Рекомендации по закупке хроматографа и колонок

[Константин Сычев]

Поставка ВЭЖХ оборудования Agilent и Gilson viewforum.php?f=47
Специальные ВЭЖХ колонки NanoSpher viewforum.php?f=54
Обучение ВЭЖХ, курсы по ВЭЖХ и разработке МВИ от авторов книги viewforum.php?f=15
Дополнительное обучение работе на ВЭЖХ оборудовании по необходимым Вам аналитическим методикам viewtopic.php?f=48&t=342
Разработка ВЭЖХ методик viewtopic.php?f=48&t=318

Закупка прибора должна начинаться с ответов на три простые вопроса:
- зачем покупается прибор?
- имеет ли персонал достаточную квалификацию для проведения анализа с его помощью?
- обладает ли лаборатория необходимым минимумом общелабораторного оборудования?

Прибор может покупаться по разным причинам, главное – правильно эти причины сформулировать и не скрывать от человека, ответственного за закупку.

Хроматограф можно приобретать для решения текущих задач – в этом случае необходимо их перечислить, установить весь перечень предъявляемых к прибору требований. Хроматограф можно приобретать для вложения текущих средств, исходя из расчета, что он может понадобиться для решения тех или иных задач в будущем. Можно вкладывать деньги в прибор, даже не очень хорошо понимая, какие анализы будут выполняться с его помощью – только не надо этого скрывать. Под известный бюджет всегда можно сформировать комплект оборудования, пригодный для решения наиболее типовых задач.

Прибор сам ничего анализировать не будет; анализ выполняет химик, оператор прибора – с помощью прибора. Перед покупкой прибора необходимо совершенно однозначно понять, имеет ли персонал достаточную квалификацию для проведения анализа с его помощью? И "нет" здесь может являться совершенно нормальным ответом. Опять же, этого не следует скрывать – все тайное быстро становится явным, и тогда без громких скандалов и разбирательств (при стоящей на месте работе) будет не избежать. Хороший персонал нужно лелеять, мотивировать и обучать. При необходимости, проведение дополнительных курсов обучения можно включать в комплект поставки прибора. Это ни в коем случае не противоречит закону о госзакупках (если оборудование покупает государственное предприятие).

При покупке хроматографа начинающим пользователям стоит задуматься, обладает ли лаборатория необходимым минимумом общелабораторного оборудования? Особенно важен этот вопрос в том случае, когда анализ включает в себя пробоподготовку, даже минимальную. Типовое оборудование, без которого не обойтись ни в каком случае, включает:

- аналитические весы с широким диапазоном, невысокого класса точности (для взвешивания реагентов и навесок образцов);
- аналитические весы высокого класса точности (для взвешивания стандартных веществ);
- автоматические пипетки;
- рН-метр;
- стеклянные цилиндры, стаканчики и пробники;
- вакуумная линия (например, водоструйный насос);
- блендер (при необходимости);
- настольная центрифуга (желательно);
- ультразвуковая ванна (желательно).

На втором этапе можно переходить, собственно, к конструированию прибора. Как правило, вопросов о детекторе (или детекторах) не возникает – их выбор однозначно определяется поставленными аналитическими задачами и размером бюджета. Вне контекста также теряет смысл дискуссия о преимуществах и недостатках систем открытого и закрытого типов.

Для начала, при покупке надо избежать наиболее распространенной ошибки: покупки большого числа дорогих детекторов, а к ним (по остаточному принципу) – одного насоса. Существует заблуждение, что таким образом покупается прибор, способный выполнять все поставленные (множественные) аналитические задачи. На практике оказывается, что работает прибор с одним детектором (как правило, самым дешевым УФ спектрофотометром), а остальные запредельной цены блоки загромождают стол, мешая работе, и в лучшем случае служат мебелью. Давайте будем реалистами: один насос – один детектор – один компьютер с управляющей программой.

Если прибор покупается на госзакупках, и под него выделяется бюджет, достаточный для покупки нескольких приборов – в жидкостной хроматографии проблем с этим нет. Поскольку принцип строения приборов – блочно-модульный, не составляет труда набрать необходимое число блоков, и назвать все одним хроматографом. Допустим, как вариант, хроматографом для многомерного разделения (из нескольких насосов, детекторов и управляющих программ).

Если прибор покупают для количественных определений на потоке, т.е. подразумевается, что он будет штамповать анализы как автомат, ошибкой будет экономить на автосамплере с автоматической промывкой инжектора. Экономия на автосамплере-автомате обернется затратами на человека-автосамплера.

Обязательно надо включать в комплект термостат колонок. Можно сэкономить, взяв вместо термостата с принудительным нагнетанием значительно более дешевый контактный – но термостат должен быть в комплекте.

Теперь рассмотрим вопрос выбора насосной системы. На данный момент коммерчески доступны системы с пределом давления 400 атм, 600 атм, а также системы сверхвысокого давления с пределом 1000-1500 атм. Их относительную стоимость можно оценить как 1:1.2:2, т.е. 600 атм системы немного дороже 400 атм, а системы сверхвысокого давления дороже примерно вдвое.

