
HPLC Chromatography: คู่มือเริ่มต้นสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในไทย
หากคุณกำลังต้องการข้อมูลผลวิเคราะห์ที่เชื่อถือได้ภายในสัปดาห์นี้ แต่การเตรียมระบบ HPLC ตั้งแต่การเลือกคอลัมน์ไปจนถึงเฟสเคลื่อนที่ (mobile phase) กลับดูเป็นเรื่องยากและใช้เวลาทดลองนานโดยเฉพาะในห้องปฏิบัติการที่มีตารางงานแน่น การใช้ hplc chromatography beginner guide เล่มนี้จะช่วยให้คุณเริ่มต้นได้อย่างแม่นยำด้วยเงื่อนไขที่ผ่านการทดสอบจริง รายการอุปกรณ์ที่จำเป็น และตัวเลือกผลิตภัณฑ์ที่คุณสามารถหาซื้อได้ง่ายในไทยผ่าน Chemical Express Thailand
HPLC คืออะไรและทำไมห้องปฏิบัติการในไทยถึงเลือกใช้?
หัวใจสำคัญของ hplc chromatography คือกระบวนการแยกสารวิเคราะห์ (analytes) โดยอาศัยปฏิกิริยาการแยกตัวที่แตกต่างกันระหว่างเฟสอยู่กับที่ (stationary phase) ในคอลัมน์และเฟสเคลื่อนที่ (mobile phase) ที่ถูกปั๊มผ่านระบบ สารแต่ละชนิดจะแยกตัวออกจากคอลัมน์ที่ retention time เฉพาะตัว และ detector จะบันทึกสัญญาณออกมาเป็นพีก (peak) ซึ่งพื้นที่หรือความสูงของพีกนั้นจะสัมพันธ์โดยตรงกับความเข้มข้นของสาร
ห้องปฏิบัติการในไทยประยุกต์ใช้ HPLC ในหลากหลายอุตสาหกรรม ทั้งความปลอดภัยทางอาหาร, การควบคุมคุณภาพยา (QC), การทดสอบทางคลินิก และการตรวจวัดสิ่งแวดล้อม เป้าหมายทั่วไปที่นิยมตรวจ ได้แก่ API และสิ่งเจือปนในยาเม็ด, วิตามินในเครื่องดื่มเสริมอาหาร, สารตกค้างจากยาฆ่าแมลงในผลผลิตทางการเกษตร และสารปนเปื้อนในตัวอย่างน้ำ ซึ่งทั้งการทดสอบความบริสุทธิ์และ assay มักใช้เครื่องมือพื้นฐานชุดเดียวกัน
HPLC ได้รับความนิยมมากกว่า open-column liquid chromatography เนื่องจากความรวดเร็วและผลลัพธ์ที่ทำซ้ำได้ (reproducibility) ระบบ autosampler ช่วยลดความผิดพลาดในการฉีดสาร (injection variability) ขณะที่ detector ประเภท UV และ MS ครอบคลุมสารวิเคราะห์เกือบทุกประเภท และเมื่อ TLC มีความละเอียดไม่เพียงพอ หรือเมื่อสารวิเคราะห์ไม่ระเหยและไม่สามารถใช้ GC ได้ HPLC จึงเป็นทางเลือกหลักที่ห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่เลือกใช้
หลักการทำงานของ HPLC ในทางปฏิบัติ
เส้นทางการไหลของระบบไม่ซับซ้อน โดยเฟสเคลื่อนที่ (mobile phase) ที่ไล่อากาศออกแล้วจะถูกปั๊มด้วยความดันสูงผ่าน sample injector เข้าสู่คอลัมน์ ผ่าน detector และออกสู่ถังขยะ สารวิเคราะห์ที่ฉีดเข้าไปจะ partition ระหว่างเฟสเคลื่อนที่และเฟสอยู่กับที่ สารที่มีความสัมพันธ์ (affinity) กับเฟสอยู่กับที่สูงกว่าจะแยกตัวออกมาทีหลัง detector จะบันทึกสัญญาณตามเวลาและซอฟต์แวร์จะคำนวณพื้นที่พีก (peak) แต่ละตัวออกมา
