----------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: “Xây dựng quy trình kỹ thuật để
định lượng tobramycin bằng
phương pháp HPLC.”
-3-
MỤC LỤC
PHẦN 1: TỔNG QUAN ...........................................................................- 3 1.1. TỔNG QUAN VỀ TOBRAMYCIN .................................................- 7 1.1.1. Công thức cấu tạo ...........................................................................- 7 1.1.2. Tính chất lý hóa ..............................................................................- 7 1.1.3. Nguồn gốc........................................................................................- 7 1.1.4. Dược động học ................................................................................- 7 1.1.5. Tác dụng và cơ chế tác dụng ..........................................................- 8 1.1.6. Chỉ định...........................................................................................- 8 1.1.7. Chống chỉ định ................................................................................- 9 1.1.8. Dạng bào chế và liều lượng ............................................................- 9 1.2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG TOBRAMYCIN ........- 9 1.2.1. Định lượng tobramycin bằng phương pháp vi sinh ......................- 9 1.2.1.1. Phương pháp 1 [15] .......................................................................- 9 1.2.1.2. Phương pháp 2 [3] .......................................................................- 10 1.2.1.3. Phương pháp 3:[14], [20] ............................................................- 10 1.2.2. Định lượng tobramycin bằng phương pháp đo quang phổ hấp thụ
UV-VIS....................................................................................................- 11 1.2.2.1. Phương pháp 1: [4]......................................................................- 11 1.2.2.2. Phương pháp 2: [19] ....................................................................- 11 1.2.3 Định lượng tobramycin bằng phương pháp HPLC .....................- 12 1.2.2.1 Phương pháp 1 [14] ......................................................................- 12 1.2.2.2 Phương pháp 2 [20], [23] ............................................................- 12 1.2.2.3 Phương pháp 3 [15] ......................................................................- 13 1.2.2.4 Phương pháp 4 [16] .....................................................................- 13 1.2.2.5 Phương pháp 5 [15] ......................................................................- 14 1.2.2.6. Phương pháp 6 [5] .......................................................................- 14 1.2.2.7. Phương pháp 7 [9] .......................................................................- 15 1.3. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ LỎNG HIỆU NĂNG
CAO (HPLC) ..........................................................................................- 16 1.3.1. Nguyên tắc.....................................................................................- 16 1.3.2. Cơ sở lý thuyết ..............................................................................- 17 1.3.3. Nguyên tắc cấu tạo hệ thống HPLC ............................................- 17 1.3.3.1. Hệ thống bơm ..............................................................................- 17 1.3.3.2. Bình chứa dung môi và hệ thống xử lý dung môi .........................- 17 1.3.3.3. Hệ tiêm mẫu ................................................................................- 17 1.3.3.4. Cột sắc ký lỏng HPLC .................................................................- 18 1.3.3.5. Detector trong HPLC ..................................................................- 18 1.3.3.6. Thiết bị hiển thị kết quả ...............................................................- 18 -
-4-
1.3.4. Các thông số đặc trưng của quá trình sắc ký ..............................- 19 1.3.5. Cơ sở lý thuyết của việc lựa chọn điều kiện sắc ký .....................- 21 1.3.5.1. Lựa chọn cột (pha tĩnh) [12], [18]...............................................- 21 1.3.5.2. Lựa chọn pha động cho HPLC [12], [18]....................................- 22 1.3.5.3. Chọn đệm pH ...............................................................................- 23 1.3.5.4. Tốc độ dòng ................................................................................- 23 1.3.6. Cách đánh giá pic .........................................................................- 23 1.3.7. Ứng dụng của HPLC ....................................................................- 24 1.3.7.1. Định tính và thử độ tinh khiết: .....................................................- 24 1.3.7.2. Sắc ký điều chế: ..........................................................................- 24 1.3.7.1. Định lượng: ................................................................................- 24 PHẦN 2: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ..........................................- 26 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ...- 26 2.1.1. Nguyên vật liệu : ...........................................................................- 26 2.1.1.1. Nguyên liệu và hoá chất: .............................................................- 26 2.1.1.2. Dụng cụ: ......................................................................................- 26 2.1.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu ........................................- 26 2.1.2.1. Phương pháp nghiên cứu .............................................................- 26 2.1.2.2. Nội dung nghiên cứu ...................................................................- 27 2.2. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ....................................................- 28 2.2.1. Xây dựng quy trình kỹ thuật để định lượng tobramycin bằng
