب نور توسط خروجی ستون را اندازهگیری میکند؛ در غیاب آنالیت، جذب کم است و هنگام عبور آنالیتهای دارای کروموفور (جذبکننده UV)، جذب افزایش یافته و به صورت پیک ظاهر میشود. دتکتور UV شامل یک منبع نور (لامپ دوتریوم و در برخی مدلها لامپ تنگستن اضافی برای ناحیه مرئی)، یک گذرگاه نوری (سل جریان) و آشکارساز نوری (دیود حساس به نور یا آرایه دیود) است. در مدلهای DAD (Photodiode Array) طیف کامل نور عبوری ثبت میشود که امکان بهدستآوردن طیف جذبی هر پیک را فراهم میکند. نوع دیگر، دتکتور فلورسانس (FLD) است که مولکولهایی را که بعد از تحریک نوری تابش فلورسانس دارند آشکار میکند؛ این دتکتور بسیار حساس و انتخابی برای ترکیبات فلوروفور (مثل PAHها یا ترکیبات دارای برچسب فلورسانس) است. دتکتور ضریب شکست (RID) با اندازهگیری تغییر ضریب شکست نسبت به فاز متحرک خالص، حضور مواد را تشخیص میدهد؛ RID کاربرد ویژه برای قندها، الکلهای قندی و ترکیبات فاقد کروموفور دارد اما به تغییرات دما بسیار حساس است و فقط در شرایط ایزوکراتیک به کار میرود. دتکتور جرمسنج (MS) نیز با یونیزهکردن و جداسازی یونهای حاصل از آنالیتها بر اساس نسبت جرم به بار، حساسیت و گزینشپذیری بینظیری ارائه میدهد. در سیستمهای LC/MS معمولاً خروجی ستون ابتدا به یک واجذبکننده (Desolvation) وارد شده و سپس آنالیز جرمی انجام میشود. دتکتور MS میتواند طیف جرمی هر پیک را تولید کند که اطلاعات ساختاری را فراهم مینماید. علاوه بر اینها، دتکتورهای دیگری نظیر الکتروشیمیایی (ECD) برای ترکیبات الکتروفعال (با اندازهگیری جریان اکسیداسیون/احیا)، یا هدایتسنجی برای یونها (در سیستمهای آنیون/کاتیون کروماتوگرافی همراه با سرکوبگر) هم وجود دارند. در دستگاه 1290 Infinity بسته به پیکربندی انتخابی کاربر، معمولاً یک یا دو دتکتور بهصورت سری نصب میشود. سیگنال هر دتکتور توسط سیستم داده ثبت و تبدیل به کروماتوگرام میشود که محور افقی آن زمان و محور عمودی شدت سیگنال (مثلاً ولتاژ خروجی دتکتور) است. انتخاب دتکتور مناسب و تنظیم صحیح آن برای رسیدن به حدتشخیص و دقت موردنیاز بسیار مهم است. برای مثال، در غلظتهای کم شاید FLD یا MS تنها راه آشکارسازی باشند یا برای ترکیباتی که استاندارد UV ندارند باید از RID یا MS استفاده کرد.
- گاززدا (Vacuum Degasser): گاززدایی فاز متحرک یک مرحله ضروری برای جلوگیری از تشکیل حباب در پمپ، اتصالات و سل دتکتور است. حضور حباب هوا میتواند باعث نویز شدید در سیگنال UV و نوسان فشار در پمپ شود. به همین دلیل دستگاههای HPLC پیشرفته مانند 1290 دارای واحد دگازر هستند. این واحد شامل چند کانال (۴ کانال برای ۴ حلال) لوله تفلونی بسیار نازک است که درون یک محفظه خلأ قرار گرفتهاند. یک پمپ خلأ کوچک به طور مداوم فشار داخل محفظه را پایین نگه میدارد و لذا هر حلالی که درون این لولههای تراوا جریان مییابد، گازهای محلول خود (O₂, N₂ و غیره) را از طریق جداره لوله به بیرون تراوش میدهد. بدین ترتیب حلال عاری از گاز به پمپ میرسد. مزیت این روش نسبت به روش قدیمی جوشاندن یا اولتراسوند این است که به صورت پیوسته در طی کار انجام میشود و حتی اگر حلال مدتی ساکن بماند و مجدداً گاز در آن حل شود، در لحظه عبور از دگازر حذف میشود. کاربر معمولاً نیازی به مداخله در عملکرد دگازر ندارد جز آنکه مطمئن شود کانالهای دگازر همیشه پر از حلال هستند. خالی ماندن یک کانال (مثلاً در صورت استفاده نکردن از یک حلال) میتواند منجر به تبخیر حلال و ورود هوا به پمپ خلأ و کاهش عمر آن شود. یک راهحل این است که شیلنگ حلالهای غیرفعال را به هم وصل کنیم تا آن کانالها نیز همیشه با حلال پر بمانند (یا حداقل در حلال ایزوپروپانول نگهداری شوند). به طور کلی دگازر تضمین میکند که حلالی عاری از حباب و هوا در سیستم جریان دارد که برای دستیابی به خط پایه پایدار و عملکرد قابل اعتماد پمپ ضروری است.