การทำงานแบบ isocratic จะรักษาความเข้มข้นของตัวทำละลายให้คงที่ตลอดการรัน ซึ่งเหมาะสำหรับเมทริกซ์ที่เรียบง่ายและช่วงสภาพขั้ว (polarity) ที่แคบ ในขณะที่ gradient จะปรับสัดส่วนสารอินทรีย์เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เพื่อดึงสารที่กระจัดกระจายอยู่ในช่วงขั้วกว้างๆ ออกมาได้รวดเร็วกว่าที่สภาวะ isocratic ใดๆ จะทำได้
การเลือกใช้ detector ส่งผลโดยตรงต่อความไว (sensitivity) และความเฉพาะเจาะจง (selectivity) โดย UV ที่ความยาวคลื่น 210 ถึง 220 nm สามารถตรวจวัดสารอินทรีย์ส่วนใหญ่ที่มี carbonyl หรือ conjugation ได้ ส่วน 254 nm เหมาะสำหรับกลุ่มอะโรมาติก และการใช้ fluorescence detector จะช่วยเพิ่ม sensitivity ได้อีก 1 ถึง 3 ระดับสำหรับสารเรืองแสง นอกจากนี้ LC-MS ยังเพิ่มการยืนยันโครงสร้างในกรณีที่ผลการวิเคราะห์ด้วย UV มีความคลุมเครือจากการที่มีสารรบกวนแยกตัวออกมาพร้อมกัน (co-eluting interferences)
ความสามารถในการเลือกแยกของคอลัมน์ (column selectivity) คือปัจจัยสำคัญที่สุดต่อคุณภาพการแยกส่วน การออกแบบ gradient และอุณหภูมิเตาอบคอลัมน์จะช่วยปรับความละเอียด (resolution) และระยะเวลาการรันให้เหมาะสมยิ่งขึ้น สำหรับผู้อ่านที่ต้องการเจาะลึกความแตกต่างทางเทคนิคของ LC และ HPLC สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่บทความของเราเรื่อง Liquid Chromatography (LC) vs HPLC: ความแตกต่าง หลักการ และการประยุกต์ใช้
ส่วนประกอบหลักและระบบเริ่มต้นสำหรับวันแรกของการใช้งาน
ส่วนประกอบขั้นต่ำที่ต้องมีคือ: ปั๊มแบบ binary หรือ quaternary, manual injector หรือ autosampler, คอลัมน์พร้อม guard cartridge, เตาอบคอลัมน์, detector แบบ UV และซอฟต์แวร์จัดการข้อมูล ทุกส่วนมีความสำคัญ การติดตั้ง guard column ราคาประหยัดสามารถช่วยปกป้องคอลัมน์วิเคราะห์ราคาแพงจากการสะสมของอนุภาคได้
สำหรับงานสารโมเลกุลขนาดเล็ก (small-molecule) คอลัมน์ C18 ขนาด 4.6 mm ID, ยาว 150 mm, ขนาดอนุภาค 5 µm คือจุดเริ่มต้นที่เหมาะสมที่สุด กำหนดอัตราการไหลที่ 1.0 mL/min อุณหภูมิเตาอบที่ 30 °C และตั้ง detector ที่ 254 nm หรือ 220 nm ตาม chromophore ของสารวิเคราะห์ การผสมผสานนี้ครอบคลุมการวิเคราะห์ทางเภสัชกรรมและอาหารได้หลากหลายโดยไม่ต้องพัฒนาวิธีพิเศษ
Supelco HPLC Columns จาก Merck ซึ่งมีจำหน่ายผ่าน Chemical Express Thailand รองรับข้อกำหนดเริ่มต้นนี้ได้ทันที ห้องปฏิบัติการ QC ในไทยที่รันวิธีตามตำรับยา (pharmacopoeial methods) มักใช้คอลัมน์เหล่านี้เพราะช่วยลดเวลาในการเลือกคอลัมน์และใช้งานได้ตาม SOP เดิมโดยไม่ต้อง re-validation
| พารามิเตอร์ | ค่าเริ่มต้น | ช่วงที่ใช้ปกติ |
|---|---|---|