phương pháp HPLC ...............................................................................- 28 2.2.1.1. Nguyên tắc lựa chọn điều kiện sắc ký .......................................- 28 2.2.1.2. Khảo sát lựa chọn điều kiện sắc kí: ..........................................- 28 a. Khảo sát chọn bước sóng thích hợp ......................................................- 28 Hình 1: Phổ hấp thụ của dung dịch tobramycin 0,02% .............................- 29 b. Lựa chọn cột:........................................................................................- 29 c. Lựa chọn đệm: ......................................................................................- 29 d. Lựa chọn pha động: ..............................................................................- 30 e. Lựa chọn tốc độ dòng ...........................................................................- 30 đ. Điều kiện sắc ký lựa chọn.....................................................................- 31 2.2.2. Qui trình định lượng ....................................................................- 31 2.2.2.1. Khảo sát tính thích hợp của hệ thống ...........................................- 32 2.2.2.2. Xây dựng phương pháp định lượng .............................................- 32 2.2.2.3. Điều kiện sắc ký ..........................................................................- 33 2.2.2.4. Tính kết quả.................................................................................- 33 2.2.3. Định lượng tobramycin nguyên liệu bằng phương pháp mới xây
dựng ........................................................................................................- 34 2.2.4. Đánh giá phương pháp định lượng ..............................................- 35 2.2.4.1. Tính tuyến tính ..........................................................................- 35 -
-5-
2.2.4.2. Tính chính xác ...........................................................................- 37 2.2.4.3. Tính đúng ...................................................................................- 37 Bảng 6: Kết quả đánh giá tính đúng của phương pháp.............................- 38 2.2.4.4. Tính đặc hiệu .............................................................................- 39 2.3. BÀN LUẬN VÀ KẾT QUẢ.............................................................- 40 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ....................................................................- 43 3.1 KẾT LUẬN .......................................................................................- 43 3.2 ĐỀ XUẤT ..........................................................................................- 43 -
-6-
PHẦN 1: TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ TOBRAMYCIN
1.1.1. Công thức cấu tạo
C18H37N5O9
PTL: 467.5
Tên khoa học: 4-O-(3-Amino-deoxy-α-D-glucopyranosyl)-2-deoxy-6-O-(2,6-
diamino-2,3,6-trideoxy-α-D-ribo-hexopyranosyl)-L-streptamine [21].
1.1.2. Tính chất lý hóa
Bột màu trắng hoặc trắng ngà. Dễ tan trong nước, rất khó tan trong
ethanol, thực tế không tan trong cloroform và ether.
Góc quay cực riêng [α]D20 : +1380 đến +1480[7]
1.1.3. Nguồn gốc
Chiết xuất từ môi trường nuôi cấy Streptomyces tenebrarius, có thể
bán tổng hợp từ kanamycin B [7].
1.1.4. Dược động học
Tobramycin hầu như không hấp thu qua đường tiêu hoá nhưng hấp thu
tốt qua đường tiêm bắp, tiêm tĩnh mạch. Thuốc ít liên kết với protein huyết
-7-
tương. Do phân tử phân cực mạnh nên khó đi vào các mô kể cả não. Thuốc
đạt nồng độ cao trong vỏ thận. Khi sử dụng cho phụ nữ mang thai, thuốc tích
lũy trong thai gây độc cho cả mẹ và con. Tobramycin đào thải chủ yếu qua
thận nên phải giảm liều khi suy thận, thường dựa vào creatinin huyết thanh
để tránh độc tính. Hiện nay, tobramycin được dùng với chế độ một liều cao và
duy nhất trong ngày. Cách dùng này cho thấy hiệu quả điều trị cao hơn và ít
độc tính hơn so với dùng liều nhỏ và nhiều lần trong ngày như trước đây. Đối
với các ca nặng (nhiễm Pseu. aeruginosa ở người giảm neutrophile và các ca
suy thận) cần khoảng cách liều dài hơn 24 giờ. Thời gian bán thải của
tobramycin: 2 - 5 giờ [6]
1.1.5. Tác dụng và cơ chế tác dụng
Tobramycin là một kháng sinh nhóm aminoglycosid có tác dụng trên
nhiều vi khuẩn Gr (-) hiếu khí và một số vi khuẩn Gr (+) hiếu khí. Thuốc
không có tác dụng với Chlamydia, nấm, virus và đa số các vi khuẩn yếm khí.
Tobramycin rất giống gentamycin về tính chất sinh học và độc tính:
chúng có cùng nửa đời thải trừ, nồng độ đỉnh trong huyết thanh, ít liên kết với
protein, thể tích phân bố và sự bài tiết chủ yếu qua lọc ở cầu thận.
Điểm quan trọng nhất của tobramycin là có hoạt tính đối với phần lớn
các chủng Pseudomonas aeruginose, mạnh hơn cả gentamycin.
