Tenda Colonna flusso: ottimizzazione dell'efficienza e della sensibilità

Riepilogo

Here, we present a protocol for the operation and optimization of Active Flow Technology (AFT) column in Curtain flow (CF) mode for enhanced separation performance.

Abstract

Active Flow Technology (AFT) is a form of column technology that increases the separation performance of a HPLC column through the use of a specially purpose built multiport end-fitting(s). Curtain Flow (CF) columns belong to the AFT suite of columns, specifically the CF column is designed so that the sample is injected into the radial central region of the bed and a curtain flow of mobile phase surrounding the injection of solute prevents the radial dispersion of the sample to the wall. The column functions as an 'infinite diameter' column. The purpose of the design is to overcome the radial heterogeneity of the column bed, and at the same time maximize the sample load into the radial central region of the column bed, which serves to increase detection sensitivity. The protocol described herein outlines the system and CF column set up and the tuning process for an optimized infinite diameter 'virtual' column.

Introduzione

Negli ultimi anni la tecnologia colonna per cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) è progredita notevolmente; capacità di picco sono aumentate considerevolmente soprattutto grazie all'impiego di dimensioni delle particelle più piccole e le particelle core shell più efficienti. Poiché separazioni sono generalmente più efficienti, un flusso-on effetto è stato un aumento della sensibilità poiché picchi sono ora nitide e quindi più alto ^1-8.

Tuttavia, bed radiale eterogeneità è ancora un fattore limitante nella esecuzione di tutte le colonne, ma questa non è una nuova storia dal cromatografi sanno da molti anni. Letti colonna sono eterogenei sia nella direzione radiale ^9-12, e lungo la colonna sull'asse ^10,12-15. Il muro-effetto in particolare è un importante contributo alla perdita di prestazioni ^7,16-18 separazione. Shalliker e Ritchie ⁷ Recensioni recenti su aspetti di base della colonna eterogeneità e quindi questo non devono essere discussed qui ulteriormente. Anche se Basti dire, che la variazione nella colonna densità di imballaggio letto e gli effetti di parete portano ad una distorsione della spina soluto, in modo tale che le bande eluiscano attraverso la colonna di spine che somigliano parzialmente riempito zuppa di bocce invece di sottili dischi pieni piatto ⁷ che sono di solito raffigurato nei testi di insegnamento di base. Quando gli esperimenti sono stati effettuati in modo tale che la migrazione soluto attraverso il letto potrebbe essere visualizzato i profili dei plug all'interno della colonna erano in parte cava e la sezione tailing della band è in gran parte la componente parete della spina campione. Il risultato finale è che ci vogliono molti più piatti di separare questi tappi 'parzialmente vuoti' di quanto sarebbe richiesto se i dischi erano solide e piatte ^12,14,17. Per superare la band ampliando le questioni connesse con effetti a muro e la variazione di densità di imballaggio radiale, una nuova forma di tecnologia colonna nota come tecnologia di flusso attivo (AFT) è stato progettato ^7,19. Lo scopo di questo progetto eraper eliminare effetti di parete attraverso la separazione fisica di eluizione del solvente lungo la regione di parete, da quella della fase mobile eluendo nella regione centrale radiale della colonna ^19. Ci sono due tipi principali di colonne AFT; Parallel segmentato flusso (FPF) colonne e cortina di flusso (CF) colonne ^7. Dal momento che questo protocollo è volto a l'uso e l'ottimizzazione delle colonne CF, colonne PSF non saranno ulteriormente discussi.

