Complementary Dual LC as Alternative to Multi Heart-Cut LC for Samples of medium Complexity resulting in improved Precision, Sensitivity and Productivity

Význam tématu

Metody pro analýzu středně složitých vzorků (15–30 komponent) hrají klíčovou roli v potravinářském, farmaceutickém i environmentálním průmyslu. Kombinace separačních technik umožňuje zvýšit citlivost, přesnost a produktivitu měření bez nutnosti složitého přístrojového vybavení nebo dlouhých běhů. Varianty LC, jako je duální paralelní běh či vícefrakční (heart-cut) 2D-LC, poskytují alternativu k jedno-dimenzionálním metodám, když je třeba rozlišit analyty s podobnými vlastnostmi.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo porovnat výkonnost komplementárního duálního LC přístupu s multi heart-cut 2D-LC pro modelovou směs 22 polyfenolů střední složitosti. Studie hodnotila:

• rozlišení a počet rozlišených sloučenin (Rs ≥ 1,5),
• preciznost vrcholové plochy a doby zadržení (%RSD),
• senzitivitu (LOQ),
• čas analýzy, spotřebu rozpouštědel a vzorku,
• produktivity a kapacity separace.

Použitá metodika a instrumentace

Obě konfigurace byly realizovány na systému Thermo Scientific Vanquish Duo UHPLC.
Metodika:

• Metoda 1 a 2 (duální LC): paralelní běh dvou odlišných kolon (Accucore Polar Premium; Hypersil GOLD aQ C18).
• Metoda 3 (heart-cut 2D-LC): 1. dimenze stejná jako metoda 1, 2. dimenze Acclaim Phenyl-1 LC.
• Gradienty se lišily v rychlosti přechodu %A/%B (0,1 % kyseliny ve vodě vs. metanol).
• Snímací vlnové délky: 260 nm a 280 nm (Diodový pole).
• Objem injekce: 1 µL (duál) a až 150 µL smyček (2D-LC).
• Řízení a zpracování dat: Chromeleon 7.2.9 CDS.

Instrumentace:

• Vanquish Duo System Base
• 2× Binary Pump Horizon
• Dual Split Sampler HT
• 2× Column Compartment H
• 2× Diode Array Detector FG (flow cell 0,6 µL)
• 6-portové a 7-portové ventily, 4× 200 µL Viper smyčky

Hlavní výsledky a diskuse

Duální LC přístup:

• Baseline rozlišení (Rs ≥ 1,5) u 20 ze 22 polyfenolů kombinovaně z metod 1 a 2.
• Preciznost vrcholové plochy a doby zadržení lepší než u 2D-LC, %RSD časů ~0,1–0,3 %.
• Nižší LOQ u komplementárního běhu díky menšímu ředění.
• Čas analýzy stejný jako jedno-dimenzionální běh, zdvojená spotřeba vzorku.
• Spotřeba rozpouštědel přibližně 10× nižší než u multi heart-cut 2D-LC.

Heart-cut 2D-LC přístup:

• Baseline rozlišení u 16 sloučenin, zbývající analyty kvantifikovány až ve 2. dimenzi.
• Vyšší LOQ (snížená citlivost) v důsledku frakčního přenosu a naředění.
• Vyšší celková kapacita 2D-LC, ale nižší produktivita využitého separačního prostoru.
• Délka analýzy výrazně delší, vyšší průtok a spotřeba mobilní fáze ve 2. dimenzi.

Přínosy a praktické využití metody

Komplementární duální LC nabízí:

• Rychlou a citlivou alternativu pro kvantitativní analýzu středně složitých směsí polyfenolů.
• Úsporu rozpouštědel a kratší dobu analýzy oproti 2D-LC.
• Lepší preciznost a nižší LOQ, vhodné pro QA/QC a rutinní testování.
• Jednodušší implementaci bez komplikovaného přenosu frakcí.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje:

• Optimalizace nových selektivních fází pro zvýšení ortogonality v duálním LC.
• Integrace duálních systémů s hmotnostní spektrometrií pro komplexní profilování molekul.
• Automatizované softwarové nástroje pro synchronizaci paralelních běhů.
• Rozšíření aplikací do metabolomiky, farmaceutických analýz a environmentální monitorace.

Závěr

Komplementární paralelní LC na jednom systému Vanquish Duo prokázalo lepší výkonnost než multi heart-cut 2D-LC u vzorků střední complexity. Získalo vyšší citlivost, přesnost a produktivitu při zachování krátkého času analýzy a nižší spotřeby rozpouštědel. Tento přístup je praktickou volbou pro rutinní i výzkumné aplikace vyžadující kvantifikaci více analytů.

Reference

1. Stoll D.R., Carr P.W. Two-dimensional liquid chromatography: a state of the art tutorial. Anal. Chem. 2017, 89, 519–531.
2. Grosse S., De Pra M., Steiner F. Doubling the throughput of long chromatographic methods by using a novel Dual LC workflow. Thermo Scientific App. Note 72601, 2018.
3. Grosse S., De Pra M., Steiner F. Simultaneous determination of water- and fat-soluble vitamins by Dual LC. Thermo Scientific App. Note 72592, 2018.
4. Samonig M. et al. Tandem UHPLC operation for high-throughput LC-MS peptide mapping analyses. Thermo Scientific App. Note 72203, 2018.
5. Vivo-Truyols G. Towards the optimization of complementary systems in reversed-phase liquid chromatography. Chromatographia 2002, 56, 699–707.