Cơ chế tác dụng: Tobramycin ức chế sự tổng hợp protein ở các vi
khuẩn nhậy cảm bằng cách gắn không thuận nghịch với các tiểu phân 30S của
ribosom [2], [11].
1.1.6. Chỉ định
Được chỉ định trong các bệnh nhiễm khuẩn nặng đe dọa tới tính mạng,
đặc biệt với các bệnh mà nguyên nhân chưa rõ ràng hoặc bị nhiễm khuẩn
huyết do vi khuẩn Gr (-).
-8-
Trong điều trị các bệnh nhiễm khuẩn nặng, hoặc trong các bệnh nhiễm
khuẩn nặng toàn thân do Pseudomonas sp. gây ra, tobramycin có thể dùng
phối hợp với một kháng sinh nhóm beta-lactam.
Trong bệnh viêm nội tâm mạc do Streptococcus faecalis hoặc alpha Streptococcus gây ra, có thể dùng tobramycin phối hợp với ampicilin hoặc
benzylpenicilin nhưng phải tiêm riêng rẽ. [2]
1.1.7. Chống chỉ định
Người có tiền sử dị ứng với các kháng sinh loại aminoglycosid, người
nghe kém và người có bệnh thận. [2]
1.1.8. Dạng bào chế và liều lượng
Tobramycin sulphat: Dung dịch tiêm bắp, tiêm tĩnh mạch 40 mg/ml
(người lớn), 10 mg/ml (trẻ em). Bột pha tiêm 30 - 40 mg/lọ.
Lọ 5 ml 0,3 % để nhỏ mắt. Tuýp 3,5 g mỡ tra mắt 0,3 %.
Dạng thuốc hít qua đường miệng bằng máy khi dùng để điều trị nhiễm
P. aeruginosa đường hô hấp ở bệnh nhân bị xơ nang hóa. [11]
1.2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG TOBRAMYCIN
1.2.1. Định lượng tobramycin bằng phương pháp vi sinh
1.2.1.1. Phương pháp 1 [15]
- Chủng vi khuẩn: Bacillus subtilis CMCC(B)63501.
- Dung dịch đệm phosphat pH 7,8 ± 0,1
Dikali hydrophosphat
: 5,59 g
Kali dihydrophosphat
: 0,41 g
- Môi trường định lượng:
Pepton
: 5,0 g
Cao thịt
: 3,0 g
Dikali hydrophosphat
: 3,0 g
Thạch
: 15,0 - 20,0 g
-9-
Nước cất
: 1000 ml
pH sau khi tiệt trùng
: 7,8 ± 0,2
- Chuẩn bị dung dịch chuẩn và thử sau đó tiến hành thử và tính kết quả
theo [15]
1.2.1.2. Phương pháp 2 [3]
- Chủng vi khuẩn: Bacillus pumilus NCTC 8241.
- Dung dịch đệm phosphat pH 8,0 ± 0,1
Dikali hydrophosphat
: 16,75 g
Kali dihydrophosphat
: 0,523g
- Môi trường định lượng:
Cao men bia
: 3,0 g
Pepton
: 6,0 g
Casein pancreatic
: 4,0 g
Glucose
: 1,0 g
Cao thịt
: 1,5 g
Thạch
: 15,0 g
Nước cất
: 100 ml
pH sau khi tiệt trùng
: 8,2 ± 0,2
- Chuẩn bị dung dịch chuẩn và thử
Cân chính xác khoảng 25,0 mg tobramycin hòa tan trong dung dịch
đệm phosphat pH 8,0 để có nồng độ tobramycin chính xác khoảng 10 IU/ml;
20 IU/ml và 40 IU/ml.
- Tiến hành thử và tính toán kết quả theo phương pháp hoạt lực kháng
sinh - DĐVN III.
1.2.1.3. Phương pháp 3:[14], [20]
- Xác định hoạt lực kháng sinh của tobramycin bằng phương pháp vi
sinh vật theo BP 2000 hay JP14
- 10 -
- Chủng vi khuẩn : Bacillus subtilis ATCC 6633
- Môi trường nuôi cấy : Môi trường đặc
- Dung dịch chuẩn
Cân chính xác một lượng tobramycin chuẩn, tương đương khoảng 25
mg (hiệu lực), hoà tan trong dung dịch đệm phosphat 0,1 mol/l, pH 8 thành
chính xác 25 ml và đó chính là dung dịch chuẩn gốc. Giữ dung dịch chuẩn
gốc ở nhiệt độ từ 5οC đến 15οC và sử dụng trong vòng 30 ngày. Pha loãng
dung dịch bằng dung dịch chuẩn đệm phosphat 0,1M, pH 8 để được các dung
dịch có nồng độ 8µg/ml và 2µg/ml (theo hiệu lực).
