1. Sắc ký là gì?
Sắc ký tiếng Anh là Chromatography, được phát âm là /ˌkroʊməˈtɒɡrəfi/, có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp “χρῶμα - chroma” có nghĩa là màu sắc và “γράφειν - graphein” có nghĩa là viết. Sự kết hợp của hai thuật ngữ này được kế thừa trực tiếp từ việc phát minh ra kỹ thuật được sử dụng để tách các chất màu. Sắc ký là một trong các kĩ thuật phân tích thường dùng trong phòng thí nghiệm của bộ môn hóa học phân tích dùng để tách các chất trong một hỗn hợp.
Sắc ký được được chia làm 2 loại là sắc ký điều chế và sắc ký phân tích. Mục đích của sắc ký điều chế (preparative chromatography) là tách các thành phần của hỗn hợp, do đó nó được coi là một dạng tinh chế. Quá trình này thường có chi phí cao hơn do phương thức sản xuất đặc thù của nó. Sắc ký phân tích (analytical chromatography) được thực hiện với lượng vật liệu nhỏ hơn, được dùng để thiết lập sự hiện diện hoặc đo tỷ lệ tương đối của các chất phân tích trong một hỗn hợp. Hai loại này không loại trừ lẫn nhau.
Sắc ký là gì?
2. Lịch sử hình thành của phương pháp sắc ký
Phương pháp sắc ký được nhà khoa học người Ý là Mikhail Tsvet phát minh ra lần đầu tiên ở Nga vào năm 1900. Ông đã phát triển kỹ thuật và đặt ra thuật ngữ sắc ký vào thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 20, chủ yếu để tách các sắc tố thực vật như diệp lục, carotenes và xanthophylls. Vì các thành phần này phân tách thành các dải màu khác nhau (tương ứng là xanh lá cây, cam và vàng) nên chúng đã trực tiếp tạo cảm hứng cho tên gọi của kỹ thuật sắc ký. Các kiểu sắc ký mới được phát triển trong những năm 1930 và 1940 đã làm cho kỹ thuật này trở nên hữu ích cho nhiều quá trình phân tách.
Kỹ thuật sắc ký là kết quả của công trình nghiên cứu của Archer John Porter Martin và Richard Laurence Millington Synge trong suốt những năm 1940 và 1950, nhờ đó họ đã giành được giải Nobel Hóa học năm 1952. Họ đã thiết lập các nguyên tắc và kỹ thuật cơ bản của sắc ký phân vùng và công việc của họ đã khuyến khích sự phát triển nhanh chóng của một số phương pháp sắc ký: sắc ký giấy, sắc ký khí và sắc ký lỏng hiệu năng cao .Kể từ đó, phương pháp này đã phát triển nhanh chóng. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng các nguyên tắc chính của sắc ký Tsvet có thể được áp dụng theo nhiều cách khác nhau. Những tiến bộ đang liên tục cải thiện hiệu suất kỹ thuật của sắc ký, cho phép tách các cả những phân tử gần như giống nhau.
3. Các thuật ngữ trong kỹ thuật sắc ký
Chất phân tích (Analyte) là chất được tách ra trong quá trình sắc ký. Nó là chất cần thiết được tách ra từ các hỗn hợp.
Sắc ký phân tích (Analytical chromatography) là việc sử dụng sắc ký để xác định sự tồn tại và cả nồng độ của các chất phân tích trong một mẫu.
Pha liên kết (Bonded phase) là pha tĩnh được liên kết cộng hóa trị với các hạt đỡ hoặc với thành bên trong của ống cột.
Sắc ký đồ (Chromatogram) là đầu ra trực quan của máy sắc ký. Trong trường hợp phân tách tối ưu, các pic hoặc dạng khác nhau trên sắc ký đồ tương ứng với các thành phần khác nhau của hỗn hợp được tách.
Sắc đồ với các đỉnh chưa được giải quyết Sắc đồ với hai đỉnh đã phân giải
Trong đó: Biểu đồ trên trục x là thời gian lưu và vẽ trên trục y một tín hiệu (ví dụ thu được bằng máy quang phổ, máy khối phổ, khối phổ kế hoặc nhiều loại máy dò khác) tương ứng với phản ứng tạo ra bởi chất phân tích ra khỏi hệ thống. Trong trường hợp của một hệ thống tối ưu, tín hiệu tỷ lệ với nồng độ của chất phân tích cụ thể được tách ra.
