Development of a High Performance Autosampler for Front-end UHPLC to Improve LC/MS and LC/MS/MS Analysis Efficiency

Význam tématu

Rostoucí potřeba analýzy velkého počtu vzorků při vysoké rychlosti a přesnosti v oblastech farmakokinetiky, syntézy léků či průmyslové QA/QC klade mimořádné nároky na front-end LC systémy pro LC/MS a LC/MS/MS. Vývoj výkonného autosampleru tak umožňuje výrazně zkrátit dobu analýzy, minimalizovat přenosy látek mezi vzorky (carryover) a zvýšit laboratorní propustnost.

Cíle a přehled studie

Cílem prezentace bylo představit nový autosampler SIL-30ACMP pro front-end UHPLC systému Nexera MP, který:

• umožňuje extrémně rychlou injekci (7 s),
• prací v tlakovém rozsahu až do 130 MPa,
• zajišťuje ultranízký carryover i pro silně adhezní sloučeniny,
• podporuje velký počet vzorků v mikrodestičkách i v lahvičkách.

Použitá metodika a instrumentace

Autosampler byl spojen s UHPLC systémem Nexera MP a trojčtvrtečním kvadrupólovým spektrometrem Shimadzu LCMS-8030/8040/8080 pro ultrarychlé pozitivní/negativní ionizační přepínání a vysokorychlostní skenování (15 000 u/s). Hlavní komponenty:

• SIL-30ACMP Multi-plate Autosampler (7 s injekce, 0,1–50 µL rozsah objemu),
• Nexera MP front-end UHPLC (tlak až 130 MPa),
• Shimadzu LCMS-8040 a LCMS-8080 pro citlivou kvantifikaci,
• Shim-pack XR-ODS II/III kolony 1,5 mm × 30 mm, 2,2 µm.

Hlavní výsledky a diskuse

Rychlost a propustnost:

• Cykly LC/MS/MS pro tři farmaceutické mixy o délce 14 s (7 s na injekci + chromatografie).

Kapacita vzorků:

• Až 6 mikrodestiček (96/384 MTP, DWP) nebo 1,5 mL lahviček – až 2 304 vzorků z 384-well desek nebo 324 vzorků z lahviček.

Linearity a opakovatelnost:

• Linearita R2=0,9998 v rozsahu injekcí 0,1–50 µL.
• Relativní standardní odchylka (RSD) od 0,03 % (50 µL) do 0,67 % (0,1 µL) při n=6.

Carryover:

• Carryover u kofeinu zcela zanedbatelné (0,0004 mAU) i bez oplachu.
• Pro adhezní sloučeniny jako chlorhexidin dosahováno ultranízkého carryover díky vylepšenému vícefázovému oplachu (až 4 roztoky).

Senzitivita:

• Detekce verapamilu v řádu 500 fg/mL na LCMS-8080.

Přínosy a praktické využití metody

Nový autosampler výrazně zvyšuje laboratorní kapacitu a spolehlivost front-end UHPLC pro farmaceutický výzkum a průmyslové aplikace:

• Rychlá injekce a krátké cykly analýzy zvyšují throughput až několikanásobně.
• Široký rozsah injekčních objemů umožňuje práci s miniaturizovanými metodami a stopovými koncentracemi.
• Ultranízké carryover zaručuje přesnost a reprodukovatelnost kvantifikace v dávkových analýzách.
• Otevřený přístup (open access) dovoluje současné paralelní operace více uživatelů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry dalšího rozvoje autosamplerů a front-end UHPLC systémů:

• Integrace s plně automatizovanými pracovními postupy a robotickými stanicemi.
• Implementace inteligentních algoritmů pro prediktivní údržbu a optimalizaci oplachů.
• Další miniaturizace injekčních objemů a zvýšení citlivosti detekce v rozsahu sub-femtogramů.
• Využití pro multi-omics a screeningové aplikace v biologii, metabolomice a toxikologii.

Závěr

Autosampler SIL-30ACMP v kombinaci s Nexera MP a LC/MS/MS spektrometry Shimadzu poskytuje vynikající řešení pro vysoce výkonné front-end UHPLC v analytické chemii. Díky ultrarychlé injekci, minimálnímu carryover, širokému rozsahu objemů a otevřenému designu splňuje náročné požadavky moderního výzkumu i rutinního provozu.

Reference

Takafumi Nakamura, Masatoshi Takahashi, Yusuke Osaka, Junichi Masuda, Masayuki Nishimura, William Hedgepeth, Simon Robinson. Development of a High Performance Autosampler for Front-end UHPLC to Improve LC/MS and LC/MS/MS Analysis Efficiency. HPLC 2012, Poster P-470.