- Dung dich thử:
Cân chính xác một lượng tobramycin, tương đương khoảng 25 mg
(hiệu lực), hoà tan trong dung dịch đệm phosphat 0,1 mol/l, pH 8 thành chính
xác 25ml. Pha loãng dung dịch bằng dung dịch chuẩn đệm phosphat 0,1M,
pH 8 để được các dung dịch có nồng độ 8µg/ml và 2µg/ml (theo hiệu lực).
1.2.2. Định lượng tobramycin bằng phương pháp đo quang phổ hấp thụ
UV-VIS
1.2.2.1. Phương pháp 1: [4]
Cân một lượng tobramycin sulfat tương ứng với khoảng 0,3 g
tobramycin nguyên liệu , cho vào bình định mức có dung tích 100 ml, bổ sung
nước cất 2 lần vừa đủ đến vạch, trộn đều. Lấy 1 ml dung dịch này cho vào
bình định mức có dung tích 20 ml, thêm 5 ml dung dịch NaOH 0,01N, 2 ml
dung dịch KMnO4. Dung dịch vừa pha đem đun cách thuỷ ở 400C trong 60
phút.
Song song tiến hành điều chế dung dịch chuẩn bằng cách dùng chất đối
chiếu tobramycin.
Mẫu trắng tiến hành như mẫu thử nhưng không có tobramycin.
Sau khi đun cách thuỷ ở 400C, thời gian 60 phút, đem đo mật độ quang
của các dung dịch này ở bước sóng 425 nm, cuvet dày 1cm.
1.2.2.2. Phương pháp 2: [19]
- 11 -
Dựa trên cơ sở tạo ra sản phẩm mầu xanh với 3-methyl-2
benzothiazolinon hydrazon hydrochlorid và FeCl3. Sản phẩm có độ hấp thụ
lớn nhất ở 645 nm. Định luật Lambert-Beer được áp dụng trong khoảng nồng
độ từ 50-500 mUI/ml.
1.2.3 Định lượng tobramycin bằng phương pháp HPLC
1.2.2.1 Phương pháp 1 [14]
- Cột styren - divinylbenzen copolymer (4,6 x 250 mm, 8µm).
- Nhiệt độ cột: 55 0C.
- Pha động: Hỗn hợp pha trong 1l nước đã loại CO2 gồm: 52 g natri
sulfat khan; 1,5 g natri octansulfonat; 3 ml tetrahydrofuran và 50 ml dung
dịch kali dihydrophosphat 0,2 M đã được chỉnh pH về 3,0 bằng acid
phosphoric.
- Tốc độ dòng: 1 ml/phút.
- Dung dịch thêm vào sau cột: Dung dịch natri hydroxyd 2% pha trong
nước đã loại CO2. Tốc độ 0,3 ml/phút.
- Detector: Detector ampe kế hoặc các thiết bị tương tự.
- Thể tích tiêm: 20 µl.
- Nồng độ dung dịch chuẩn và thử: 0,1 mg/ml.
1.2.2.2 Phương pháp 2 [20], [23]
- Cột RP 18 (3,9 mm x 30 cm).
- Pha động: Hòa tan 2,0 g tris (hydroxymethyl) aminomethan trong
khoảng 800 ml nước, thêm vào dung dịch này 20 ml dung dịch acid sulfuric
1N, sau đó pha loãng bằng acetonitril tới 2000 ml, lắc đều.
- Thuốc thử 2,4-dinitrofluorobenzen: Dung dịch 2,4dinitrofluorobenzen
1% trong ethanol 96%.
- Tốc độ dòng: 1,2 ml/phút.
- Detector UV: 365 nm.
- 12 -
- Thể tích tiêm: 20 µl.
- Nồng độ dung dịch chuẩn và thử: Khoảng 0,22 mg/ml trong dung
dịch acid sulfuric 0,004 N.
- Các dung dịch chuẩn và thử được tạo dẫn xuất với các thuốc thử 2,4dinitrofluorobenzen và tris (hydroxymethyl) aminomethan trước khi tiêm sắc
ký.
1.2.2.3 Phương pháp 3 [15]
- Cột Purospher STARRP-18e (4 x 55 mm, 3 µm, Merck).
- Pha động: Acetonitril - nước (50:50).
- Tốc độ dòng: 1,3 ml/phút.
- Detector UV: 230 nm.
- Nồng độ dung dịch chuẩn và thử: Khoảng 5 µg/ml trong nước.