Máy sắc ký (Chromatograph) là một thiết bị cho phép phân tách một cách rất tinh vi, ví dụ như tách sắc ký khí hoặc sắc ký lỏng.
Sắc ký (Chromatography) là một phương pháp phân tách vật lý phân bố các thành phần để phân tách giữa hai pha, một pha tĩnh và pha động chuyển động theo một hướng xác định.
Chất rửa giải (Eluent) là dung môi hoặc chất cố định dung môi được sử dụng trong sắc ký rửa giải và tương ứng với pha động.
Rửa giải (Eluate) là hỗn hợp của chất tan (solute) và dung môi (solvent) thoát ra khỏi cột.
Nước thải (Effluent) là dòng chảy ra khỏi cột sắc ký. Trong thực tế, nó được sử dụng tương tự như rửa giải, nhưng thuật ngữ này chính xác hơn đề cập đến dòng chảy độc lập với sự phân tách diễn ra.
Eluite là một thuật ngữ để chỉ chất tan hoặc chất phân tích. Nó là thành phần mẫu rời khỏi cột sắc ký.
Dòng Eluotropic (Eluotropic series) là danh sách các dung môi được xếp hạng theo khả năng rửa giải của chúng.
Pha cố định (Immobilized phase) là pha tĩnh cố định trên các hạt đỡ hoặc trên thành trong của ống cột.
Pha động (mobile phase) là pha di chuyển theo một hướng xác định. Nó có thể là chất lỏng (LC và sắc ký điện mao quản - capillary electrochromatography - CEC), chất khí (GC), hoặc chất lỏng siêu tới hạn (sắc ký chất lỏng siêu tới hạn - supercritical-fluid chromatography - SFC). Pha động bao gồm mẫu được tách/phân tích và dung môi di chuyển mẫu qua cột. Trong trường hợp HPLC, pha động bao gồm các dung môi không phân cực như hexan trong pha thường hoặc dung môi phân cực như methanol trong sắc ký pha đảo và mẫu được tách. Pha động di chuyển qua cột sắc ký (pha tĩnh) tại đây mẫu tương tác với pha tĩnh và được tách ra.
Sắc ký điều chế (Preparative chromatography) là việc sử dụng sắc ký để tinh chế đủ lượng chất để sử dụng tiếp thay vì chỉ dùng để phân tích.
Thời gian lưu (Retention time) là thời gian đặc trưng cần thiết để một chất phân tích cụ thể đi qua hệ thống (từ đầu vào cột đến đầu dò) trong các điều kiện đã đặt.
Mẫu (Sample) là chất được phân tích trong sắc ký. Nó có thể bao gồm một thành phần đơn lẻ hoặc có thể là một hỗn hợp của các thành phần. Khi mẫu được xử lý trong quá trình phân tích, pha hoặc các pha chứa chất phân tích được quan tâm gọi là mẫu, trong khi những thứ không được quan tâm được tách ra khỏi mẫu trước hoặc trong quá trình phân tích gọi là như chất thải.
Chất tan (Solute) là các thành phần mẫu trong sắc ký phân vùng.
Dung môi (Solvent) là bất kỳ chất nào có khả năng hòa tan một chất khác và đặc biệt là pha động lỏng trong sắc ký lỏng.
Pha tĩnh (Stationary phase) là chất được cố định tại chỗ cho quy trình sắc ký. Ví dụ như lớp silica trong sắc ký lớp mỏng.
Máy dò (Detector) là dụng cụ được sử dụng để phát hiện định tính và định lượng các chất phân tích sau khi tách.
Sắc ký dựa trên khái niệm hệ số phân vùng. Bất kỳ chất tan nào phân vùng giữa hai dung môi không hòa tan. Khi chúng ta làm cho một dung môi này bất động (bằng cách hấp phụ trên nền hỗ trợ rắn) và một dung môi khác di động, nó dẫn đến hầu hết các ứng dụng phổ biến của sắc ký. Nếu chất nền hoặc pha tĩnh là phân cực (ví dụ: giấy, silica, v.v.) thì đó là sắc ký pha thuận và nếu không phân cực (C-18) thì đó là pha đảo ngược.