Tenda di flusso (CF)

Tenda flusso (CF) formati di colonna utilizzano finali raccordi AFT sia a ingresso e l'uscita della colonna. AFT finali raccordi sono costituiti da un fritta anulare situato all'interno di un raccordo multiporta. La fritta è composto da tre parti: una porzione centrale radiale porosa che è allineato con la porta centrale della fine raccordo, una porzione esterna porosa che è allineata con la porta periferica (s) del raccordo terminale, e un anello impermeabile che separa le due porzioni porose impedendo qualsiasi croceFUORI-USCITA tra le regioni centrali radiali ed esterne della fritta ^19. La Figura 1 illustra il disegno della fritta AFT e la figura 2 illustra il formato di colonna CF. In questa modalità di funzionamento (CF) il campione viene iniettato nel porto centrale radiale del raccordo di ingresso, mentre la fase mobile aggiuntiva viene introdotto attraverso la porta periferica di entrata al 'tenda' la migrazione dei soluti attraverso la regione centrale radiale colonna. Quindi il campione entra nel letto nella regione centrale radiale della colonna con la regione esterna della colonna con fase mobile fecero che attraversarla. Studi hanno dimostrato che un rapporto volumetrico portata di circa 40:60 (centrale: porta periferica) di entrata fine-montaggio di una colonna 4,6 millimetri di diametro interno (ID) è ^6,7,16 ottimale. L'uscita AFT della colonna CF permette la regolazione del flusso centrale e periferica al loro porzione relativa e può essere variata a quasi qualsiasi rati desideratoo attraverso la gestione della pressione. L'ottimizzazione di una colonna CF può migliorare significativamente diversi aspetti funzionali della tecnologia delle colonne, come l'efficienza di separazione o la sensibilità di rilevazione. In questo modo si stabilisce un 'muro-less', 'infinita di diametro' o colonna 'virtuale' ^6,10,18,20. Lo scopo di colonne CF è quello di gestire attivamente la migrazione del campione attraverso la colonna per evitare che il campione di raggiungere la regione di parete. Pertanto, la concentrazione del soluto all'uscita al rivelatore è ingrandita, aumentando la sensibilità di circa 2,5 volte maggiore rispetto al formato colonna convenzionale utilizzando ultravioletta (UV) di rilevamento ^16, e ancora maggiore quando si utilizza la massa di rilevamento ⁶ spettrale.

colonne CF sono ideali per i campioni a bassa concentrazione, dal momento che la sensibilità di rilevazione è aumentata. Inoltre, sono ideali quando accoppiato alla portata rivelatori limitate, come lo spettrometro di massa (MS) ^6. un AColonna FT in un formato id 4,6 millimetri, per esempio può essere sintonizzata per fornire lo stesso volume di solvente ad un rivelatore come colonna formato id norma 2.1 mm se azionati alla stessa velocità lineare, regolando uscendo flusso centrale al 21%. Allo stesso modo la colonna AFT potrebbe anche essere sintonizzato per fornire lo stesso carico di volume ad un rivelatore come colonna id 3,0 mm, con regolando uscendo flusso centrale 43%. In realtà qualsiasi formato colonna 'virtuale' potrebbe essere prodotta per soddisfare l'esigenza analitica ^6,18,22. Utilizzando questi terminali raccordi appositamente progettati in entrata e l'uscita assicura che un vero colonna parete inferiore è stabilito.

Ci sono due modi per configurare il sistema di erogazione del solvente alle porte centrali e periferiche di ingresso:. Sistema split-flusso ⁶ e due ^6,7 sistema a pompa di figura 3 illustra ognuno di questi sistemi CF set up.

Sistema split-flow

iona split system-flow (Figura 3A) la portata della pompa che porta all'iniettore è diviso pre-iniezione utilizzando un morto nullo T-piece volumi, dove un flusso flusso della fase mobile è collegata all'iniettore, che viene poi collegata al porto centrale della bocca di fine-montaggio della colonna. La seconda corrente di flusso della fase mobile by-passa l'iniettore ed è collegato alla porta periferica sul all'ingresso della colonna. Durante il frazionamento del flusso, la percentuale corrente di flusso viene regolato a 40:60 (centro: periferica) prima che le linee sono collegate alla colonna, cioè, da iniettore a centrare e pompa di periferiche.