- Dung dịch chuẩn và dung dịch thử được tạo dẫn xuất với dung dịch
thuốc thử 1-naphthyl isothiocyanat trong pyridin ở 700C.
1.2.2.4 Phương pháp 4 [16]
- Cột Xterra RP - 18 (2,1 x 250 mm, 5 µm).
- Nhiệt độ cột: 30 0C.
- Pha động A: Thêm 0,7 ml dung dịch amoni hydroxyd 28 - 30 % vào 1
lít nước Milli - Q. Sử dụng dung dịch natri hydroxyd 2,5 N để chỉnh pH pha
động A đến 11,0.
- Pha động B: Acetonitril.
- Tiến hành sắc ký theo chương trình gradient dung môi như sau:
Thời gian
(phút)
Pha động A
(%)
Pha động B
(%)
0
100
0
10
0
100
- 13 -
- Tốc độ dòng: 0,2 ml/phút.
- Detector: Khối phổ.
- Thể tích tiêm: 4µl.
- Nồng độ dung dịch chuẩn và thử: Khoảng 0,35 mg/ml trong dung
dịch NaCl 0,9 %.
1.2.2.5 Phương pháp 5 [15]
- Cột Ultrasphera RP 8 (4,6 x 250 mm, 5µm).
- Pha động: Acetonitril - đệm phosphat 0,05 M pH 3,5 [62:38]
- Tốc độ dòng: 2,5 ml/phút.
- Thuốc thử tạo dẫn chất: Acid 2,4,6-trinitrobenzen sulfomic.
- Detector UV: 340 nm.
- Thể tích tiêm: 20 µl.
- Nồng độ dung dịch chuẩn và thử: Khoảng 0,02 mg/ml trong đệm
phosphat pH 7,4.
- Dung dịch chuẩn và thử được tạo dẫn xuất với thuốc thử acid
2,4,6-trinitrobenzen sulfomic ở 70 0C.
1.2.2.6. Phương pháp 6 [5]
- Cột : RP -18 brava ODS (150 x 4,6 mm,5µm)
- Detector huỳnh quang : Ex/Em= 338 nm/ 455 nm
- Tốc độ dòng: 1ml/phút
- Tốc độ thuốc thử: 0,7ml/phút
- Thể tích tiêm: 20 µm
- Pha động: Hoà tan 17,75 g natri sulfat khan ; 3,05g natri
pentansulfonat và 1ml acid acetic băng trong 1000 ml nước, lắc đều, lọc qua
màng lọc 0,45µm.
- Thuốc thử tạo dẫn xuất sau cột: Hoà tan 0,5g o-phthalaldehyd trong
100 ml methanol, thêm 1,0 ml 2-mercaptoethanol, lắc 3 phút. Thêm 1,5 ml
- 14 -
dung dịch polyoxyethylen lauryl ether 12% và 350 ml dung dịch đệm borat
pH 10,4 lắc đều.
- Dung dịch đệm borat pH 10,4: Hoà tan 24,64 g acid boric trong 900
ml nước. Điều chỉnh pH đến 10,4 bằng dung dịch NaOH 40%, thêm nước tới
vừa đủ 1000 ml, lắc đều, lọc qua màng lọc 0,45 µm (pha theo BP 2005).
1.2.2.7. Phương pháp 7 [9]
Dung dịch thử
Cân chính xác khoảng 20,0 mg tobramycin nguyên liệu cho vào bình
định mức 20,0 ml. Hòa tan và pha loãng bằng nước vừa đủ đến vạch. Lấy
chính xác 5,0 ml dung dịch trên cho vào bình định mức 20,0 ml. Thêm 0,5 ml
thuốc thử X, đem đun cách thủy ở 80 0C trong 60 phút. Thêm dung môi vừa
đủ đến vạch, lắc đều. Lọc qua màng lọc 0,45 µm.
Dung dịch chuẩn (đối chiếu)
Tiến hành tương tự như dung dịch thử nhưng thay tobramycin nguyên
liệu bằng tobramycin chuẩn (đối chiếu).
- Cột sắc ký Nucleosil C18 (250 x 4 mm, 5µm).
- Detector UV : ở = 215 nm.
- Pha động: Methanol : Đệm phosphat 0,01 M pH 3 = 20 : 80
- Thể tích tiêm: 10 µl.
- Tốc độ dòng: 0,6 ml/phút.
- Nhiệt độ phân tích: Nhiệt độ phòng thí nghiệm.
