Sắc ký lớp mỏng

2. Sắc ký lớp mỏng

 

Trong sắc ký lớp mỏng, pha tĩnh được trải trên 1 mặt phẳng với một đọ dày thích hợp tử 0,1 mm đến 0,2 mm và dung môi dịch chuyển qua pha tĩnh chủ yếu bằng lực mao dẫn. Pha tĩnh thông dụng nhất trong sắc ký lớp mỏng là Silica gel với cơ chế phân tách chính là hấp phụ. Tuy nhiên, cơ chế phân tách trong sắc ký lớp mỏng cũng có thể là sắc ký phân bố hoặc kết hợp cả hai, hoặc các cơ chế khác, tùy thuộc vào pha tĩnh và dung môi sử dụng. Các chất khác sử dụng làm pha tĩnh có thể là nhôm oxyd, Kieselguhr, cellulose, polyamid hay các loại Silica gel pha đảo.

Để chuẩn bị bản sắc ký phân tích, người ta trải một lớp mỏng có chiều dày 0,2 – 0,3 mm thật đều bằng tay hay bằng dụng cụ tráng sắc ký trên một tấm kính. Với bản sắc ký chế hóa, bề dày lớp tráng có thể tới 2 mm. Các chất dùng để tráng có thể là bột mịn Silica gel hoặc nhôm oxyd, Kieselguhr… Bột có thể không có thêm chất dính (dùng để tráng khô) hoặc có thể thêm chất dính (ví dụ, silicagel có trộn thêm CaSO₄) và thêm nước để tạo thành hỗn dịch (tráng ướt). Sau khi tráng ướt, bảng mỏng được để ráo và sấy hoạt hóa trước khi sử dụng. Hiện nay, có nhiều hãng sản xuất các bản sắc ký tráng sẵn trên tấm kính, nhôm hoặc nhựa, ví dụ hãng Merck của Đức, hãng Eastman, Kodak của Mỹ. Kích thước bản sắc ký có thể thay đổi tùy mục đích sử dụng, nhưng không quá 20 x 20 cm. Ngoài việc nâng cao chất lượng pha tĩnh, các hãng sản xuất có thể có những cải tiến nhất định các bản tráng sẵn để cải thiện việc phân tách như bản sắc ký vùng đậm đặc để cải thiện việc đưa mẫu lên bản mỏng.

Với sắc ký lớp mỏng, đặc biệt là sắc ký hấp phụ, có thể sử dụng nhiều hệ dung môi khác nhau. Có thể sử dụng các dung môi với độ phân cực tăng dần (xem bảng). Muốn có dung môi với giá trị trung gian không có trong bảng trên, ta dùng hỗn hợp pha với hai dung môi theo tỉ lệ thích hợp.

Có nhiều phương thức triển khai sắc ký lớp mỏng khác nhau (như dưới lên, trên xuống, nằm ngang) trong các kiểu bình sắc ký khác nhau như trong bình đứng thông thường (bình N), bình nằm ngang hay ‘bình’ hẹp đặc biệt (bình S). Tuy nhiên, thông dụng nhất vẫn là triển khai dung môi từ dưới lên trong bình sắc ký bởi tính đơn giản và dễ sử dụng của nó. Cũng như sắc ký giấy, sắc ký lớp mỏng hai chiều (trên bản có kích thước tối đa 20 x 20 cm) cũng được sử dụng.

Hằng số điện môi của một số dung môi sắc ký thông dụng

Dung môi	εo	Dung môi	εo
Ether dầu	0,01	Dichlor ethan	0,49
Hexan	0,01	Aceton	0,56
Heptan	0,01	Dioxan	0,56
Cyclo hexan	0,04	Butanol	0,56
Carbon tetrachlorid	0,18	Ethyl acetat	0,58
Ether isopropylic	0,28	Acetonitril	0,65
Toluen	0,29	Pyridin	0,71
Benzen	0,32	Dimethylsulfoxid	0,75
Ether ethylic	0,38	Alcol isopropylic	0,82
Chloroform	0,40	Alcol ethylic	0,88
Methylen chlorid	0,42	Alcol methylic	0,95

So với sắc ký giấy, thời gian triển khai đối với sắc ký lớp mỏng nhanh hơn, lượng mẫu phân tích cần ít hơn, khả năng phân tách cũng tốt hơn. Ngoài ra, có thể sử dụng các thuốc thử mạnh như acid sulfuric, nitric đậm đặc… để phát hiện các vết. Vì thế, sắc ký lớp mỏng là phương pháp được sử dụng chủ yếu hiện nay để phát hiện, theo dõi các chất trong hỗn hợp khi yêu cầu phân tích không đòi hỏi các phương pháp hiện đại hơn.

