تعتبر تقنيات الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC) والكروماتوغرافيا السائلة فائقة الأداء (UPLC) من أكثر التقنيات المستخدمة في تحليلات المركبات الكيميائية، لكنهما يختلفان من حيث الأداء والتصميم.
يُقدّم الجدول التالي مقارنة تفصيلية واضحة بينهما، استنادًا إلى التصميم والخصائص التشغيلية والتطبيقية.
| العنصر | HPLC (الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء) | UPLC (الكروماتوغرافيا السائلة فائقة الأداء) |
|---|---|---|
| ضغط التشغيل | حتى 6000 psi | حتى 15000 psi أو أكثر |
| حجم الجسيمات في العمود | 3 إلى 5 ميكرومتر | 1.7 ميكرومتر أو أقل |
| زمن التحليل | طويل نسبيًا | قصير جدًا |
| كفاءة الفصل | جيدة | عالية جدًا (قمم حادة) |
| التحمل الميكانيكي | مقبول | مرتفع (يتطلب مواد خاصة) |
| مقاومة التآكل الكيميائي | متوسطة | مرتفعة جدًا |
| التكلفة | أقل | أعلى |
| احتياجات الصيانة | منخفضة إلى متوسطة | مرتفعة (تتطلب متابعة دورية) |
| المرونة في اختيار الأعمدة | أعلى (مجموعة أوسع من الأعمدة) | أقل (محدودة نوعًا ما بسبب الضغط العالي) |
1. الفروق في التصميم
تتمثل الفروق الجوهرية في التصميم بين HPLC وUPLC في:
- حجم الجسيمات في الأعمدة: الأعمدة في UPLC تحتوي على جسيمات صغيرة جدًا (1.7 ميكرومتر أو أقل)، بينما تستخدم HPLC جسيمات أكبر (3-5 ميكرومتر).
- الضغط: أجهزة UPLC تتحمل ضغوطًا أعلى (حتى 15,000 psi) مقارنة بـ HPLC الذي يعمل عند حدود ضغط أقل (حتى 6000 psi).
- المواد التصنيعية: تتطلب أجهزة UPLC مواد أكثر قوة في تصنيع الأعمدة والمكونات الأخرى لتمكينها من تحمل الضغط العالي.
2. كفاءة الفصل
تتميز UPLC بـ:
- أداء أفضل في الفصل: نظرًا لاستخدام الأعمدة ذات الجسيمات الصغيرة، تستطيع UPLC تحقيق فترات فصل أقصر مع قمم أكثر حدة، مما يزيد من دقة التحليل.
- زيادة الكفاءة: بفضل الجسيمات الصغيرة، يتم تحسين الفصل بشكل كبير مقارنة بـ HPLC.
3. السرعة
أحد أكبر الفروق بين HPLC وUPLC هو السرعة:
- تستغرق UPLC وقتًا أقل بشكل كبير لإتمام عملية الفصل مقارنة بـ HPLC.
- نتيجة لاستخدام ضغط أعلى وجسيمات أصغر، يمكن لـ UPLC إتمام الفصل في دقائق معدودة مقارنة بـ HPLC الذي يستغرق وقتًا أطول.
4. مقاومة التآكل
مقاومة التآكل الكيميائي تلعب دورًا كبيرًا في كلا الجهازين:
- HPLC: يتم استخدام مواد مقاومة للتآكل ولكن ليست متطورة كما في UPLC.
- UPLC: تتطلب مواد تصنيعية أكثر مقاومة للتآكل، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ المتطور أو السبائك الخاصة، بسبب الضغط العالي المستخدم في الجهاز.
5. التكلفة والصيانة
بسبب التقنية المتطورة والضغط العالي، تأتي أجهزة UPLC مع تكلفة أعلى وصيانة أكثر تعقيدًا مقارنة بـ HPLC:
- تكلفة الأجهزة أعلى بسبب المواد المتقدمة والتكنولوجيا المستخدمة.
- تتطلب أجهزة UPLC صيانة دورية دقيقة لضمان الأداء الأمثل.
6. مقارنة الأداء
بناءً على الدراسات التي أجراها بعض الباحثين في فصل المركبات العضوية، فإن الأداء يظهر تميزًا لـ UPLC في:
- تحقيق دقة أعلى في الفحص.
- فصل المركبات بسرعة أكبر مما يؤدي إلى زيادة الإنتاجية في المعامل.
| عنصر المقارنة | المركب | HPLC | UPLC |
|---|---|---|---|
| زمن الاحتفاظ | الميتفورمين | 7.69 دقيقة | 2.56 دقيقة |
| الرانيتيدين | 7.83 دقيقة | 2.61 دقيقة | |
| المدة الكلية للتحليل | 13.00 دقيقة | 4.00 دقيقة | |
توضح البيانات في الجدول أعلاه تفوق UPLC على HPLC في:
- مدة التحليل وزمن الاحتفاظ: حيث أن الفرق في مدة التحليل الكلية يساوي: /[13 - 4 = 9/] أي تم الانتهاء من الفصل في الجهاز الأول بفارق 9 دقائق عن الثاني.
- وضوح القمم: الشكل أدناه يبين حدة القمم في UPLC، في حين أنها متداخلة في HPLC.
خلاصة المقارنة
يتضح من المقارنة بين تقنيتي HPLC وUPLC أن لكلٍ منهما مميزاته وخصائصه التي تجعله مناسبًا لظروف تحليلية معينة. ومع أن HPLC لا تزال تقنية فعّالة وواسعة الاستخدام بفضل مرونتها وانخفاض تكلفتها، فإن UPLC تبرز بوضوح عندما يتعلق الأمر بالسرعة، والكفاءة العالية للفصل، ودقة النتائج، مما يجعلها الخيار الأمثل في البيئات التي تتطلب تحليلات دقيقة وسريعة.
ومع ذلك، فإن الاعتماد على UPLC يتطلب استعدادًا لتحمل التكاليف الأعلى والصيانة الدقيقة، إلى جانب استخدام أعمدة وأجهزة قادرة على مقاومة الضغط العالي. في النهاية، يبقى اختيار التقنية الأنسب مرهونًا بطبيعة العينة، والاحتياجات البحثية أو الصناعية، والموارد المتاحة في المختبر.
المراجع
- de la Guardia, M., & Armenta, S. (2011). Downsizing the methods. In M. de la Guardia & S. Armenta (Eds.), *Comprehensive Analytical Chemistry* (Vol. 57, pp. 157–184). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-53709-6.00007-0
- Young, M. S., & Summers, M. (2014). Polar basic drugs in environmental samples: Improved analysis using a new high-efficiency UPLC column for HILIC. Waters Corporation. https://www.waters.com/nextgen/tr/en/library/application-notes/2014/polar-basic-drugs-in-environmental-samples-improved-analysis-using-a-new-high-efficiency-uplc-column-for-hilic.html