* Nhận xét: Qua các phương pháp định lượng nêu trên, chúng tôi nhận thấy:
- Định lượng bằng phương pháp vi sinh: Rẻ, đơn giản, không cần trang
thiết bị phức tạp nhưng có nhược điểm lớn là mất nhiều thời gian và kém dặc
hiệu do sự có mặt của các chất kháng vi sinh vật khác, tính chính xác không
cao.
- 15 -
- Định lượng bằng phương pháp đo độ hấp thụ UV-VIS: Có độ chính xác
cao, tiến hành đơn giản, không yêu cầu máy móc quá phức tạp, hoá chất
thông dụng và có thể áp dụng định lượng ở các cơ sở kiểm nghiệm trong cả
nước. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp là: Tính đặc hiệu chưa cao (sự
có mặt của chất khác có khả năng hấp thụ tử ngoại khả kiến như
benzalkonium clorid, một chất bảo quản hay dùng, sẽ ảnh hưởng kết quả định
lượng), hoặc phải dùng thuốc thử nhập ngoại để tạo dẫn chất.
- Định lượng bằng phương pháp HPLC :
Ưu điểm: Nói chung có tính đặc hiệu cao, tách riêng được hoạt chất.
Nhược điểm: Tiến hành phức tạp, đòi hỏi có trang thiết bị và thuốc thử đắt
tiền vì detector UV thường không dùng được mà thường phải tạo dẫn chất.
Phương pháp HPLC pha đảo với detector UV rất hay sử dụng để phân
tích các hợp chất phân cực và hấp thụ UV. Nhưng với các hợp chất hấp thụ
UV yếu như tobramycin thì thường phải tạo dẫn chất, hoặc phải sử dụng
detector loại đặc biệt đắt tiền.
Vì vậy, với các trang thiết bị sẵn có ở phòng thí nghiệm, chúng tôi đặt
vấn đề nghiên cứu xây dựng một quy trình định lượng tobramycin bằng
phương pháp HPLC đơn giản, dễ thực hiện và kinh phí thấp hơn, không sử
dụng thuốc thử tạo dẫn xuất như các phương pháp hiện nay với hi vọng có thể
đưa vào sử dụng trong công tác kiểm nghiệm - góp phần quản lý chất lượng
các sản phẩm chứa tobramycin.
1.3. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ LỎNG HIỆU NĂNG
CAO (HPLC)
1.3.1. Nguyên tắc
Phương pháp HPLC là 1 phương pháp phân tích hóa lý, dùng để tách
và định lượng các thành phần trong hỗn hợp dựa trên ái lực khác nhau giữa
các chất với 2 pha luôn tiếp xúc nhưng không hòa lẫn vào nhau: Pha tĩnh
- 16 -
(trong cột hiệu năng cao) và pha động (dung môi rửa giải). Khi dung dịch của
hỗn hợp các chất cần phân tích đưa vào cột, chúng sẽ được hấp phụ hoặc phân
bố vào pha tĩnh tùy thuộc vào bản chất của cột và của chất cần phân tích. Khi
ta bơm dung môi pha động vào cột thì tùy thuộc vào ái lực của các chất với
hai pha, chúng sẽ di chuyển qua cột với vận tốc khác nhau dẫn đến sự phân
tách.
Các chất sau khi ra khỏi cột sẽ được phát hiện bởi bộ phận phát hiện
gọi là detector và được chuyển qua bộ xử lý kết quả. Kết quả cuối cùng được
hiển thị trên màn hình hoặc đưa ra máy in [8].
1.3.2. Cơ sở lý thuyết
Quá trình phân tách trong kỹ thuật HPLC là do quá trình vận chuyển và
phân bố của các chất tan giữa 2 pha khác nhau. Khi pha động di chuyển với
một tốc độ nhất định qua cột sắc ký sẽ đẩy các chất tan bị pha tĩnh lưu giữ ra
khỏi cột. Tùy theo bản chất pha tĩnh, chất tan và pha động mà quá trình rửa
giải tách được các chất khi ra khỏi cột sắc ký. Nếu ghi quá trình tách sắc ký,
chúng ta có sắc đồ [8], [11].
1.3.3. Nguyên tắc cấu tạo hệ thống HPLC
Hệ thống HPLC đơn giản và đủ để làm việc theo kỹ thuật HPLC bao
gồm 6 bộ phận chính sau:
1.3.3.1. Hệ thống bơm
Để bơm pha động vào cột tách. Bơm này phải điều chỉnh được áp suất
(0 - 400 bar)
1.3.3.2. Bình chứa dung môi và hệ thống xử lý dung môi
Bình chứa dung môi thường bằng thủy tinh hoặc thép không gỉ. Dung
môi chạy sắc ký được lọc qua màng lọc (thường màng lọc cỡ lỗ 0,45 µm ) và
đuổi khí hòa tan.
