Sắc ký khối phổ ký là kỹ thuật tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp đo ái lực khác nhau

Một số khái niệm về kỹ thuật sắc ký khối phổ LCMS?

Hình 1: Đầu dò khối phổ 01 tứ cực YL 9900 hãng YOUNGLIN – Hàn Quốc

1. Kỹ thuật sắc ký là gì và phân loại?

Sắc ký là kỹ thuật tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp dựa trên ái lực khác nhau của mỗi cấu tử đối pha tĩnh và pha động:
- pha tĩnh: có tác dụng giữ cấu tử cần tách (lớp chất cố định)
- pha động: có tác dụng kéo cấu tử cần tách ra khỏi cột (chất lỏng, khí)
- Hợp chất có ái lực nhiều với pha động thì có xu hướng ra khỏi cột trước
- Hợp chất có ái lực nhiều với pha tĩnh thì bị giữ lại lâu hơn trong cột và ra sau

Hình 2: Mô phỏng pha động – pha tĩnh

Phân loại dựa trên trạng thái của pha động:
- Sắc ký lỏng LC: pha động: chất lỏng và pha tĩnh: rắn, lỏng
- Sắc ký khí GC: pha động: chất khí và pha tĩnh: rắn, lỏng

2. Một số khái niệm về sắc đồ; thời gian lưu; thời gian chết?

Sắc đồ: kết quả của quá trình tách sắc ký. Mỗi peak của sắc đồ ứng với 1 hoặc 1 nhóm cấu tử của hỗn hợp cần tách.
Thời gian lưu tR: thời gian từ khi tiêm mẫu đến khi ghi nhận được cực đại của mũi sắc ký
Thời gian lưu chết tM: thời gian 1 chất hoàn toàn không tương tác với pha tĩnh hay cũng là thời gian di chuyển của pha động từ đầu cột đến cuối cột.

3. Ứng dụng phương pháp sắc ký?

Phân tích định tính: Cấu tử được tính theo giá trị tR. So sánh tR của mẫu và tR của cấu tử chuẩn trong cùng đk đo trên máy.
Phân tích định lượng: bằng cách so sánh với dung dịch chuẩn:
- Chiều cao h của mũi (hẹp và đối xứng)
- Diện tích mũi S
- Phân tích dựa vào chiều cao peak
- Phân tích dựa vào diện tích peak
- Xây dựng đường chuẩn (calibration with standards)
- Phương pháp chuẩn nội (internal-standard)

4. Các vấn đề về sắc ký lỏng LC và sắc ký khối phổ LCMS?

HÃ¬nh 1: Sáº¯c kÃ½ Äá» (Chromatogram) vÃ Phá» khá»i lÆ°á»£ng (Mass spectrum)

Hình 3: Sắc ký đồ (Chromatogram) và Phổ khối lượng (Mass spectrum)