- سیستم داده و کنترل (Data System): هرچند جزو سختافزار خالص دستگاه نیست، اما بخش بسیار مهمی از هر HPLC سیستم دادهبرداری و کنترل رایانهای آن است. در گذشته رکوردرهای قلمی کروماتوگرام را روی کاغذ ترسیم میکردند، اما امروزه کامپیوترها این وظیفه را انجام میدهند. در سیستم Agilent 1290، کامپیوتر متصل به دستگاه از طریق نرمافزار OpenLab همه کارهای کنترل پمپ، دمای ستون، تزریق و … را انجام میدهد و سیگنالهای دیجیتالشده از دتکتور را جمعآوری میکند. این سیستم داده امکان ثبت دیجیتال کروماتوگرام، پردازش ریاضیاتی سیگنالها (مانند هموارسازی، فیلتر کردن نویز، تصحیح خط پایه)، شناسهدهی پیکها و کمّیسازی را فراهم کرده است. علاوه بر آن، ذخیرهسازی پایدار دادهها و گزارشدهی خودکار نیز از وظایف این بخش است. به بیان ساده، بدون سیستم داده، کل دستگاه HPLC قابل بهرهبرداری نخواهد بود. هرچند در شرایط اضطراری میتوان یک دتکتور را به یک ولتمتر یا رکوردر خارجی هم متصل کرد، اما برای استفاده عملی و حرفهای، وجود نرمافزار پیشرفتهای مانند OpenLab ChemStation بخشی از تعریف سیستم است. این نرمافزارها همچنین تضمین میکنند که کیفیت داده تحت کنترل است (مثلاً با قفل کردن تغییرات و ثبت Audit Trail برای صنایع دارویی). لذا آشنایی با بخش نرمافزاری به اندازه بخش سختافزاری مهم است و کاربر باید وقت کافی برای یادگیری آن صرف کند. خوشبختانه محیط ChemStation نسبتاً کاربرپسند طراحی شده و با دنبال کردن راهنماها میتوان قدمبهقدم روشها را تنظیم و دادهها را تحلیل کرد.
جمعبندی: دستگاه Agilent 1290 Infinity II به عنوان یک UHPLC پیشرفته، مجموعهای از قطعات دقیق و هماهنگ است که شامل پمپ فشاربالا، سیستم تزریق خودکار، ستون بهینهشده، دتکتور حساس، دگازر کارآمد و یک سیستم نرمافزاری قدرتمند میشود. هر یک از این اجزا نقش حیاتی در دستیابی به تفکیک با کیفیت و نتایج تحلیلی معتبر ایفا میکنند. در این مقاله، تلاش شد تا با نگاهی جامع، هم ویژگیهای فنی و مزایای این دستگاه تبیین شود و هم راهنمای عملی گامبهگام برای کاربران تازهکار ارائه گردد. بهرهگیری از منابع معتبر نظیر مستندات رسمی Agilent و مراجع علمی در کنار تجربیات عملی باعث شده است که این راهنما دقیق و کاربردی باشد. امید است کاربران با مطالعه و بهکارگیری این مطالب بتوانند حداکثر توانایی دستگاه 1290 را در آزمایشگاه خود به خدمت گیرند و به نتایج علمی قابل اعتماد و تکرارپذیر دست یابند.
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.