1.3.3.3. Hệ tiêm mẫu
Để đưa mẫu phân tích vào cột.
- 17 -
Có nhiều phương pháp tiêm mẫu khác nhau, đơn giản nhất là sử dụng
một van tiêm. Trong các hệ thống sắc ký hiện đại là hệ tiêm mẫu tự động.
Mẫu thử (dạng lỏng hay dạng rắn) đều phải hoà tan trong dung môi thích hợp
rồi lọc qua màng lọc 0,45µm trước khi tiêm.
1.3.3.4. Cột sắc ký lỏng HPLC
Cột được chế tạo bằng thép đặc biệt trơ với hóa chất, chịu được với áp
suất cao đến vài trăm bar.
- Chiều dài cột: 10, 15, hoặc 25 cm; thích hợp với các tiểu phân pha tĩnh có
đường kính rất nhỏ (3, 5, 10 µm).
- Đường kính cột: 4 hoặc 4,6 mm.
Nói chung, cột HPLC có tuổi thọ khá dài nếu ta sử dụng đúng cách.
Nếu sử dụng không đúng cách tuổi thọ của cột sẽ giảm. Ví dụ dung môi có
tính chất acid mạnh hoặc base mạnh hoặc tiêm liên tiếp các mẫu sinh học hay
nguyên liệu bẩn thì tuổi thọ của cột sẽ bị giảm.
1.3.3.5. Detector trong HPLC
Là bộ phận phát hiện chất phân tích, tùy theo bản chất của chất cần
phân tích mà sử dụng detector thích hợp. Detector hay sử dụng là detector hấp
thụ UV - VIS.
Nguyên lý hoạt động của detector UV - VIS dựa trên nguyên lý hoạt
động của phương pháp đo quang phổ hấp thụ. Ngoài ra còn có detector khúc
xạ, huỳnh quang, điện hóa.
1.3.3.6. Thiết bị hiển thị kết quả
Có nhiều loại, nhưng đơn giản và phổ biến nhất là máy tự ghi các tín
hiệu dưới dạng pic [8], [14].
Sơ đồ khối hệ thống HPLC được tổng quát ở hình 1.1
Van tiêm
mẫu
Binh
chứa
pha
động
Cột
- 18 Detector
Bơm
Bộ phận tự ghi
Hình 1.1: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống HPLC
1.3.4. Các thông số đặc trưng của quá trình sắc ký
t R2
t R1
to
W 0.5-1
t' R1
W b1
W 0.5-2
W b2
t' R2
Hình 1.2: Sắc ký đồ của 2 chất và các thông số đặc trưng
Kết quả của quá trình tách các chất được detector phát hiện, phóng đại
và ghi thành sắc ký đồ với các thông số:
* tR (Thời gian lưu): thời gian kể từ khi chất phân tích được bơm vào cột cho
đến khi được phát hiện ở nồng độ cựu đại của nó.
* t0 (Thời gian chết): thời gian cần thiết để pha động chảy qua hệ thống sắc
ký.
* tR’ (Thời gian lưu thực): tR’ = tR - t0
* W0.5 : Độ rộng của pic ở nửa chiều cao.
* Wb : Độ rộng ở đáy pic.
- 19 -
Thời gian lưu là thông tin về mặt định tính của sắc đồ, nó là một hằng
số đối với một chất nhất định khi tiến hành sắc ký trong điều kiện không đổi.
1.3.4.1. Hệ số dung lượng k’
t'
k'
t
R
=
=
0
t −t
t
R
0
=
0
t
t
R
[8],[14]
−1
0
Nếu k' nhỏ thì tR cũng nhỏ và sự tách kém. Trong thực tế k' nằm trong
khoảng 2 - 5 là tốt nhất. Hai chất chỉ được tách ra khỏi nhau nếu chúng có giá
trị khác nhau. Trong phân tích thường chọn cột, pha động và các điều kiện
phân tích sao cho: 1 < k' < 8
1.3.4.2. Độ chọn lọc α (selectivity - factor)
t
k' t
α= k '2 =
1
R2
R1
− t0
(k2' > k1' )
− t0
[8], [14]
α khác 1 càng nhiều thì khả năng tách càng rõ ràng, tối ưu từ 1,5 đến 2.
