The Development of a Virtual Liquid Chromatography Method Development Tool

Význam tématu

Laboratorní vývoj metod kapalinové chromatografie je časově náročný a nákladný proces, zahrnující výběr kolon, optimalizaci složení mobilní fáze, gradientů a teploty. Virtualizovaný nástroj pro návrh LC metod přesouvá část práce do softwaru, čímž šetří přístrojový čas, reagenční náklady a zvyšuje efektivitu vývoje.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout bezinstrumentový modeler LC metod schopný navrhnout optimální podmínky separace ze základní knihovny 50 známých analytů rozšířené o ~180 sloučenin látek zneužívaných drog (DoA). Validace se skládala z vícestupňového ověření modelu včetně testu trvanlivosti na různých kolonách, změn průtoku, teploty a gradientů.

Použitá metodika a instrumentace

Modeler založený na rozsáhlé knihovně retenčních časů sbíraných na sloupkových fázích Raptor Biphenyl a C18 (2,7 µm) o rozměrech 50×2,1 mm, 100×2,1 mm, 50×3,0 mm. Klíčové proměnné:

• Chemie stacionární fáze: biphenyl, C18
• Rozměry kolony: délky 50, 100 a průměry 2,1 mm, 3,0 mm
• Organické modifikátory: acetonitril, methanol (0,1 % kyselina mravenčí)
• Gradienty: lineární, izokratické, vícekrokové
• Teploty: 30 °C, 35 °C, 40 °C, 45 °C, 50 °C

Empirická data byla sbírána na instrumentu LC-MS/MS (ESI+, MRM detekce), objem injekce 1 µl, koncentrace vzorků 100 ng/ml ve vodném ředidle.

Hlavní výsledky a diskuse

Modeler dosáhl přibližné shody retenčních časů s medianoch přesností <±15 s v 98,2 % případů při testování 14 proměnných (704 datových bodů), pouze 13 sloučenin překročilo stanovený limit. Rozdíly mezi empirickými a modelovanými časy jsou menší než 10 s pro většinu analyzovaných látek.

Vícefázový ověřovací postup ukázal robustnost nástroje při změnách kolon, průtoku, gradientních podmínek i teploty. Dosažená konzistence retention times mezi modelovanými a experimentálními běhy naznačuje použitelnost softwaru pro rychlou predikci podmínek bez nutnosti reálného provozu chromatografu.

Přínosy a praktické využití metody

Virtualizovaný LC metodický modeler přináší tyto výhody:

• Úspora přístrojového času a reagenčních nákladů
• Rychlejší návrh separací pro široký okruh sloučenin DoA
• Zvýšená reprodukovatelnost a snadná přenositelnost mezi kolony a instrumenty
• Umožnění práce méně zkušeným operátorům

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané rozšíření funkcionalit do roku 2023:

• Přidání dalších rozměrů kolony: 30 × 2,1 mm, 30 × 3,0 mm, 150 × 2,1 mm, 150 × 3,0 mm
• Podpora povrchově pórovitých i plně pórovitých částic (SPP, FPP) s velikostmi od 1,8 do 4,6 µm
• Další knihovny analytů včetně kanabinoidů s UV detekcí a rozšířená multijazyčná podpora

Závěr

Vyvinutý virtuální LC nástroj pro návrh metod výrazně urychluje a zlevňuje proces vývoje chromatografických separací. Díky vysoké přesnosti predikce retenčních časů a široké flexibilitě proměnných je vhodný pro rutinní i pokročilé aplikace v oblasti toxikologie, farmacie a QA/QC.

Reference

• Urich M., York J., Garrett J., Nelson C., Yosca T., Steimling J. The Development of a Virtual Liquid Chromatography Method Development Tool. Restek, Bellefonte, PA; Analytical Innovations Inc., Dayton, OH.