LC World Talk - SHIMADZU'S NEWSLETTER FOR THE HPLC GLOBAL COMMUNITY

Význam tématu

Potřeba zkrácení analytických časů, zvýšení propustnosti a zároveň zachování spolehlivosti a reprodukovatelnosti metod v laboratorní praxi vedla k rozvoji ultra-vysokotlaké kapalinové chromatografie (UHPLC). UHPLC umožňuje použití sloupců s malými částicemi (<2 µm) pro vyšší separační účinnost, ale klade nároky na konstrukci chromatografu – zejména na čerpadlo, směšovač gradientu, autosampler a tepelnou kontrolu kolony.

Cíle a přehled článku

Článek představuje systém Shimadzu Nexera – první „no compromise“ UHPLC se jmenovitým provozním tlakem až 130 MPa (19 000 psi), umožňující práci s průtokem až 10 mL/min a optimalizované pro vysokorychlostní, vysoce rozlišovací i konvenční LC aplikace. Popisuje vývojové kroky, klíčové moduly, aplikace v ultra-fast a ultra-high resolution analysech, nízké hydraulické zpoždění, téměř nulový carryover a rozšiřitelnost systému.

Použitá metodika a instrumentace

Pro dosažení vysoké výkonnosti Nexera kombinuje:

• Čerpadlo LC-30AD s mikropístovým ovládáním gradientu, pracovním rozsahem do 130 MPa a mixerem o objemu 20 µL;
• Autosampler SIL-30AC s nejrychlejší injekcí (10 s), plně automatickým víceúrovňovým rinse, nízkým dead-volume, možností loop injection a automatickým předzpracováním (internal standard, ředění, pre-column derivatizace);
• Kolonový stánek CTO-30A s rozsahem teplot 4–150 °C, inteligentním vyrovnáváním teploty a chlazením po koloně;
• Rack Changer II pro až 12 mikroplatek (4 680 vzorků) s chlazením 4–40 °C;
• Detektory UV/vis, foto-diodový array (PDA), fluorescenční RF-20A(RF-20Axs) a hmotnostní spektrometry (LCMS-2020);
• Software LabSolutions Ver. 5.3 pro integrované řízení LC/GC, automatizaci workflow a validaci.

Hlavní výsledky a diskuse

Nexera dosahuje:

• Maximální tlak 130 MPa a průtoky až 10 mL/min vhodné pro sub-2 µm sloupce, fused-core i běžné kolony;
• Ultra-rychlé analýzy: 25× zkrácení doby vůči 5 µm koloniím, 14× rychlejší analýza při vyšší teplotě a průtoku, bez zhoršení rozlišení;
• Ultra-vysoké rozlišení: až 5× vyšší teoretické destičky při použití 300 mm sloupce složeného ze dvou 150 mm 1.8 µm kapalin;
• Nízké hydraulické zpoždění 20 µL mixeru a volitelné loop injection pro téměř nulové carryover v gradientních analýzách;
• Téměř nulový carryover (<0,001 % u koffeinu, chlorhexidinu, antidepressiv) díky optimalizaci designu jehly, sealů a víceúrovňovému rinsingu včetně injekčního portu;
• Vysoká preciznost injekčních objemů až do 0.1 µL (RSD <0.3 %);
• Vysoce citlivá fluorescence (RF-20Axs, water Raman S/N >20 000; LOD anthracenu ~1.5 fg), UV/PDA detektory schopné 100 Hz vzorkování, kompatibilita s ultra-fast LC;
• Rozšířená rozšiřitelnost: online SPE, multi-dimenzionální LC, zelená chromatografie (voda/methanol při 150 °C), nízkotlaký gradient se čtyřmi kanály, volba až 16 rozpouštědel;
• Software LabSolutions 5.3 umožňující řízení až 4 LC/GC systémů, automatizaci rutinních kroků (startup, check, purge, shutdown) a plnou auditní stopu.

Přínosy a praktické využití metody

Nexera přináší ve všech odvětvích analytické chemie vyšší throughput a robustnost. Možnosti kombinace UHPLC s MS pro farmaceutickou bioanalýzu, environmentální a potravinářské testy, QA/QC, včetně těkavých i neférových analytů, se díky minimálnímu carryover a vysoké reprodukovatelnosti výrazně zrychlily. Integrované předzpracování vzorků, automatizované ředění, přidání interního standardu či derivatizace před sloupcem umožňuje nepřetržitý provoz a standardizaci metod.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj UHPLC dále směřuje k integraci nových iónizačních technik pro LC-MS, vyšší modulárnosti a snadné údržbě autosampleru, dále ke zvyšování míchací účinnosti gradientu a rozšíření detektorů s vysokou citlivostí (ion mobility, nový fluorescentní zdroj). Softwarová úroveň se bude zaměřovat na pokročilou automatizaci metodického vývoje, AI-podporu tvorby metod a integraci dat z různých platforem (LC/GC/MS).

Závěr

Shimadzu Nexera představuje skutečný „no compromise“ UHPLC systém, který kombinuje vysoké tlaky a rychlé gradienty s mimořádnou spolehlivostí, nízkým dead-volumem, téměř nulovým carryover i rozsáhlou rozšiřitelností. Sada modulů a software LabSolutions vytváří univerzální platformu, jež splní nároky od rutinního QA/QC po špičkový výzkum.

Reference

• Shimadzu Corporation: C190-E141 Nexera Special Edition (Application Note)