Increase sensitivity in UHPLC-MS analysis by minimizing post-column dispersion

Význam tématu

Analýza snižování post-column dispersi je klíčová pro zlepšení citlivosti a rozlišení v UHPLC-MS metodách, zejména při rychlých gradientních bězích s sub-2 μm kolonkami. Optimalizace fluidiky umožňuje vyšší peak capacity, nižší konkurenční ionizaci a lepší kvalitu signálu při analýze komplexních vzorků, jako jsou pesticidy.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo demonstrovat jednoduchou a nákladově efektivní optimalizaci post-column fluidiky v systému UHPLC-MS Thermo Scientific Vanquish Horizon spojeného s detektorem ISQ EM. Studie porovnala vliv různých vnitřních průměrů kapilár na šířku a výšku špiček a na peak capacity při pětiminutovém gradientu směsí pesticidů.

Použitá metodika a instrumentace

• Systém UHPLC: Thermo Scientific Vanquish Horizon (max. tlak 1500 bar) s Accucore Vanquish C18+ (2.1×100 mm, 1.5 µm) kolonkou.
• Detekce: ISQ EM single quadrupole MS v ESI módu, pozitivní polarita (+3000 V).
• Kapiláry: standardní Viper MP35N (100 µm × 550 mm) a nanoViper (75 µm × 550 mm a 75 µm × 250 mm) pro optimalizaci post-column připojení.
• Podmínky: gradient 5–95 % organické fáze za 5 min, flow 0.4 mL/min, kol. teplota 40 °C, inj. objem 0.1 µL.
• Vzorky: pracovní směs devíti pesticidů připravená na 10 µg/mL.

Hlavní výsledky a diskuse

• Výměna 100 µm kapiláry za 75 µm vedla k průměrnému zkrácení šířky špiček o 9 % a zvýšení výšky o 8 %.
• Další optimalizace, zahrnující obejití standardních PEEK kapilár na vstupu MS, přinesla až 38 % zkrácení šířky a 65 % zvýšení výšky špiček (průměrně 29 % vs. 42 %).
• Peak capacity se zvýšila o 36 % ve srovnání se standardní konfigurací.
• Chromatogramy potvrdily užší, intenzivnější špičky, což ukazuje efekt redukce post-column dispersi.

Přínosy a praktické využití metody

Optimalizovaná fluidika umožňuje spolehlivou detekci a kvantifikaci stopových látek v krátkých analýzách, zlepšuje citlivost a rozlišení, a tím je vhodná pro rutinní screening pesticidů i dalších komplexních matric.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další zmenšování kapilár a vstupního objemu k dalšímu snížení dispersion.
• Integrace s vysoko-rozlišovacími MS přístroji pro rozšířené aplikace.
• Online coupling s dalšími separačními technikami nebo mikrofluidickými systémy.
• Využití v high-throughput screeningových platformách a automatizovaných laboratořích.

Závěr

Jednoduchá výměna post-column kapilár v systému Vanquish Horizon UHPLC-MS efektivně snižuje system dispersion, zlepšuje rozlišení a citlivost analýz. Vysoké tlakové limity přístroje umožňují použití 75 µm kapilár bez omezení průtoku, což vede k výraznému nárůstu peak capacity a kvalitativních parametrů metod.

Reference

• Thermo Scientific. Vanquish – Binary Pump H Product Specifications 71186, 2020.
• Martin MM. Technical aspects and pitfalls of LC/MS hyphenation. In: Kromidas S, editor. The HPLC Expert; 2016. p. 12–52. Wiley-VCH.
• Zhou Z, De Pra M, Steiner F, Desmet G, Eeltink S. Assessing effects of ultra-high-pressure liquid chromatography instrument configuration on dispersion, system pressure, and retention. J Chromatogr A. 2020;1634:461660.
• Wang X, Stoll DR, Schellinger AP, Carr PW. Peak capacity optimization of peptide separations in reversed-phase gradient elution chromatography: fixed column format. Anal Chem. 2006;78:3406–3416.