چگونه حساسیت کروماتوگرافی یونی را بهبود بخشیم؟

اگر کاربر کروماتوگرافی یونی (IC) هستید، این مته را می‌دانید: هنگامی که سطوح ردیابی آنیون‌ها یا کاتیون‌ها را در نمونه‌ها دنبال می‌کنید، حساسیت کم می‌تواند یک آزمایش معمول را به یک بازی خسته‌کننده تبدیل کند: «اوج کجاست؟» من سال‌هاست که به‌عنوان یک تامین‌کننده آی‌سی در این بازی بوده‌ام و با متخصصان آزمایشگاه و افراد تحقیق و توسعه که دقیقاً هر روز با این سردرد سروکار دارند صحبت می‌کنم. فرقی نمی‌کند آب را برای آلودگی‌های کمیاب، داروها برای ضدیون‌ها، یا مواد خودرو آزمایش کنید (صبر کنید، بله، ما با افرادی که سیم‌کشی یا چسب‌ها را آزمایش می‌کنند هم کار می‌کنیم - بعداً در مورد آن بیشتر توضیح می‌دهیم)، افزایش حساسیت آی سی شما به معنای استفاده از ابزار کاملاً جدید نیست. بیایید راه‌حل‌های واقعی و عملی را که در واقع سوزن را حرکت می‌دهند، تجزیه کنیم - بدون اصطلاحات بسیار پیچیده، فقط چیزهایی که در آزمایشگاه‌ها کار می‌کنند و برای کمک به ما مراجعه می‌کنند.کروماتوگرافی یونیتنظیمات

ابتدا، بیایید با اصولی که اکثر مردم از آن صرف نظر می کنند شروع کنیم: آماده سازی نمونه شما. نمی‌توانم به شما بگویم چند بار یک فناوری نمونه‌ای را تحویل می‌دهد که نامرتب – کثیف، دارای ذرات یا خیلی رقیق است – و تعجب می‌کند که چرا قله‌های آن‌ها کوچک هستند یا وجود ندارند. اگر نمونه شما به درستی آماده نشده باشد، حتی شیک ترین آی سی هم چیزهای کوچک را بر نمی دارد. بیایید این را ساده نگه داریم: نمونه های خود را با یک فیلتر سرنگ 0.22 میکرومتر یا 0.45 میکرومتر هر بار فیلتر کنید، حتی اگر تمیز به نظر برسد. ستون‌ها را مسدود می‌کند و خوانش‌های آشکارساز را مخدوش می‌کند، بنابراین حذف آن‌ها درست از منبع، سیستم شما را خوشحال و حساس‌تر نگه می‌دارد. همچنین از رقیق کردن بیش از حد نمونه ها به صورت غیر ضروری خودداری کنید. اگر چیزی را در سطوح ppb ردیابی می کنید، رقیق کردن 1:100 ممکن است تشخیص آن را غیرممکن کند - فقط از رقیق کننده کافی برای وارد کردن آن به محدوده خطی آی سی خود بدون اینکه زیاده روی کنید استفاده کنید.

بعد، انتخاب ستون شما بزرگ است. من بسیاری از کاربران را می بینم که به هر ستونی که با سازشان می آید چسبیده اند، انگار تنها گزینه است. اما اگر با آنالیت های ردیابی سر و کار دارید، ستونی با اندازه ذرات کوچکتر (زیر 2 میکرومتر) یا یک فاز ثابت تخصصی برای کار در سطح ردیابی، یک تغییر دهنده بازی است. صبر کنید و روی شرط بندی ستون نخوابید! یک ستون کاملاً جدید ممکن است آلاینده‌های تولیدی باقی‌مانده‌ای داشته باشد که پیک‌های ردیابی شما را باتلاق می‌کنند، بنابراین تهویه‌کردن آن به درستی (شست‌کشی با شوینده‌ای که در واقع برای چند حجم ستون با سرعت جریان کم استفاده می‌کنید) آن را تمیز می‌کند. ما مشتریانی داشته‌ایم که فقط با جابجایی به یک ستون آنیونی با درجه ردیابی و تنظیم درست آن، از دیدن یک پیک نیترات 10ppb به یک نقطه واضح و تیز تبدیل شده‌اند.

حالا بیایید در مورد شوینده صحبت کنیم. این قسمت دیگری است که در آن ترفندهای کوچک تفاوت بزرگی ایجاد می کند. استفاده از شوینده‌ای که خیلی غلیظ است، رسانایی پس‌زمینه را افزایش می‌دهد، به این معنی که نسبت سیگنال به نویز (SNR) - معیار اصلی حساسیت - بدتر می‌شود. اکثر سیستم‌های آی سی مدرن با مواد شوینده با غلظت پایین برای تجزیه و تحلیل ردیابی بهترین کار را انجام می‌دهند، بنابراین شماره‌گیری آن پشت می‌تواند پیک‌های شما را یک تن تیزتر کند. همچنین، مطمئن شوید که شوینده شما با خلوص بالا است، نه مواد ارزان قیمت عرضه‌کننده مواد شیمیایی. ناخالصی‌های موجود در شوینده نویز پس‌زمینه را اضافه می‌کند و تشخیص پیک‌های آنالیت کوچک شما را سخت‌تر می‌کند. ما حتی مشتریانی داریم که از سیستم تصفیه آب با خلوص بالا فقط برای شستشوی آی سی خود استفاده می کنند تا این نویز را کاهش دهند.