1.3.4.3. Độ phân giải (resolution)
Đặc trưng cho mức độ tách hai chất ra khỏi nhau trên một điều kiện sắc
ký. Độ phân giải của 2 pic ở cạnh nhau được tính theo công thức:
R =
2
(t
R ,B
− t R ,A
wB + wA
) = 1,18 (t
R ,B
− t R ,A
)=
w 1/ 2B + w 1/ 2A
N α − 1 k 'B
4 α 1+ k 'B
[8], [14]
Độ phân giải cơ bản đạt được khi R = 1,5
1.3.4.4. Hệ số bất đối AF
Cho biết mức độ cân đối của pic sắc ký, nó được tính theo công thức:
AF =
w
[8], [14]
1 / 20
2a
Trong đó:
W1/20: là chiều rộng của pic được đo ở 1/20 chiều cao của pic
a: khoảng cách từ đường vuông góc hạ từ đỉnh pic đến mép
đường cong phía trước tại vị trí 1/20 chiều cao của pic.
Trong phép định lượng, yêu cầu: 0,9 ≤ AF ≤ 2 [1], [18], [22].
- 20 -
1.3.4.5. Số đĩa lý thuyết N
Đặc trưng cho hiệu lực cột.
t
N = 16 R
wB
2
hay
tR
N=5,54
w 1 / 2B
2
[8], [12], [22]
Nếu gọi L là chiều cao cột sắc ký, thì chiều cao của đĩa lý thuyết H
được tính bằng công thức:
H=
L
N
1.3.5. Cơ sở lý thuyết của việc lựa chọn điều kiện sắc ký
1.3.5.1. Lựa chọn cột (pha tĩnh) [12], [18]
Pha tĩnh trong HPLC là chất nhồi cột có nhiệm vụ tách một hỗn hợp có
nhiều thành phần. Nó là một chất rắn xốp có kích thước hạt rất nhỏ, đường
kính cỡ hạt từ 3 - 10 µm, diện tích bề mặt riêng từ 50 - 500 m2/g.
Yêu cầu pha tĩnh trong HPLC:
Phải trơ và bền vững trong môi trường HPLC.
Có khả năng tách một hỗn hợp chất tan nhất định.
Tính chất bề mặt ổn định.
Cân bằng động học của sự tách diễn ra nhanh và lặp lại tốt.
Cỡ hạt phải đồng nhất.
Pha tĩnh thường được chế tạo trên nền silica (SiO2), nền oxyd nhôm
(Al2O3), nền hợp chất cao phân tử (cellulose) hay trên nền mạch carbon.
Trong sắc ký hấp phụ, pha tĩnh trên nền silica có nhiều ưu điểm và sử dụng
nhiều nhất. Có thể phân loại chất nhồi cột theo gốc siloxan:
|
0
CH3
|
|
Si 0 Si R
|
|
- 21 -
0
CH3
|
* R là nhóm phân cực (ưa nước): nhóm hydroxyl (-0H) hoặc các
alkylamin (-CH2NH2), alkylnitril (-CH2CN). Loại này sử dụng làm pha tĩnh
trong sắc ký pha thuận để phân tích các chất ít hoặc không phân cực.
* R là các nhóm ít phân cực: các nhóm octyl, octadecyl, phenyl được
chế bằng cách alkyl hóa các nhóm OH trên bề mặt silica trung tính bằng các
gốc alkyl - R của mạch carbon (C2, C8, C18) hay các gốc carbon vòng
(phenyl). Do các nhóm OH thân nước được thay bằng các gốc R kỵ nước nên
bề mặt trở nên ít phân cực. Silica đã alkyl hóa được sử dụng trong sắc ký pha
đảo để phân tích các chất phân cực, ít phân cực hay sắc ký cặp ion.
1.3.5.2. Lựa chọn pha động cho HPLC [12], [18]
Pha động là dung môi để rửa giải chất phân tích ra khỏi cột sắc ký, là
yếu tố thứ hai quyết định hiệu suất tách của một hỗn hợp. Pha động có thể là
nước, dung môi hữu cơ hay hỗn hợp dung môi theo tỷ lệ nhất định.
Pha động trong HPLC ảnh hưởng tới rất nhiều thông số của quá trình
sắc ký như độ chọn lọc α, thời gian lưu tR, hiệu lực tách của cột, độ phân giải
RS , độ rộng của pic sắc ký ... Chính vì vậy việc lựa chọn pha động thích hợp
là rất quan trọng.
Yêu cầu của pha động:
Phải trơ với pha tĩnh.
Hòa tan được chất cần phân tích.
Bền vững theo thời gian.
Có độ tinh khiết cao.
Nhanh đạt cân bằng trong quá trình sắc ký.
Phù hợp với detector.
Có tính kinh tế và đảm bảo môi trường.
- 22 -
- Xem thêm -
.PDF 
42 
98 
120 