| ขนาดคอลัมน์ | 150 mm x 4.6 mm | 50 to 250 mm x 2.1 to 4.6 mm |
| ขนาดอนุภาค | 5 µm | 1.7 to 10 µm |
| ขนาดรูพรุน | 100 Å | 60 to 300 Å |
| อัตราการไหล (4.6 mm ID) | 1.0 mL/min | 0.5 to 2.0 mL/min |
| อัตราการไหล (2.1 mm ID) | 0.3 mL/min | 0.1 to 0.6 mL/min |
| ปริมาตรการฉีด (4.6 mm ID) | 10 to 20 µL | 1 to 100 µL |
| ปริมาตรการฉีด (2.1 mm ID) | 1 to 5 µL | 0.5 to 20 µL |
| ความยาวคลื่น detector (ทั่วไป) | 220 nm | 210 to 280 nm |
| ความยาวคลื่น detector (อะโรมาติก) | 254 nm | 250 to 280 nm |
| ตัวทำละลายเริ่มต้น RP | Water / Acetonitrile (60:40) | Adjust organic 5 to 95% |
| ตัวทำละลายเริ่มต้น HILIC | Acetonitrile / Water (90:10) | 70 to 97% organic |
สำหรับทีมที่กำลังตั้งค่าระบบ HPLC เครื่องแรก สามารถดูการเปรียบเทียบฮาร์ดแวร์และหลักการทำงานของ LC และ HPLC ได้ที่บทความ: Liquid Chromatography (LC) คืออะไร? ต่างจาก HPLC อย่างไร
รายการตรวจสอบการเริ่มต้นใช้งาน
ก่อนการฉีดตัวอย่างแรก: ติดตั้งท่อและไล่อากาศในไลน์ตัวทำละลายทั้งหมด ตรวจสอบรอยรั่วที่ข้อต่อ ตรวจสอบการเข้ากันได้ของตัวทำละลายและให้แน่ใจว่าเกลือบัฟเฟอร์ละลายหมดแล้ว ตั้งอุณหภูมิเตาอบ ปรับสมดุลคอลัมน์ จากนั้นรัน blank injection ตามด้วย system suitability standard
จดบันทึกค่าความดันเริ่มต้น (baseline pressure) หากค่าความดันเพิ่มขึ้นเกิน 20 เปอร์เซ็นต์ของค่าปกติระหว่างการรัน แสดงว่าเกิดการอุดตันจากอนุภาคหรือ phase collapse
เคล็ดลับสำหรับวันแรก
- ใช้ guard column เสมอ และเปลี่ยนทันทีที่ความดันคอลัมน์หลักสูงขึ้น
- กรองตัวอย่างทั้งหมดผ่านกระบอกฉีดกรองขนาด 0.2 µm (PTFE หรือ nylon) ก่อนฉีด
- ใช้ตัวทำละลายเกรด HPLC หรือ UHPLC ที่มี UV cutoff ต่ำ เพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนที่เพิ่มขึ้นตามความยาวคลื่น
- ทดสอบ gradient โดยใช้วิธี isocratic ที่ 30%, 50% และ 70% ของสารอินทรีย์เพื่อหาช่วงการแยกที่เหมาะสมก่อนรันจริง
- บันทึกความดันของระบบในทุกการรัน หากมีแนวโน้มสูงขึ้นในแต่ละวันแสดงว่าคอลัมน์เริ่มสกปรก
- ล้างเกลือออกจากคอลัมน์ด้วยน้ำอย่างน้อย 10 column volumes ก่อนจัดเก็บในตัวทำละลายอินทรีย์ (มักใช้ 50% เมทานอลหรืออะซีโตไนไทรล์สำหรับคอลัมน์ RP)
- ปิดฝาคอลัมน์ให้สนิทเมื่อไม่ใช้งานเพื่อป้องกันเฟสอยู่กับที่แห้ง
การประยุกต์ใช้และทางเลือกในการพัฒนาวิธีสำหรับห้องปฏิบัติการในไทย
ตัวอย่างการประยุกต์ใช้ทั่วไป
การวิเคราะห์พาราเซตามอลในยาเม็ดเป็นตัวอย่างคลาสสิกของ RP C18: ใช้น้ำผสมกรดฟอสฟอริก 0.1% กับอะซีโตไนไทรล์, UV ที่ 243 nm, รันแบบ isocratic ไม่เกิน 10 นาที การวิเคราะห์วิตามินในเครื่องดื่มเสริมอาหารใช้สภาวะ C18 คล้ายกัน แต่อาจต้องใช้ gradient เพื่อแยกวิตามินที่ละลายในไขมันและละลายในน้ำออกมาในการรันเดียว