تنظیمات آشکارساز یکی دیگر از نقاط کم ارزش برای تنظیم است. اگر بهره آشکارساز شما خیلی کم تنظیم شده باشد، در واقع صدای سیگنال آنالیت خود را کم می کنید. افزایش اندکی (اما نه آنقدر زیاد که اشباع آشکارساز را بدست آورید) می تواند آن قله های کوچک را بالا ببرد. همچنین، تنظیمات پهنای باند را بررسی کنید - پهنای باند باریکتر به کاهش نویز پایه کمک می کند، که مستقیماً SNR را افزایش می دهد. فقط این تنظیمات را روی پیش‌فرض دستگاه قرار ندهید. کمی با آنها بازی کنید، یک استاندارد اجرا کنید و ببینید چه چیزی تمیزترین و واضح ترین قله را برای آنالیت مورد نظرتان به شما می دهد.

صبر کنید و نگهداری سیستم را فراموش نکنیم. یک پمپ نشتی، یک سلول رسانایی کثیف یا لوله‌های مسدود شده به سرعت حساسیت شما را از بین می‌برد. من آزمایشگاه‌ها را دیده‌ام که تعمیرات معمولی را برای ماه‌ها به تعویق انداخته‌اند، سپس تعجب می‌کنم که چرا اوج آنها اینقدر کوچک است. مهر و موم پمپ خود را طبق برنامه تغییر دهید، سیستم را به طور منظم شستشو دهید (مخصوصاً اگر چند روز است از آن استفاده نکرده اید)، و سلول رسانایی را هر 6 ماه یا بیشتر تمیز کنید. حتی نشتی‌های کوچک می‌توانند حباب‌های هوا را وارد کنند که باعث ایجاد نوک پایه و به هم ریختن شکل اوج می‌شود - که هر دو حساسیت را بدتر می‌کنند. به عنوان مثال، یک مشتری در حال تست سیم کشی خودرو (آنها استفاده می کنندتستر اشتعال بند مهار سیم خودروبرای انطباق، اما همچنین IC را برای آزمایش هالوژن در عایق اجرا کنید) به ما آمد و گفت که پیک های آی سی آنها ناسازگار است. معلوم شد، مهر و موم پمپ آن‌ها به اندازه‌ای نشتی داشت که حباب‌های کوچک هوا وارد شوند - این مشکل را برطرف کنید و حساسیت آنها یک شبه 30 درصد افزایش یافت.

اکنون، بیایید به چند ترفند پیشرفته تر بپردازیم که اگر قبلاً اصول اولیه را انجام داده باشید، کار می کنند. یکی استفاده از ستون های غنی سازی ردیابی است. اینها پیش ستون های کوچکی هستند که آنالیت های شما را از حجم نمونه های بزرگ به دام می اندازند، بنابراین می توانید نمونه های بیشتری را بدون بارگذاری بیش از حد ستون تحلیلی بارگیری کنید. به عنوان مثال، اگر در حال آزمایش آب برای پرکلرات سطح ppb هستید، بارگذاری یک لیتر نمونه از طریق یک ستون غنی‌سازی قبل از شستشوی آن در IC تحلیلی، آن اوج کوچک را بزرگ‌تر از تزریق مستقیم حجم کمی می‌کند. این مانند قرار دادن ذره بین روی آنالیت قبل از برخورد با ستون اصلی است.

نکته پیشرفته دیگر بهینه سازی نرخ جریان است. اکثر کاربران از نرخ جریان پیش‌فرض همراه ستون خود استفاده می‌کنند، اما تنظیم آن می‌تواند کمک کند. نرخ جریان کمتر به معنای زمان بیشتری است که آنالیت‌ها در تعامل با فاز ساکن صرف می‌کنند، که منجر به قله‌های تیزتر و جداسازی بهتر می‌شود – هر دو برای حساسیت خوب هستند. فقط خیلی پایین نروید، زیرا این کار زمان اجرا را بسیار طولانی‌تر می‌کند و ممکن است گسترش پیک ناشی از انتشار را افزایش دهد. 0.5 میلی لیتر در دقیقه، 0.4 میلی لیتر در دقیقه، حتی 0.3 میلی لیتر در دقیقه (اگر ابزار شما می تواند آن را تحمل کند) را برای ستون خود آزمایش کنید و ببینید چه چیزی بهترین SNR را به شما می دهد.