Sistema a due pompe

La colonna CF richiede due correnti di flusso alla entrata fine montaggio della colonna. A seconda del tipo di autocampionatore / dell'iniettore dello strumento HPLC, a flusso separato istituire potrebbe non essere possibile, e così CF può quindi essere raggiunto attraverso 2 pompe (Figura 3B ²¹⁾. Ogni pompa è allocata e collegata sia alla porta centrale o periferico e la portata viene impostato a rappresentare il 40% del flusso per la porta centrale e il 60% per la porta periferica. Ad esempio, se la portata totale è 1,0 ml min ^-1, la portata della pompa centrale è impostata a 0,4 ml min ^-1 e la pompa periferico è impostato a 0,6 ml min ^-1.

La scelta di quale modalità di funzionamento dipende in larga misura la strumentazione HPLC e modalità cromatografica di funzionamento. Ad esempio, in alcuni autocampionatore una variazione della pressione tra la posizione di carico del campione e il campione iniettare posizione può verificarsi interrompendo il rapporto di divisione del flusso e quindi in questo caso una doppia pompa istituito sarebbe consigliato per prestazioni ottimali CF. Indipendentemente dal sistema di erogazione del solvente configurazione scelta per l'ingresso della colonna CF, l'ottimizzazione presa CF rimane la stessa. Il porto centrale all'uscita della colonna CF è collegata al rivelatore ultravioletto-visibile (UV-Vis) con il smaltimore di volume possibile di tubo per minimizzare gli effetti di post-colonna volume morto. Poiché, colonne CF emulano colonne diametro ridotto, volume morto tra l'uscita della colonna ed il rivelatore è dannosa per le prestazioni di separazione della colonna CF. È fondamentale per garantire la più piccola quantità di volume del tubo tra il porto centrale e il rivelatore UV-Vis per minimizzare gli effetti di volume morto come banda allargamento, perdita di efficienza e sensibilità. Quindi, è consigliato l'uso di stretta tubo di diametro (0,1 mm di diametro) per consentire facilmente le regolazioni di pressione senza aggiungere volume morto inadeguato. Il tubo è anche collegato alla porta periferiche e diretto da perdere. Dopo l'uscita della colonna CF, il rapporto di segmentazione può essere regolato a qualsiasi rapporto che si adatta allo scopo dell'analista. Quando si utilizza un CF id 4,6 millimetri, per esempio, è spesso conveniente per impostare il rapporto sia come 43:57 o 21:79 (al centro: periferica) per emulare una colonna id 'virtuale' 3,0 millimetri o colonna id 2,1 millimetri,rispettosamente. In questo modo le prestazioni di separazione è facilmente panca-marcato. Il rapporto di segmentazione viene misurata pesando la quantità di portata in uscita dal rivelatore collegato alla porta centrale e portata in uscita la porta periferica per un periodo di tempo. Il flusso percentuale attraverso ciascuna porta può quindi essere determinata e il rapporto può essere regolata modificando la lunghezza del tubo collegato o usando tubo che ha un diametro interno diverso (id).

i dettagli Questo protocollo video le procedure di funzionamento e l'ottimizzazione di una colonna CF per prestazioni cromatografiche.

Protocollo

Attenzione: Si prega di fare riferimento alle schede di sicurezza dei materiali (MSDS) per tutti i materiali e reagenti prima dell'uso (ad esempio, scheda di sicurezza per il metanolo). Garantire l'uso di tutte le pratiche di sicurezza appropriate durante la manipolazione di solventi e ad alte prestazioni cromatografia liquida eluente (HPLC). Garantire un uso appropriato di controlli tecnici di HPLC, analitica equilibrio e rilevatore di strumentazione, e garantire l'uso di dispositivi di protezione individuale (occhiali, guanti, camice, pantaloni a figura intera, e scarpe chiuse).

Nota: Questo protocollo contiene le istruzioni su come utilizzare una colonna CF su un sistema HPLC accoppiato con un rivelatore UV-Vis. Il protocollo è stato scritto assumendo che il lettore abbia una conoscenza di base ed esperienza in cromatografia.

1. Configurazione dello strumento HPLC

Nota: Questa sezione può essere modificato in base alle esigenze degli analisti, vale a dire, la scelta dei solventi, rilevatore di lunghezza d'onda e velocità di flusso cheappropriate per il campione di interesse.