การตรวจคัดกรองยาฆ่าแมลงในพืชผักมักต้องใช้ gradient ตั้งแต่ 20 ถึง 95% อะซีโตไนไทรล์เป็นเวลา 15 นาทีบนคอลัมน์ C18 โดยใช้ LC-MS เพื่อยืนยันผลสำหรับเอกสารกำกับดูแล ส่วนการตรวจสอบตัวทำละลายตกค้างในวัตถุดิบยา (residual solvents) มักจัดการได้ดีกว่าด้วย headspace GC หากสารนั้นระเหยได้ง่าย โดยใช้ HPLC สำหรับวิเคราะห์สารเจือปนที่ไม่ระเหย (non-volatile)
การเลือกโหมดให้เหมาะกับเคมีของสารวิเคราะห์
ผู้เริ่มต้นมักทำให้การเลือกวิธีวิเคราะห์ซับซ้อนเกินไป ให้เริ่มจากการแบ่งประเภทสารวิเคราะห์ก่อน: สารที่มีขั้วต่ำถึงขั้วปานกลาง (neutrals) เหมาะสำหรับ reverse phase C18 หรือ C8 ส่วนสารที่มีขั้วสูง (polar) และชอบน้ำ (เช่น น้ำตาล, กรดอะมิโน, นิวคลีโอไทด์) จะแยกตัวได้ดีกว่าด้วย HILIC และสารที่มีประจุ (เช่น กรดอินทรีย์, quaternary amines) ต้องการ ion-exchange หรือ ion-pair RP
เมื่อเลือกโหมดได้แล้ว ให้ปรับความชันของ gradient, pH ของบัฟเฟอร์ และอุณหภูมิ เพื่อปรับรูปร่างพีก (peak shape) และระยะเวลาการรันให้ลงตัว
โหมดการแยกแบบไหนเหมาะกับสารวิเคราะห์ของคุณ?
- สารโมเลกุลเล็กขั้วต่ำถึงขั้วปานกลาง
- APIs, วิตามิน, ยาฆ่าแมลง, สารฟีนอลิก
- เฟสเคลื่อนที่: น้ำ + อะซีโตไนไทรล์หรือเมทานอล, พร้อมกรด 0.1%
- Detector: UV หรือ MS; ต้องใช้ตัวทำละลายที่มี low-UV
- สารที่มีขั้วสูง/ชอบน้ำ ซึ่ง C18 แยกไม่ได้
- กรดอะมิโน, น้ำตาล, นิวคลีโอไทด์, สารเมตาบอไลต์
- เฟสเคลื่อนที่: อะซีโตไนไทรล์สูง (70-95%) + บัฟเฟอร์น้ำ
- มักใช้กับ MS; ดีสำหรับตัวอย่างอาหารและคลินิก
- สารที่มีประจุรุนแรง ณ pH ที่ใช้งาน
- กรดอินทรีย์, ไอออนอนินทรีย์, สารชีวโมเลกุลที่มีประจุ
- เฟสเคลื่อนที่: บัฟเฟอร์น้ำ, salt gradient
- Detector: UV หรือ conductivity; ไม่รองรับ MS หากไม่ทำ desalting
คุณภาพของตัวทำละลายส่งผลโดยตรงต่อความเสถียรของ baseline ทั้ง 3 โหมด โดยตัวทำละลาย TCI HPLC/UHPLC มีค่า UV cutoff ที่ต่ำและมีปริมาณอนุภาคปนเปื้อนน้อย ซึ่งช่วยลดสัญญาณรบกวนในระหว่างการรัน gradient และลดพีกหลอก (false peaks) ที่ทำให้เสียเวลาในการแก้ไขปัญหา
หากคุณไม่แน่ใจว่า HPLC คือเทคนิคที่เหมาะสมสำหรับสารวิเคราะห์ของคุณหรือไม่ บทความ เมื่อไหร่ที่คุณควรใช้โครมาโทกราฟี? การเลือกเทคนิคที่เหมาะสม จะช่วยอธิบายตรรกะในการเลือกให้คุณอย่างชัดเจน
หากคุณใช้ TLC เป็นวิธีคัดกรองเบื้องต้นเพื่อดูการแยกตัวก่อนลงทุนพัฒนาวิธี HPLC การศึกษาการคำนวณและแปลผลค่า Rf จะช่วยให้ขั้นตอนการสกรีนรวดเร็วขึ้น ดู: คำนวณค่า Rf ใน Chromatography อย่างไร?