هی، بیایید به بخشی از کسب و کارمان برگردیم که به این موضوع مرتبط است - ما با صنایع زیادی کار می کنیم که هم از IC و هم از آزمایش مواد استفاده می کنند، مانند افرادی که آزمایش های اشتعال پذیری را انجام می دهند. ما یک مشتری داشتیم که نوارهای چسب را آزمایش می کند (آنها استفاده می کنندتست کننده اشتعال پذیری عمودی نوار چسببرای استانداردهای صنعت، و آنها همچنین از IC برای آزمایش مونومرهای باقیمانده در چسب نوار استفاده می کنند) که در تلاش برای به دست آوردن حساسیت خوب روی ردیابی وینیل استات بود. ما به آنها پیشنهاد دادیم که به ستون ذرات کوچک‌تر تغییر کنند، غلظت شوینده خود را تنظیم کنند و از مرحله غنی‌سازی برای حجم‌های نمونه بزرگ استفاده کنند. آنها از تشخیص به سختی 50ppb به پیک تمیز در 10ppb رسیدند، که دقیقا همان چیزی است که تیم تحقیق و توسعه آنها برای توسعه یک چسب جدید با مهاجرت کم نیاز داشت. دیدن اینکه چگونه آی سی با آن ابزارهای تست مواد جفت می شود، جالب استتستر احتراق مواد لوکوموتیوکاربرانی که IC را برای آزمایش محصولات جانبی احتراق در موادی که در حال آزمایش هستند اجرا می کنند.

صبر کنید، یک چیز دیگر: اصلاح پایه. بسیاری از مردم این را به صورت خودکار رها می کنند، اما تنظیم دستی تنظیمات اصلاح پایه خود برای مطابقت با eluent و اجرای منظم تزریق های خالی به شما کمک می کند تا نویز پس زمینه را کم کنید. اگر هر 10 نمونه یک نمونه خالی اجرا می کنید، می توانید مطمئن شوید که هر سیگنالی که می بینید در واقع آنالیت شما است، نه مواد باقی مانده از آزمایش های قبلی یا ناخالصی های شوینده. وقتی به قله هایی نگاه می کنید که تقریباً به اندازه نویز خط پایه هستند، این گام کوچک تفاوت بزرگی ایجاد می کند.

اکنون، بیایید در مورد آنچه که نباید انجام دهیم صحبت کنیم. ستون خود را بیش از حد شرطی نکنید (صبر کنید، نه، گفتیم آن را شرطی کنید، اما تهویه بیش از حد می تواند فاز ثابت را سریعتر فرسوده کند). از مواد شیمیایی تاریخ مصرف گذشته برای شوینده خود استفاده نکنید - آنها با گذشت زمان تجزیه می شوند و صدا اضافه می کنند. و سایر قسمت های سیستم مانند شیر تزریق را نادیده نگیرید. یک سوپاپ تزریق کثیف می‌تواند حجم تزریق متناقضی را ایجاد کند، به این معنی که ارتفاع‌های اوج شما برای اجرا متفاوت است، و به سختی می‌توانید حساسیت قابل اطمینان را بدست آورید.

در پایان روز، بهبود حساسیت IC مربوط به تغییرات کوچک و عمدی در هر مرحله از فرآیند است - از آماده سازی نمونه تا تجزیه و تحلیل داده ها. این در مورد خرید یک ساز کاملاً جدید 50 هزار دلاری نیست (البته اگر قرار است ارتقا دهید، ما می توانیم در این مورد کمک کنیمکروماتوگرافی یونیgear) در مورد بهینه سازی چیزی است که در حال حاضر دارید.

اگر با حساسیت آی سی خود مشکل دارید، یا اگر نیاز دارید آن را با ابزارهای تست مواد جفت کنید (مانند مواد ذوبی که با آنها کار می کنیم، به ما مراجعه کنید.دستگاه تست چکه مواد ذوببرای آزمایش اشتعال پذیری ترموپلاستیک ها، به عنوان مثال)، با ما تماس بگیرید تا گفتگو کنیم. ما می‌توانیم شما را در تنظیم آماده‌سازی نمونه، انتخاب ستون، تنظیمات آشکارساز، و هر آنچه که برای به دست آوردن قله‌های ردیابی واضح و قابل اعتماد نیاز دارید، راهنمایی کنیم. بدون فروش، فقط توصیه صادقانه از افرادی که هر روز با آی سی کار می کنند.

مراجع

1. کوچک، اچ (2004). کروماتوگرافی یونی: مبانی و کاربردها. جان وایلی و پسران
2. ویس، جی (2011). کروماتوگرافی یونی، ویرایش پنجم. واینهایم: Wiley-VCH.
3. "بهینه سازی حساسیت کروماتوگرافی یونی برای تجزیه و تحلیل ردیابی." یادداشت کاربردی، Thermo Fisher Scientific، 2020.
4. جونز، WJ "روش های نگهداری کلیدی برای عملکرد کروماتوگرافی یونی قابل اعتماد." مجله کروماتوگرافی A، جلد. 1218، شماره 32، 2011، صفحات 5321-5327.
5. "تکنیک های غنی سازی ردیابی برای کروماتوگرافی یونی." شیمی تجزیه، ج. 85، شماره 12، 2013، صفحات 5860-5867.