The Past, Present and Future of Ion Chromatography

Význam tématu

Ion Chromatografie je klíčová analytická technika pro separaci a kvantifikaci anorganických i organických iontů v prostředí, potravinářství, farmacii nebo biotechnologiích. Umožňuje spolehlivě detekovat stopové koncentrace aniontů, kationtů, aminokyselin, sacharidů a dalších ionizovatelných látek. Neustálý vývoj hardwaru, stacionárních fází a detekčních metod zvyšuje citlivost, rychlost a rozsah aplikací.

Cíle a přehled studie / článku

Článek mapuje vývoj iontové chromatografie za posledních 44 let. Popisuje počátky metod z roku 1975, početné inovace v oblasti konstrukce přístrojů, potlačovacích a detekčních technologií, rozvoj stacionárních fází a nastínění současných trendů i perspektiv budoucího rozvoje oboru.

Použitá metodika a instrumentace

Analýzy probíhají na systémech Thermo Scientific Dionex (Aquion IC, Integrion HPIC, ICS-4000, ICS-6000) vybavených RFIC moduly pro online generování eluenci (EGC KOH, MSA), potlačovacími jednotkami (AERS, CERS), kapilárními i standardními IonPac a CarboPac kolónami (částice 0,4–10 µm). Detekce probíhá potlačenou vodivostí, pulzní amperometrií (IPAD), chemiluminiscencí, CAD, případně hyphenovaně s ICP-MS či ESI-MS.

Hlavní výsledky a diskuse

• Hardware: vývoj čerpadel s tlakem až 34,5 MPa, miniaturizace na kapilární formáty (0,4 mm) pro vyšší citlivost a nižší spotřebu eluenci.
• Stacionární fáze: přechod od nanobélek k graftovaným a hyperrozvětveným pryskyřicím s vysokou kapacitou pro gradientní módy a lepší rozlišení velmi blízkých iontů.
• Eluční techniky: elektrolýzou generované hydroxidové a methansulfonové eluentní systémy RFIC-EG výrazně zjednodušují přípravu eluenci, umožňují gradientní režimy a snižují mrtvý objem.
• Potlačovací technologie: kontinuálně regenerované membránové a kapilární potlačovače nahrazují periodicky doplňované rámečky pro nižší šum a vyšší citlivost.
• Detekce: supresovaná vodivost pro anorganické a organické ionty; integrovaná pulzní amperometrie pro sacharidy a aminokyseliny; CAD pro nelogoforické látky; ICP-MS a ESI-MS pro speciační analýzy kovů (Cr, As) a organických látek (glyphosate).
• Aplikace: od stopových aniontů a kationtů přes organické kyseliny, aminokyseliny, sacharidy a oligosacharidy až po proteiny, nukleové kyseliny, farmaceutické API a protidruhy; 2D-IC s limitami detekce na úrovni ng / L.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoce reprodukovatelné a citlivé analýzy stopových látek i v komplexních matricích
• Automatizace generování eluenci a potlačovacích jednotek minimalizuje ruční práci a chyby
• Rychlé a spolehlivé QA/QC testy v potravinářství, farmacii a ekologii
• Speciační analýza kovů a organických kontaminantů v kombinaci s ICP-MS nebo ESI-MS
• Separace izomerů sacharidů a glykoproteinů bez nutnosti derivatizace

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další miniaturizace a zvyšování tlakové odolnosti (UHPLC-like IC) s monolitickými a multimodálními kolónami
• Rozvoj mixed-mode stacionárních fází kombinujících iontovou výměnu, RP a HILIC selektivitu
• Pokročilé detekční systémy (vícedetekční platformy, 3D amperometrie, výkonnější CAD, pokročilá MSn)
• Širší nasazení 2D-IC a IC-MS-MS ve farmaceutickém vývoji, metabolomice a proteomice
• Integrace do plně automatizovaných laboratorních platforem s podporou umělé inteligence

Závěr

Iontová chromatografie se vyvinula z manuálních, časově náročných metod do plně automatizovaných RFIC-EG systémů s vysokou tlakovou odolností a kapilárními formáty. Nabízí širokou škálu separačních režimů, vynikající citlivost a robustnost, což ji řadí mezi základní nástroje moderní analytické chemie.

Reference

1. Small HP, Stevens TS, Bauman WF. Development and Applications of Ion-Exchange Chromatography and Ion Chromatography. Anal Chem 1975.
2. Kolla P, Kohler J, Schomburg G. Poly(butadiene-maleic acid) as a cation exchanger. Chromatographia 1987;23:465–470.