การสกรีน gradient, การฉีดตัวอย่างปริมาณน้อย (5-10 µL), และการเตรียมตัวอย่างที่สะอาดผ่านการกำจัดโปรตีนหรือ solid-phase extraction จะช่วยประหยัดเวลาได้มากกว่าการมาแก้ไขเคมีของคอลัมน์หลังจากรันล้มเหลว
สรุปสาระสำคัญจากคู่มือ hplc chromatography นี้
เริ่มต้นด้วยระบบ C18 ที่ผ่านการพิสูจน์แล้ว ใช้ตัวทำละลายเกรด HPLC เลือกโหมดการแยกตามสภาพขั้วและประจุของสาร และบันทึกทุกเงื่อนไขตั้งแต่วันแรก เพราะผลลัพธ์ที่ทำซ้ำได้ (reproducibility) จะเกิดขึ้นได้ง่ายกว่าเมื่อเงื่อนไขเริ่มต้นถูกเขียนไว้ก่อนฉีดครั้งแรก ไม่ใช่มาพยายามย้อนรอยความจำหลังจากรันล้มเหลว
HPLC Buffers จาก Merck และ HPLC/UHPLC Solvents จาก TCI ซึ่งมีจำหน่ายผ่าน Chemical Express Thailand รองรับการทำงานที่ baseline นิ่งและง่ายต่อการถ่ายทอดวิธี (method transfer) ข้ามเครื่องมือ การจับคู่เกรดรีเอเจนต์ที่ถูกต้องกับระบบที่สอบเทียบแล้วช่วยขจัดสาเหตุส่วนใหญ่ของความไม่เสถียรในห้องปฏิบัติการใหม่ๆ
คุณสามารถเริ่มจากศูนย์จนถึงวิธี HPLC ที่เชื่อถือได้โดยการรวมคอลัมน์ C18 การใช้ตัวทำละลายและบัฟเฟอร์ที่มีคุณภาพ การปรับสมดุลอย่างเคร่งครัด และการสกรีน gradient อย่างเป็นระบบ ใช้รายการตรวจสอบและตารางพารามิเตอร์ในคู่มือนี้เพื่อสร้างมาตรฐานการรัน ลดเวลาการแก้ไขปัญหา และรักษาเวิร์กโฟลว์ของห้องปฏิบัติการในไทยให้ตรงตามกำหนดการ
คำถามที่พบบ่อย
ผลิตภัณฑ์ที่แนะนำ
ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดด้านล่างจัดจำหน่ายผ่าน Chemical Express Thailand ส่งคำถาม สำหรับราคา ความพร้อมจำหน่าย หรือคำแนะนำทางเทคนิค
ผลิตภัณฑ์แนะนำจาก Chemical Express
เราจัดส่งผลิตภัณฑ์ Liquid Chromatography (LC/HPLC) จาก Merck และ TCI และแบรนด์ชั้นนำระดับสากลอื่นๆ หลากหลายชนิดทั่วประเทศไทย สอบถามหรือสั่งซื้อได้ผ่านแบบฟอร์มสอบถาม หรือพูดคุยกับเราได้ทันทีทาง LINE