1. Preparazione dello strumento HPLC con acqua ultrapura 100% (esempio acqua Milli-Q) per la linea A e 100% di metanolo per la linea B come fase mobile e spurgare le pompe secondo il requisito produttore.
2. Impostare il rivelatore UV-Vis a 254 nm.
3. Scegliere una modalità split flusso pre-iniezione di set-up, o una doppia portata della pompa di set-up. Per la modalità split-flow passare al punto 2, per la modalità dual pompa passare alla Fase 3.

2. Installazione del sistema Split-flow

1. Scollegare la linea della pompa dalla valvola dell'iniettore della auto-campionatore.
2. Collegare un raccordo a T alla linea pompa.
3. Fissare un pezzo a 15 cm da 0,13 millimetri tubi id a ogni porta della T-pezzo.
4. Collegate un tubo dal raccordo a T per iniettore valvola di auto-campionatore.
5. Impostare la pompa 1,0 ml min ^-1.
6. Prima di collegare le linee pompa all'ingresso della colonna CF, ottimizzare il rapporto della segmentazione del flusso al 40%: 6 0% (linea centrale: linea periferica) come segue al punto 2.7.
7. Messa a punto del rapporto di entrata CF sul sistema split-flow
   1. Misurare la massa dei due recipienti di raccolta vuoti utilizzando una bilancia analitica ed etichettare un recipiente di raccolta centrale e l'altra periferica (una per la linea dal autocampionatore per centrare porta e uno per la linea dal T-pezzo porta periferica) .
   2. Per 1,0 min, raccogliere la fase mobile esce dalla linea proveniente dall'iniettore (al punto che verrà collegato alla colonna) nel recipiente di raccolta, la cui massa è stata misurata in 2.7.1.
   3. Pesare nuovamente il serbatoio di raccolta sulla bilancia analitica e determinare la massa di fase mobile raccolti.
   4. Ripetere i passaggi 2.7.2 al 2.7.3 per l'eluente uscita dalla linea dalla T-pezzo che deve essere collegato alla porta periferiche.
   5. Determinare la percentuale di flusso (ml min ^-1) da ciascuna linea di flusso secondo le seguenti equazioni:
      1 "src =" / files / ftp_upload / 53471 / 53471eq1.jpg "/>
   6. Regolare il rapporto di flusso al 40%: 60% (± 2%) (la linea da iniettore a porta centrale: la linea di T-pezzo porta periferica). Se la linea dall'iniettore alla percentuale flusso porto centrale è superiore al 40%, aumenta la caduta di pressione diminuendo il diametro interno del tubo, o aumentando la sua lunghezza. Se la linea dall'iniettore alla percentuale flusso porta centrale è inferiore al 40%, aumentare il diametro interno del tubo o diminuire la lunghezza del tubo.
   7. Una volta che i rapporti di flusso sono sintonizzati girare la pompa a flusso fuori.
   8. Collegare la linea dall'iniettore alla porta centrale del ingresso della colonna e la linea dal pezzo a T alla porta periferica del ingresso della colonna.
   9. Lentamente rampa la portata di 1,0 ml min ^-1 a 100% linea B.
   10. Equilibrare la colonna (4,6 mm Lunghezza id x 100 mm), consentendo100% di metanolo (linea B) fase mobile di fluire attraverso la colonna a 1,0 ml min ^-1 per 10 min. Questo tempo è scalato in base alle dimensioni delle altre colonne l'utente può impiegare.
   11. Per la messa a punto della presa CF passare al punto 4. 'Ottimizzazione del flusso in uscita CF'.

