Kā PTFE sildītāji darbojas korozīvās mobilās fāzes karsēšanā HPLC?

Trifluoretiķskābi, fosfātu buferus un jonu -pāru savienošanas reaģentus parasti izmanto kā kustīgās fāzes augstas izšķirtspējas šķidrumu hromatogrāfijā. Mobilās fāzes iepriekšēja uzsildīšana pirms ieiešanas kolonnā uzlabo atdalīšanu, tomēr sildītājam ir jābūt ķīmiski inertam, lai izvairītos no spoku pīķiem vai bāzes līnijas novirzes. Visas samitrinātās sastāvdaļas plūsmas ceļā pašreizējās HPLC sistēmās ir jānovērtē, lai noteiktu, vai tās var atbrīvot ekstrahējamās vielas vai mijiedarboties ar analītiem.

Mobilās fāzes priekšsildīšanas nepieciešamība HPLC
Kustīgās fāzes iepriekšēja uzsildīšana ir parasta darbība šķidrumu hromatogrāfijā paaugstinātas temperatūras apstākļos (parasti 30–80 grādi). Iepriekšēja uzsildīšana garantē, ka eluents ieplūst kolonnas ieplūdē nemainīgā, labi noteiktā temperatūrā, un tas uzlabo:

Saglabāšanas laika atkārtojamība

Simetrija un smailes forma

Masas pārneses kinētika, īpaši lielām biomolekulām vai viskozām kustīgām fāzēm

Kolonnas efektivitāte (plāksnes)

Kad aukstā kustīgā fāze nonāk apsildāmā kolonnā bez iepriekšējas uzsildīšanas, virs kolonnas gultas tiek radīti termiskie gradienti. Tas rada joslas paplašināšanos, izkropļotus maksimumus un nevienmērīgu atdalīšanas veiktspēju. Priekšsildītājs parasti atrodas tieši aiz sūkņa un pirms inžektora vai kolonnas ieplūdes, izmantojot šauras-urbuma caurules vai nelielu siltummaini.

Metāla priekšsildīšanas elementu piesārņojuma risks
Korozīvās kustīgās fāzes tiek plaši izmantotas apgrieztās-fāzes, jonu-apmaiņas un hidrofilās mijiedarbības hromatogrāfijā (HILIC). Tipiski agresīvi papildinājumi ir:

0,05–0,1% (v/v) trifluoretiķskābe (TFA)

Skābskābe vai skudrskābe.

Fosfātu buferi (pH 2-3 un 7-8)

Perhlorskābi vai sulfātu saturoši buferi

Jonu{0}}pāru savienošanas reaģenti, piemēram, tetrabutilamonija fosfāts vai heptānsulfonskābe

Alkaline mobile phase (pH>9) ar amonija hidroksīda vai karbonāta buferšķīdumu.

Ja tiek izmantots metāla priekšsildītājs (piemēram, nerūsējošais tērauds 316), šīs kodīgās ķīmiskās vielas var pakāpeniski izskalot metāla jonus -galvenokārt dzelzs, hroma un niķeļa- kustīgajā fāzē. Izskalošanās ātrumu palielina augstāka temperatūra un skābi vai halogenīdus{6}}saturoši eluenti. Ietekme uz HPLC analīzi ir nopietna:

Spoku pīķi - Metālu joni var apvienoties ar helātu veidojošām ķimikālijām, kas atrodas paraugā vai kustīgajā fāzē, un eluēt kā neparedzēti maksimumi.

Bāzes līnijas novirze - Progresīva fona signāla uzkrāšanās-, kas saistīts ar metālu, īpaši UV vai vadītspējas noteikšanā.

Maksimālā atslāņošanās vai zudumi - Pret metāliem jutīgi analīti (piemēram, fosforilēti peptīdi, organofosfāti, kateholamīni vai molekulas, kas satur karboksilgrupas) var adsorbēties uz metāla virsmām vai izgulsnēties kā metālu sāļi.

Kolonnas noārdīšanās - Metāla joni, kas tiek izskaloti, var nogulsnēties uz stacionārās fāzes, ietekmējot kolonnas selektivitāti un kalpošanas laiku.

Kā PTFE sildītāji var pārvarēt mobilo fāžu priekšsildīšanas problēmu
PTFE sildītāja HPLC mobilās fāzes sildīšanas ierīce pilnībā novērš metāla kontaktu. Divas tipiskās komerciālās konfigurācijas ir:

PTFE cauruļveida sildītājs (apvalks)
Priekšsildītāja spole ir PTFE caurules garums (parasti 0,5–2,0 mm iekšējais diametrs, 1–5 metri garš). Caurules ir pārklātas ar elastīgu sildīšanas apvalku vai pretestības sildītāju, kas iestrādāts PTFE. Visa iekārta ir termiski izolēta. Mobilā fāze iet cauri inertai PTFE caurulei, uzņemot siltumu no caurules sienas. Neviena metāla daļa nav saslapināta.

