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一、核心原則與簡單公式 列體積(柱容積)Vc = π d^2 L / 4(d、L 單位 mm;得到的體積為 μL); 常用經驗:分析柱的安全進樣體積通常按柱體積的百分比來限制: 保守推薦:0.1%–0.5%(用于溶劑強度高、窄峰要求高或窄內徑柱); 常用范圍:0.5%–2%(多數常規 4.6 mm 分析條件); 寬松上限:2%–5%(若溶劑與起始流動相匹配且需較高靈敏度,可在驗證后適當放寬); 注:這些百分比是體積比例,不考慮樣品溶劑強度與固定相載樣量。 二、為什么要限制進樣體積(主要限制因素) 溶劑效應(樣品溶劑比起始流動相“更強”會導致前淌峰或峰形展寬):強溶劑大體積注入最容易導致峰形劣化; 固定相載樣量有限:樣品質量過大會造成吸附位點飽和,引起峰拖尾/分裂和分辨率下降; 體系外體積(extra-column volume):對窄內徑柱影響更大,會造成峰變寬,降低有效分離能力; 檢測器飽和:高濃度或大量進樣導致 UV / MS / ELSD 飽和影響定量線性; 自動進樣器/注射環精度與最小可準確體積限制(尤其 μL 以下); 背壓與流速(對微柱/微流路操作時連線和泵的物理限制)。 三、計算與示例(常用柱) 用上面公式先算柱體積,再取推薦百分比: 4.6×150 mm:Vc ≈ 2493 μL → 0.5% ≈ 12.5 μL,1% ≈ 25 μL(常用 5–20 μL) 4.6×100 mm:Vc ≈ 1662 μL → 0.5% ≈ 8.3 μL,1% ≈ 16.6 μL 4.6×50 mm:Vc ≈ 831 μL → 0.5% ≈ 4.2 μL 3.0×150 mm:Vc ≈ 1059 μL → 0.5% ≈ 5.3 μL 2.1×100 mm:Vc ≈ 346 μL → 0.5% ≈ 1.7 μL,1% ≈ 3.5 μL(常用 0.5–5 μL) 1.0×150 mm:Vc ≈ 118 μL → 0.5% ≈ 0.6 μL(微流/納升級通常為 nL–μL 級) 四、樣品溶劑強度對進樣體積的影響(關鍵) 若樣品溶劑“比起始流動相弱”(更接近水相、低有機相),可安全注入較大體積; 若樣品溶劑“比起始流動相強”(如高 % 有機在低 % 有機起始梯度),即使體積很小也會造成前淌峰。經驗規則:當樣品溶劑強于起始流動相時,進樣體積應顯著減?。ㄍǔ?≤0.5% 柱容),或用在線富集/trap柱/保留間隙法處理; 梯度和等度的差別:梯度起始為弱溶劑時可用稍大體積(因為梯度“壓縮”峰),等度時更敏感。 五、如何判定是否過載或進樣過多(現象) 峰寬顯著增大、對稱性差(尾峰或前峰)、分辨率下降; 保留時間出現漂移或變短(早期淌峰); 檢測器響應非線性或飽和(高濃度情況下特別明顯); 重復進樣精密度變差。 六、放大或需要大體積進樣時的策略 稀釋樣品降低溶劑強度,與起始流動相匹配; 改用更大內徑或更長柱(提高柱容)或制備柱; 使用在線富集/trap柱(把大量樣品先保留在 trap 上,用小體積沖洗后快速切換到分析柱); 固相萃取(SPE)或前處理濃縮,去除基體并把樣品換到弱溶劑中; 大體積進樣技術(LVI):分程注入、樣品溶劑揮發(蒸干重溶)或保留間隙(retention gap)——多用于 GC/LC 的專用方法,需驗證; 減少系統外體積、使用低死體積接頭和短連線,尤其在窄內徑柱時。 七、實用建議(方法開發時的檢查清單) 先根據柱體積算出 0.5% 與 1% 的體積,作為起始試驗值; 檢驗樣品溶劑與起始流動相的匹配度:若不匹配,先做稀釋或換溶劑,或把注入體積減為 0.1–0.2% 再觀察; 在優化時做注入量梯度(例如 0.1%、0.5%、1%、2%)觀察峰形與線性,確定最大允許體積與線性范圍; 窄徑(2.1 mm 及以下)和 UPLC 列務必盡量小體積進樣并最小化外部死體積; 對定量方法在驗證階段明確進樣體積、線性范圍與檢測器飽和點,并寫入 SOP。 |
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