4. Kỹ thuật sắc ký dạng luống
4.1. Sắc ký phẳng (Planar chromatography)
Sắc ký phẳng là một kỹ thuật tách trong đó pha tĩnh có mặt dưới dạng hoặc trên một mặt phẳng. Mặt phẳng có thể là một tờ giấy, dùng như vậy hoặc được tẩm chất làm lớp tĩnh (sắc ký giấy) hoặc một lớp các hạt rắn trải trên một giá đỡ như tấm kính (sắc ký lớp mỏng). Các hợp chất khác nhau trong hỗn hợp mẫu di chuyển những quãng đường khác nhau tùy theo mức độ chúng tương tác mạnh với pha tĩnh so với pha động. Hệ số lưu giữ cụ thể (Rf) của mỗi hóa chất có thể được sử dụng để hỗ trợ việc xác định một chất chưa biết.
a. Phương pháp sắc ký giấy (Paper chromatography)
Sắc ký giấy là một kỹ thuật bao gồm việc đặt một chấm nhỏ hoặc dòng dung dịch mẫu lên một dải giấy sắc ký. Giấy được đặt trong một thùng có một lớp dung môi nông và được đậy kín. Khi dung môi chảy qua giấy, nó gặp hỗn hợp mẫu, bắt đầu di chuyển lên giấy cùng với dung môi. Giấy này được làm bằng xenlulo, một chất phân cực và các hợp chất trong hỗn hợp sẽ di chuyển xa hơn nếu chúng ít phân cực hơn. Các chất phân cực hơn liên kết với giấy xenlulo nhanh hơn và do đó không di chuyển xa.
Biểu đồ phương pháp sắc ký giấy
b. Phương pháp sắc ký lớp mỏng (Thin-layer chromatography - TLC)
Sắc ký lớp mỏng (TLC) là một kỹ thuật phòng thí nghiệm được sử dụng rộng rãi được sử dụng để tách các chất hóa sinh khác nhau trên cơ sở các điểm hấp dẫn tương đối của chúng đối với pha tĩnh và pha động. Nó tương tự như sắc ký giấy. Tuy nhiên, thay vì sử dụng pha tĩnh của giấy, nó bao gồm pha tĩnh của một lớp chất hấp phụ mỏng như silica gel, alumin hoặc xenluloza trên một nền phẳng, trơ.
TLC rất linh hoạt, nhiều mẫu có thể được tách đồng thời trên cùng một lớp, rất hữu ích cho các ứng dụng sàng lọc như kiểm tra nồng độ thuốc và độ tinh khiết của nước. Khả năng lây nhiễm chéo thấp vì mỗi lần tách được thực hiện trên một lớp mới.
So với sắc ký giấy, nó có ưu điểm là chạy nhanh hơn, phân tách tốt hơn, phân tích định lượng tốt hơn và có thể lựa chọn giữa các chất hấp phụ khác nhau. Để có độ phân giải tốt hơn và tách nhanh hơn mà sử dụng ít dung môi hơn, có thể sử dụng TLC hiệu suất cao. Một cách sử dụng phổ biến trước đây là phân biệt các nhiễm sắc thể bằng cách quan sát khoảng cách trong gel (tách là một bước riêng biệt).
Biểu đồ phương pháp sắc ký lớp mỏng
5. Ứng dụng của sắc ký
Sắc ký được sử dụng trong nhiều lĩnh vực bao gồm công nghiệp dược phẩm, công nghiệp thực phẩm và đồ uống, công nghiệp hóa chất, khoa học pháp y, phân tích môi trường và bệnh viện.
----------------------------------------------------
Châu Khôi Pharma – Mang tới giá trị thực
Châu Khôi Pharma là đơn vị đi đầu trong lĩnh vực dịch vụ kiểm nghiệm, phân tích. Lấy sức khỏe và lợi ích của khách hàng là trung tâm, Châu Khôi Pharma hoạt động trên tôn chỉ tạo ra giá trị thực – những giá trị bền vững, đảm bảo an toàn và hiệu quả.
Hãy đến với chúng tôi:
Trụ sở: Số 198 Thái Thịnh, Phường Láng, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội
Email: yduocchaukhoi@gmail.com
Wed: yduocchaukhoi.com
FB: www.facebook.com/chaukhoipharma
Hotline: 098.383.6693