Вообще говоря, с технической точки зрения разница между пределом в 400 и 600 атмосфер достаточно велика; на системах первого типа обычно работают в пределах 250-300 атм, а на системах второго типа – до 450 атм (около 7000 psi, на которые рассчитаны стандартные инжекторы). При этом очень важно, что стоимость эксплуатации систем одинакова. В этом смысле 600 атм насосы выглядят более привлекательно, чем 400 атм, поскольку обеспечивают в полтора раза большую производительность при лишь немногим большей цене.

Насосы сверхвысокого давления занимают свою нишу; они нужны там, требуется максимальная производительность анализов – пусть даже ценой повышенных эксплуатационных затрат. Их ставят на прибор, который работает на потоке: по одной программе, на одной колонке – выполняя один заданный анализ с максимальной скоростью. Соответственно, приборы с насосом сверхвыского давления бессмысленно комплектовать ручным инжектором – здесь однозначно необходим автосамплер.

Вопрос выбора между изократической системой, градиентной со смешиванием на стороне низкого давления и градиентной со смешиванием на стороне высокого давления – это, к сожалению, вопрос довольно творческий, и здесь сложно что-либо рекомендовать однозначно.

В целом, если бюджет позволяет, лучше приобретать полноценную систему из двух насосов высокого давления. Для начала, только такая системы может обеспечить быстрые градиенты за несколько минут. Правда, доля градиентных разделений не столь высока, и это серьезный довод. Тем не менее, большую роль на практике начинает играть само по себе наличие второго насоса как важного вспомогательного средства:

- поломка одного насоса не приведет к остановке работы (в строй встанет второй насос);
- в изократическом режиме второй насос обеспечит быструю промывку колонки после анализа;
- второй насос при необходимости обеспечит проведение градиентного элюирования;
- второй насос можно применять для офф-лайн промывки колонок и предколонок;
- прибор с градиентом на стороне высокого давления и двумя детекторами – это, фактически, два прибора;
- добавлением крана из прибора с градиентом на стороне высокого давления можно сконструировать систему с переключением колонок (в т.ч. систему с он-лайн ТФЭ).

Переходим к комплектации хроматографа. Это очень больная тема; не все могут спокойно воспринять мысль о том, что нормальная цена комплектации прибора составляет примерно треть его стоимости. Это не выдумка, а суровая реальность: при меньших затратах на комплектацию применение хроматографа будет попросту неэффективным.

"Правило трети" вообще хорошо выполняется для любого оборудования, а в жидкостной хроматографии оно выполняется тем более. Специфика ВЭЖХ заключается в том, что анализ осуществляет не прибор, а небольшая деталь стоимостью 1% от стоимости прибора – хроматографическая колонка. Прибор стоимостью 99% лишь обеспечивает возможность проведения анализа.

Поскольку успешность проведения анализа определяется колонкой – а это расходная часть – то колонок в комплекте должно быть много, и разного типа. Разумная часть от стоимости прибора, которую можно отвести под закупку колонок – 10-15%. Таким образом, это около десяти колонок. Десять процентов стоимости получается в том случае, когда все колонки аналитические (диаметр составляет 4.6 мм и менее), и имеют силикагельную основу. Пятнадцать процентов – если в комплекте есть более дорогие колонки: эксклюзионные, ионные, хиральные, полупрепаративные.

Вот очень приблизительный список колонок первой необходимости, которые необходимо всегда держать под рукой (не надо также забывать про предколонки):

- С18 фаза, подходящая для разделения органических оснований, 250х4 или 250х4.6, 5 мкм: 2 шт.;
- С18 фаза, подходящая для разделения органических оснований, 100х4 или 100х4.6, 3 мкм: 2 шт.;
- С18 фаза, подходящая для работы в 100% водных средах, 250х4 или 250х4.6, 5 мкм: 1 шт.;
- С18 фаза, подходящая для работы в 100% водных средах, 100х4 или 100х4.6, 3 мкм: 1 шт.;
- С16-амидная фаза, 250х4 или 250х4.6, 5 мкм: 1 шт.;
- пентафторфенильная фаза, 250х4 или 250х4.6, 5 мкм: 1 шт.;
- амино-фаза, 250х4 или 250х4.6, 5 мкм или 3 мкм: 2 шт.;
- силикагельная фаза, 250х4 или 250х4.6, 5 мкм или 3 мкм: 1 шт.;
- SCX (катионит) на основе силикагеля, 250х4 или 250х4.6, 5 мкм или 3 мкм: 1 шт.

В комплект также желательно включать:

- по 5 метров капилляров (например, по 500 мм) внутреннего диаметра 150 мкм и 300мкм; 10-20 монолитных фитингов или 6-10 с металлическим винтом и двуконусной ферулой;
- несколько запасных линий для забора элюента;
- специальные инструменты (ключи стандартные металлические, резак капилляров, резак стальных трубок, ключи специальные: втульчатые, для фитингов с ручным уплотнением и т.д.);
- комплект для фильтрации и дегазации элюентов;
- дополнительная полумикро- или микрокювета (для работы с короткими аналитическими или микроколонками);
- запасные клапаны насосов (при необходимости – головку насоса); запасные уплотнения плунжеров;
- запасные лампы для детекторов;
- запасной ручной инжектор.