Setup 3. Sistema Dual Pump

1. Collegare la pompa del sistema HPLC all'iniettore e quindi collegare la linea dall'iniettore alla porta di entrata centrale della colonna.
2. Collegare la pompa aggiuntiva direttamente alla porta periferica all'ingresso della colonna. Si noti che questa seconda pompa by-passa l'iniettore.
3. Rampa la portata della pompa dell'impianto collegato alla porta centrale per 0,4 ml min ^-1 (rappresentante il 40% della portata totale di 1,0 ml min ^-1) al 100% di metanolo (linea B).
4. Allo stesso tempo, come Fase 3.3, rampa la portata della pompa periferica 0,6 ml min ^-1 (rappresentante il 60% della portata totale1,0 ml min ^-1) al 100% di metanolo (linea B).
5. Equilibrare la colonna (4.6 mm Lunghezza id x 100 mm), consentendo 100% metanolo (linea B) fase mobile a fluire attraverso la colonna a 1,0 ml min ^-1 per 10 min. Questo tempo è scalato in base alle dimensioni delle altre colonne l'utente può impiegare.
6. Per la messa a punto della presa CF passare al punto 4. 'Ottimizzazione del flusso in uscita CF'.

4. Ottimizzazione di CF Mandata

1. Collegare la porta di uscita centrale per il rivelatore UV-Vis con un pezzo a 15 cm da 0,13 millimetri tubi id.
2. Collegare un pezzo 15 cm da 0,13 millimetri tubo id alla porta di uscita periferica della colonna CF.
3. Pesare la massa di due navi insieme vuoto sulla bilancia analitica ed etichettare una nave centrale e l'altra periferica.
4. Per 1,0 min, raccogliere la fase mobile in uscita dal rivelatore (flusso centrale) UV-Vis nell'etichetta recipiente di raccolta centrale, la cui massa è stata misurata in 4.2.
5. Pesare nuovamente il serbatoio di raccolta contenente l'eluente raccolta sulla bilancia analitica e determinare la massa di fase mobile raccolti.
6. Ripetere i punti 4.4 a 4.5 per l'eluente uscita dalla linea dalla porta di uscita periferica.
7. Determinare la percentuale di flusso da ciascuna linea di flusso secondo le seguenti equazioni:
   
8. Regolare il rapporto portata al 21%: 79% (± 2%) (flusso di uscita centrale da UV-Vis: flusso di uscita periferica dalla linea). Se la percentuale di flusso centrale dal UV-Vis è superiore a 21%, aumenta la caduta di pressione diminuendo il diametro interno del tubo collegato al l'uscita del rivelatore UV-Vis, o aumentando la sua lunghezza. Se la percentuale di flusso centrale dal UV-Vis è inferiore a 21%, aumentare il diametro interno del tubo collegato al l'uscita del rivelatore UV-Vis, o diminuire la lunghezza del tubo. Ogni volta che la lunghezza del tubo è stata modificata, ripeterepassi 4,3-4,7.
   Nota: La colonna CF in modalità id 'virtuale' 2,1 millimetri è pronto per l'analisi.

Risultati

Colonne AFT sono stati sviluppati usando un disegno fritta specializzata (Figura 1) nella colonna multiporta finali raccordi per superare il letto eterogeneità colonna e migliorare le prestazioni di separazione. Uno studio interlaboratorio sul rendimento di separazione di colonne cromatografiche CF (Figura 2) è stata effettuata con un sistema a doppia pompa costituito (figura 3B), come descritto nella sezione 3 di questo protocollo

Discussione

Questo studio ha coinvolto l'analisi interlaboratorio di CF colonne cromatografiche per verificare la prestazione analitica in termini di efficienza e sensibilità. La colonna CF è stato istituito con un doppio sistema di pompaggio, come descritto nella sezione '3. due pompe impostato 'per ottenere un rapporto di flusso di 40:60 (centro: periferica) in ingresso della colonna CF. Il 40:60 (centro: periferica) Rapporto flusso è stato ottenuto impostando la portata di ogni pompa al valore che rappresenta il 4...

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
HPLC instrument
Additional Pump			Required if 2 pump CF system set up is to be used.
Curtain Flow HPLC column	Thermo Fisher Scientific	Not Defined	Soon to be commercialized
Methanol	Any brand		HPLC Grade
PEEK tubing	Any brand		Various lengths and i.d.
PEEK tube cutter	Any brand
Analytical Scale Balance	Any brand
Stop watch	Any brand
Eluent collection vessels	Any brand		1-2 ml sample vials can be used as eluent collection vessels
T-piece	Any brand