Một trong những cải tiến của sắc ký lớp mỏng là người ta giảm kích thước của hạt silica gel để tăng diện tích bề mặt riêng làm hiệu năng phân tách của pha tĩnh. Kích thước hạt Silica gel trung bình là 6 μm so với sắc ký lớp mỏng thông thường la 15 μm. Khi đó quãng đường và thời gian sắc ký có thể rút ngắn còn ½ so với sắc ký lớp mỏng thông thường mà vẫn có kết quả tách tương tự hay thậm  chí tốt hơn. Các bản sắc ký như vậy được gọi là sắc ký lớp mỏng hiệu năng cao(High performance TLC, HPTLC). Kích thước bản HPTLC thường là 5 hay 10 cm.

Đối với sắc ký lớp mỏng, diện tích và mật độ của một vết tách ra trên sắc đồ trong các điều kiện xác định thì tỷ lệ với lượng chất có trong vết đó. Vì thế, người ta có thể định lượng các chất trong hỗn hợp bằng phép đo mật độ quang so sánh với giai mẫu chuẩn được triển khai trên cùng bản sắc ký. Người ta cũng có thể cạo vùng pha tĩnh ứng với từng vết rồi giải hấp hoạt chất chứa trong đó bằng dung môi thích hợp, sau đó định lượng bằng các phương pháp thích hợp như đo huỳnh quang, đo màu hay đo độ hấp thư tử ngoại.

Để tách các hạt chất từ một hỗn hợp, người ta có thể dùng phương pháp sắc ký lớp mỏng điều chế (chế hóa) hay còn gọi là sắc ký lớp dày. Để có thể đưa nhiều mẫu hơn lên bản mỏng, bề dày lớp chất hấp phụ có thể là 0,5 – 1 mm, có thể tới 2 mm. Mẫu được đưa lên bản mỏng dưới dạng vệt dài (băng). Sau khi triển khai, định vị các băng chất tách ra bằng cách thích hợp và cạo lấy băng chất cần lấy. Phải hấp phụ bằng dung môi để thu lấy chất tinh khiết. Lặp lại trên vài bản sắc ký thì có thể thu được lượng mẫu cần thiết cho việc xác định cấu trúc.

Trong phân tích dược liệu, sắc ký lớp mỏng là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất bởi khả năng phân tách tốt, linh động, dễ thực hiện và kinh tế của nó. Sắc ký lớp mỏng được sử dụng trong phân tích thành phần của các dược liệu, định tính các chất trong dược liệu, cao chiết bằng so sánh với chất chuẩn, định tính dược liệu bằng điểm chỉ, theo dõi quá trình chiết xuất, thăm dò các điều kiện phân tích cho sắc ký cột…

Khả năng phân tích của sắc ký lớp mỏng cũng rất đa dạng, từ những chất kém phân cực tới các chất phân cực trung bình tới mạnh. Rất nhiều các nhóm hợp chất tự nhiên có giá trị trong trị liệu có thể phân tích bằng sắc ký lớp mỏng. Tuy khả năng phân tách không cao và không nhạy bằng HPLC hay GC nhưng sắc ký lớp mỏng hiện vẫn là phương pháp rất phổ biến và hữu ích trong phân tích dược liệu. Dược điển nhiều nước (Anh, Châu Âu, Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc, Việt Nam…) vẫn sử dụng rộng rãi phương pháp sắc ký lớp mỏng trong kiểm nghiệm dược liệu và các chế phẩm từ dược liệu. Có nhiều bài báo và tài liệu xuất bản về sắc ký lớp mỏng áp dụng trong kiểm nghiệm dược liệu, đặc biệt là để định tính điểm chỉ dược liệu. Trong đó, cuốn “Plant Drug Analysis – A Thin Layer Chromatography Atlas” của Wagner H. và Bladt S. (Bản tiếng Anh do nhà xuất bản Springer Verlag ấn hành năm 1996) được xem là có giá trị nhất hiện nay.