Hiện nay sắc ký khối phổ ghép cặp khối phổ LCMS được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như dược phẩm, môi trường, thực phẩm, vật liệu công nghiệp và một số mảng khác. Chúng tôi sẽ bàn luận về chủ đề LC-MS trong một vài bài viết từ đây trở về sau.
Sắc ký lỏng cao áp LC:
- cho phép tách các thành phần khác nhau trong cùng một mẫu dựa vào sự khác biệt về tính ái lực (lực lưu giữ chất) đối với pha tĩnh của cột và với pha động, và tùy thuộc vào tính chất của từng thành phần mà phát hiện chúng bởi đầu dò UV, huỳnh quang, độ dẫn điện, vv. Bằng cách sử dụng những đầu dò này, việc tiến hành phân tích định tính các hợp chất chủ yếu dựa trên thời gian lưu, còn phân tích định lượng thì dựa vào chiều cao và diện tích peak.
- Phương pháp sắc ký có thể cho phép phân tách xuất sắc các chất, tuy nhiên, việc định danh và định lượng một cách đáng tin cậy sẽ gặp khó khăn trong trường hợp có nhiều thành phần rửa giải cùng lúc từ cột sắc ký cũng như khi phải tiến hành phân tích đồng thời tất cả chúng.
Đầu dò khối phổ MS: là phương pháp phát hiện có độ nhạy cao; đầu tiên các loại chất phân tích được ion hóa bằng nhiều kĩ thuật khác nhau, sau đó trong chân không các ion phát sinh này được phân loại dựa trên cơ sở tỉ lệ khối lượng trên điện tích của mỗi ion (tỉ lệ m/z) và sau cùng tiến hành đo cường độ của chúng. Phổ khối lượng thu được cho thấy một mức độ xuất hiện các ion sao cho mỗi ion đi kèm với một số khối, bằng cách này MS đã có công hỗ trợ rất lớn trong việc phân tích định lượng. Số khối, thu được trực tiếp từ khối phổ, là một thông tin đặc trưng cho (từng) phân tử. Tuy nhiên, đó là khi các thành phần trong mẫu được phân tích độc lập với nhau. Nếu nhiều chất phân tích đồng thời được tiêm vào thì việc giải phổ trở nên cực kì khó khăn.
Hệ sắc ký khối phổ LCMS: là một hệ thống thiết bị kết hợp giữa khả năng phân tách chất xuất sắc của LC và khả năng định lượng xuất sắc của MS. Một phổ khối thu được bằng cách sử dụng chế độ quét 1 (scan analysis) sẽ cho biết trọng lượng phân tử và thông tin về cấu trúc, còn thời gian lưu được cung cấp bởi các đầu dò LC nhằm thực hiện phân tích định tính (Hình 1). Ngoài ra, ở chế độ quét ion chọn lọc SIM (Selected Ion Monitoring) 2, việc tiến hành phát hiện căn cứ vào số khối – một thông số cung cấp độ chọn lọc cao. Ngay cả trong trường hợp sự phân tách bằng sắc ký lỏng không đáp ứng đủ, có thể tiến hành phân tích định lượng nhằm tránh ảnh hưởng của tạp chất. Khối phổ MS tổng hợp giữa khả năng phân tích đa dạng các chất cùng với tính chọn lọc nên được dùng như một đầu dò hữu hiệu trong sắc ký lỏng.

Hình 4: Máy sắc ký lỏng khối phổ LCMS YL9100 Plus + YL9900

So sánh ứng dụng kỹ thuật LCMS với GCMS?

Hình 5: So sánh ứng dụng kỹ thuật GCMS và LCMS

Khối phổ kế được dùng trong sắc ký khí GC tương đối sớm, và mang lại nhiều lợi ích. Sắc ký GCMS là một phương pháp hữu hiệu để phân tách và định lượng các chất. Tuy nhiên, mẫu phân tích lại bị giới hạn, một cách tương đối, chỉ là những hợp chất khí có khối lượng phân tử thấp hoặc các hợp chất có khả năng hóa hơi, và những hợp chất này phải rất bền nhiệt. Mặt khác, nếu mẫu chỉ có thể hòa tan trong pha động (chất lỏng) và những hợp chất thành phần của mẫu này lại không phù hợp với phương pháp sắc ký GCMS; thì dù cho chúng không dễ hóa hơi hoặc kém bền nhiệt, chúng vẫn có thể phân tích được khi sử dụng sắc ký lỏng. Nói cách khác, phương pháp sắc ký LCMS có lợi thế trong việc xử lý mẫu đa dạng hơn.
Khối phổ kế là một thiết bị trong đó chất cần phân tích được hóa hơi thành ion sau đó được phát hiện ở chân không cao (0.1Pa>p>10−5Pa). Đối với sắc ký khối phổ GCMS, chất phân tích được hóa hơi trước bởi GC, sau đó chúng có thể trực tiếp đi vào hệ thống MS. Tuy nhiên, trong sắc ký khối phổ LCMS, việc kết nối đơn thuần phần LC với MS sẽ làm cho pha lỏng hóa hơi và lượng lớn khí được bơm vào hệ thống MS sẽ giảm độ chân không đến điểm mà tại đó những ion cần phân tích không thể đến được đầu dò. Đối với sắc ký lỏng, ngay cả với vận tốc dòng chảy chỉ là 1mL/phút và phụ thuộc vào loại dung môi thì việc hóa hơi có thể làm tăng thể tích của dung môi lên 1000 lần và sản sinh ra một lượng khí cực lớn. Trong kỹ thuật sắc ký khối phổ LCMS, lượng pha động có thể bay hơi bớt được giới hạn. Người ta đã phát triển nhiều loại giao diện ghép nối để xử lý vấn đề này, tuy nhiên vẫn chưa giải quyết được những vấn đề về độ nhạy, độ bền và về sự tiện lợi.

