Increasing Peak Capacity Using the Agilent 1290 Infinity 2D-LC Solution

Význam tématu

V analytické chemii je schopnost rozlišit v jednom běhu co nejvíce analytů (tzv. peak capacity) klíčovým ukazatelem kvality separace složitých vzorků. Klasické jednorozměrné gradientní HPLC i jeho rychlejší varianta UHPLC dosahují limitů v čase analýzy a rozlišení. Dvourozměrná chromatografie (LC×LC) významně rozšiřuje dosah dosažitelné kapacity a snižuje riziko přesahů štěrbin, což je zásadní při analýze komplexních matic v environmentálních, farmaceutických a potravinářských aplikacích.

Cíle a přehled studie

Studie porovnává efektivní peak capacity jednorozměrného HPLC (3,5 μm částice), UHPLC (1,8 μm částice) a dvourozměrného LC×LC s využitím Agilent 1290 Infinity 2D-LC řešení. Pro test použili směs 69 analytů rozdělených do čtyř subsměsí (polyaromatické uhlovodíky, pesticidy, ftaláty, fenony) a hodnotili skutečné zvýšení rozlišovací schopnosti při zachování analýzy do 60 minut.

Použitá instrumentace

• Agilent 1290 Infinity Binary Pump (G4220A) – první dimenze
• Agilent 1290 Infinity Binary Pump (G4220A) – druhá dimenze
• Agilent 1290 Infinity Autosampler (G4226A)
• Agilent 1290 Infinity Thermostat (G1330A)
• Agilent 1290 Infinity Thermostatted Column Compartment (G1316C)
• Agilent 1290 Infinity Diode Array Detector (G4212A)
• Agilent 1290 Infinity Valve Drive (G1170A)
• Agilent 2-position/4-port duo-valve for 2D-LC (G4236A)
• Software: Agilent OpenLAB CDS ChemStation Edition C.01.07 s 1290 Infinity 2D-LC A.01.02; GC Image LC×LC Edition

Použitá metodika

Vzorek: celkem 69 analytů v aketonitrilových subsměsích obsahujících PAH, pesticidy, ftaláty a fenony. Jednorozměrné separace proběhly na kolonách ZORBAX RRHD Bonus-RP (2,1×150 mm, 3,5 μm a 1,8 μm) při různých průtocích (100–450 μL/min) s gradientem 30–100 % organické složky během 60 min. Pro LC×LC byla první dimenze stejná UHPLC kolona (1,8 μm, 0,1 mL/min), druhá dimenze ZORBAX Eclipse Plus C18 RRHD (3,0×50 mm, 1,8 μm) s modulací 0,5 min pomocí dvou 60 μL smyček. Druhý gradient byl během běhu posouván pro lepší pokrytí separačního prostoru.

Hlavní výsledky a diskuse

Jednorozměrné HPLC dosáhlo peak capacity 177–212, UHPLC 258–305 v závislosti na průtoku. LC×LC metodou bylo dosaženo efektivní peak capacity ~800 (teoreticky až 4 330), což znamená 3–4-násobné zvýšení oproti jednorozměrným režimům. Omezení vyplývá z částečné korelace obou rozměrů (přibližně 75 % pokrytí) a z nedostatečného vzorkování prvního rozměru (undersampling), výrazně ovlivňujícího výslednou kapacitu.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazně vyšší rozlišovací schopnost v analýze komplexních mixů
• Snížení pravděpodobnosti přesahů analytů a falešných signálů
• Vhodné řešení pro environmentální monitoring, farmaceutické analýzy a QA/QC v potravinářství

Budoucí trendy a možnosti využití

• Optimalizace rychlosti modulace a gradientních profilů pro vyšší vzorkovací frekvenci
• Implementace jiných separačních principů (HILIC, výměnná chromatografie) pro lepší ortogonalitu
• Integrace s hmotnostní spektrometrií a pokročilou datovou analýzou pro identifikaci stopových látek
• Vývoj software pro automatické odhadování peak capacity a přizpůsobení parametrů v reálném čase

Závěr

Agilent 1290 Infinity 2D-LC kombinující UHPLC prvního rozměru a rychlou druhou dimenzi umožňuje významně zvýšit peak capacity až na trojnásobek až čtyřnásobek jednorozměrných metod při zachování analýzy do jedné hodiny. To otevírá nové možnosti pro separaci velmi složitých vzorků a snižuje riziko nepřesností v kvalitativní a kvantitativní analýze.

Reference

1. Giddings JC. Maximum number of components resolvable by gel filtration and other elution chromatographic methods. Anal Chem. 1967;39:1027–1028.
2. Davis JM, Giddings JC. Statistical theory of component overlap in multicomponent chromatograms. Anal Chem. 1983;55:418–424.
3. Sandra P, Vanhoenacker G. Elevated temperature–extended column length conventional liquid chromatography to increase peak capacity for the analysis of tryptic digests. J Sep Sci. 2007;30:241–244.
4. Vanhoenacker G, et al. Tryptic digest analysis using the Agilent 1290 Infinity LC System. Agilent Technologies Application Note 5990-4031EN, 2009.
5. Giddings JC. Concepts and comparisons in multidimensional separation. J High Resol Chromatogr. 1987;10:319–323.
6. Francois I, Sandra K, Sandra P. Comprehensive liquid chromatography: fundamental aspects and practical considerations – a review. Anal Chim Acta. 2009;64:14–31.
7. Blumberg LM. Multidimensional gas chromatography: theoretical considerations. In: Mondello L, editor. Comprehensive chromatography in combination with mass spectrometry. John Wiley & Sons; 2011. p.13–63.
8. Carr PW, Stoll DR. Principles, Practical Implementation and Applications of Two-Dimensional Liquid Chromatography. Agilent Technologies Primer 5991-2359EN, 2015.
9. Liu Z, Patterson D, Lee M. Geometric approach to factor analysis for the estimation of orthogonality and practical peak capacity in comprehensive two-dimensional separations. Anal Chem. 1995;67:3840–3845.
10. Agilent Technologies. Performance evaluation of the Agilent 1290 Infinity 2D-LC Solution for comprehensive two-dimensional liquid chromatography. Technical Overview 5991-0138EN, 2012.
11. Li X, Stoll DR, Carr PW. Equation for peak capacity estimation in two-dimensional liquid chromatography. Anal Chem. 2009;81:845–850.