MULTI-DIMENSIONAL CHROMATOGRAPHY COMPENDIUM - TRAP AND ELUTE VS AT-COLUMN DILUTION

Význam tématu

Hyphenované chromatografické systémy představují klíčový nástroj pro řešení složitých analytických úloh díky kombinaci vysoké separační kapacity více dimenzí.
Možnost injekce velkých objemů vzorku (až 1 mL) bez nutnosti výměny rozpouštědla zjednodušuje přípravu složitých matric a zlepšuje citlivost analýzy.
Trap-and-elute a at-column dilution jsou moderní přístupy k zajištění optimálního zaostření píků a minimalizaci efek­tu průniku či dělení píků během přenosu složek z první do druhé dimenze.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo porovnat klasický režim trap-and-elute s režimem at-column dilution při analýze vodných i organických extraktů.
Auto­matizované hyphenované konfigurace umožňují snadné přepínání mezi režimy a optimalizaci podmínek pro různé matricové složení.
Studie demonstrovala vliv procenta organického rozpouštědla v načítací fázi na tvar píků a signál analy­tů.

Použitá metodika a instrumentace

Popis systému:

• Dvourozměrná kapalinová chromatografie (2D-LC) s první (D1) a druhou (D2) kolonou.
• Trap kolona (D1) s velkými částicemi (>10 µm) pro zachycení analy­tů.
• Vysokoresoluční kolona (D2) pro analytické dělení.
• Přepínací ventil pro režimy load/elute.
• Načítací a eluční pumpy pro řízené nasávání vzorku a eluci.
• Trojcestný mixer (ACD) pro realizaci at-column dilution.
• Detektor hmotnostního spektrometru (MS) na výstupu druhé dimenze.

Hlavní výsledky a diskuse

Porovnání trap-and-elute (1 stream loading):

• Vodný vzorek: symetrické Gaussian pík­y bez štěpení.
• Organické extrakty (acetonitril, methanol, acetone): výrazné štěpení píků, zvětšená šířka a slabší signál u některých analy­tů.

Optimalizace pomocí at-column dilution (2 respektive 3 pumpy):

• Regulace poměru organiky na 2–5 % zajišťuje vysoké kʼ a ostré zaostření píků.
• 3-pumpová konfigurace umožňuje vyšší ředicí poměr a lepší tvar píků zejména u vzorků v acetonu.
• Signál analy­tů v organických extraktech výrazně roste (5–10×) oproti nepřefiltrovanému loadingu.

Diskuse ukázala, že at-column dilution rozšiřuje použití hyphenovaných systémů i na organické matrice bez ztráty rozlišení.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Analýzu vodných i organických extraktů bez předchozí výměny rozpouštědla.
• Automatizovanou rutinní provozuschopnost a zkrácení doby přípravy vzorku.
• Zvýšení citlivosti a reprodukovatelnosti díky optimálnímu ředění a zaostření píků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření modulárních 2D-LC systémů s pokročilou softwarovou kontrolou a strojovým učením pro automatickou volbu optimálních ředicích poměrů.
Další vývoj míří k miniaturizaci hydrodynamických obvodů, integraci hrotových nástřiků a kombinacím s ultrarychlými kolonnami pro zvýšení vzorkové průchodnosti.

Závěr

Studie prokázala, že at-column dilution představuje efektivní doplněk k trap-and-elute režimu, který umožňuje variabilní manipulaci s matricemi vzorků přičemž zachovává vysokou kvalitu separace a citlivost detekce.
Implementace vhodné pumpové konfigurace (2 vs. 3 pumpy) umožňuje flexibilní přizpůsobení pracovnímu postupu v QA/QC a výzkumných laboratořích.

Reference

• Mallet C.R., Murphy B.P. Multi-Dimensional Chromatography Compendium. Waters Corporation, 2015, 720005339EN.