Bộ phận của thiết bị sắc ký khối phổ LCMS?

HÃ¬nh 2: Cáº¥u táº¡o há» thá»ng LC-MS

Hình 6: Cấu tạo hệ thống sắc ký khối phổ LCMS

Hệ thống phân tích khối phổ kế gồm có bộ phận đưa mẫu vào (như hệ thống máy HPLC, GC, vv), bộ phận ghép nối giữa bộ phận tiêm mẫu và những bộ phận của hệ thống MS, nguồn ion hóa mẫu, các thấu kính tĩnh điện giúp tạo ion một cách hiệu quả, rồi khối phổ kế phân tách ion theo tỉ lệ m/z và các ion sau lọc sẽ đi vào đầu dò.
Căn cứ vào phương pháp phân tách ion thì có nhiều loại khối phổ kế khác nhau. Hình 3 trên đây là cấu tạo của hệ thống khối phổ có chế độ ion hóa ở áp suất khí quyển kèm với sử dụng bộ phân tích khối tứ cực (còn gọi là bộ lọc khối tứ cực), hệ thống này thường được dùng như một đầu dò trong sắc ký lỏng ghép cặp khối phổ LCMS.
Một số kĩ thuật ion hóa ở áp suất khí quyển APC như ion hóa đầu phun điện tử (ESI) và ion hóa hóa học ở áp suất khí quyển (APCI), vv; và chúng được dùng vừa như bộ phận ghép nối với HPLC và vừa như nguồn cung ion. Sau khi desolvat hóa, tại đây các ion tạo thành được điều hướng bởi bát cực để di chuyển bộ phân tích khối tứ cực. Trong bộ phân tích khối tứ cực, điện thế một chiều và xoay chiều RF (radio frequency – tần số vô tuyến) được áp vào xen kẽ trên đường di chuyển của các ion và vì thế chỉ các ion đáp ứng đúng tỉ lệ m/z được lựa chọn trước mới có thể đi qua cho các cặp đối diện của các thanh này. Số lượng ion đi đến đầu dò sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu và được ghi nhận bởi máy vi tính.

Hình 7: ESI (kỹ thuật Ion hóa tia địện); APCI (ion hóa hóa học ở áp suất khí quyển) của đầu dò MS YL9900

5. Giới thiệu Công ty YL Instruments Co., Ltd:

Công ty YL Instruments Co., Ltd bao gồm: máy sắc ký khí (GC); máy sắc ký khí khối phổ (GCMS); sắc ký lỏng cao áp (HPLC); sắc ký lỏng cao áp ghép khối phổ (LCMS) và phần mềm hệ thống sắc ký. Công ty YL Instruments Co., Ltdcòn sản xuất máy lọc nước siêu sạch (WPS) cũng như máy quang phổ hồng ngoại Fourier (FTIR).
Các model sản phẩm Công ty YL Instruments Co., Ltd:

Máy sắc ký lỏng cao áp HPLC/ Compact/ UHPLC/ HPC/ GEL: YL9100 Plus | YL9300 | ChroZen UHPLC | YL9100S | YL9100S | YL9100 GPC
Sắc ký lỏng khối phổ 01 tứ cực LCMS: Model: YL9900 LC/MS + YL9100 Plus
Máy sắc khí GC đầu dò thường: YL6500 GC
Sắc ký khí khối phổ GCMS: YL6900 GC/MS
Máy lọc nước siêu sạch loại I phòng thí nghiệm: aquaMAX™ Ultra Series
Máy lọc nước loại II, loại III phòng thí nghiệm: aquaMAX™ Basic Series
Máy sinh khí Nitrogen Nitrogen Generators: MISTRAL EVOLUTION | N2 Tower Plus | Model: N2-Whisper
Máy sinh khí Hydro Hydrogen Generator: NM H2 Plus Series | PG H2 Plus Series
Máy sinh Khí Zero ( Zero air generator): GT Series | GT Series
Máy sinh khí Hydrogen/Air Generator: FID Tower Plus | Whisper Hybrid
Máy quang phổ hồng ngoại FTIR Spectrometer: YL2000 | YL2300