PTFE kārtridžu sildītājs, metāls{0}}bezmaksas siltummainis
Neliels kārtridžu sildītājs, kas pārklāts ar PTFE, tiek ievietots mehāniski apstrādātā PTFE blokā ar serpentīna plūsmas kanālu. Bloks tiek vienmērīgi uzkarsēts. Mobilā fāze tiek cirkulēta pa kanālu. Dizains nodrošina uzlabotu siltuma pārneses efektivitāti, mazāku tukšo tilpumu un ir labi piemērots UHPLC lietojumiem.

Abiem iestatījumiem ir viena un tā pati galvenā priekšrocība, ka mobilā fāze saskaras tikai ar PTFE vai piemērotiem fluorpolimēriem (piemēram, PFA, FEP). PTFE ir izturīgs pret visiem populārajiem HPLC šķīdinātājiem, piemēram:

Metanols, acetonitrils, tetrahidrofurāns

Ūdens ar līdz 100% organisko modifikatoru

Skābās piedevas (pH 0-3): TFA, skudrskābe, fosforskābe, perhlorskābe

Pamata piedevas (pH 9-12): amonija hidroksīds, trietilamīns, karbonāts/bikarbonāts

Jonu pāru reaģenti un bufersāļi

Metāla joni netiek atbrīvoti. Turklāt nepiedegošā virsma novērš analizējamās vielas adsorbciju vai daļiņu uzkrāšanos priekšsildītājā.

HPLC lietojumprogrammu veiktspējas līdzekļi
Mobilās fāzes priekšsildīšana parasti tiek veikta temperatūrā no apkārtējās vides līdz 80 grādiem. PTFE sildītāji šajā diapazonā darbojas labi, bez kropļojumiem vai ķīmiskiem bojājumiem. Jauda ir minimāla (parasti 20–100 W), jo ir jāuzsilda tikai neliels mobilās fāzes tilpums (0,1–5 ml/min). PID kontrole uztur temperatūru norādītajā vērtībā ±0,5 grādu robežās, nodrošinot paredzamus termiskos apstākļus no vienas injekcijas līdz nākamajai.

Uz PTFE{0}}bāzēta priekšsildītāja inerce ļauj metodes izstrādes analītiķiem ar pārliecību izmantot agresīvas mobilās fāzes (kurām pretējā gadījumā būtu nepieciešama regulāra metāla priekšsildītāju nomaiņa). Metālu-jutīgiem analītiem ir iespējams pilnīgi inerts plūsmas kanāls — no sūkņa galvas (parasti ar PEEK{3}}izklātu) caur inžektoru, priekšsildītāju, kolonnu un detektoru. PTFE priekšsildītāji ir svarīga šīs -inertās sistēmas sastāvdaļa.

Vairāki hromatogrāfijas piegādātāji piedāvā komerciāli pieejamus mobilās fāzes priekšsildītājus, kuru pamatā ir PTFE{0}}. Šīs ierīces parasti ir aprīkotas ar PTFE spoli, iebūvētu pretestības sildītāju ar aizsardzību pret pārmērīgu temperatūru un kontroliera izvadi savienošanai ar HPLC sistēmas ārējo notikumu kanālu. Dažiem modeļiem ir iebūvēts -termopāris slēgtas cilpas vadībai.

Ierobežojumi un brīdinājumi
Ptfe sildītāji labi darbojas mobilo fāžu priekšsildīšanai{0}}, taču jāņem vērā daži praktiski faktori:

Pressure rating - PTFE tubing becomes soft at extreme temperatures. The maximum operating pressure should be reduced. For high pressure applications (e.g. >200 bāri), dažkārt tiek izvēlētas PFA (perfluoralkoksi) caurules, jo ir augstāka mehāniskā izturība temperatūrā.

Siltumvadītspēja. PTFE siltumvadītspēja ir zemāka nekā metālam. Tāpēc, lai sasniegtu tādu pašu sildīšanas ātrumu, var būt nepieciešams garāks cauruļu garums un/vai lielāka sildītāja jauda salīdzinājumā ar metāla priekšsildītāju. Tomēr atšķirība ir neliela pie parastajiem plūsmas ātrumiem (0,2-2,0 ml/min).

Maksimālā temperatūra – PTFE sāk kust, ja temperatūra pārsniedz 200 grādus, tomēr HPLC mobilās fāzes priekšsildīšana reti kad pārsniedz 80 grādus. Tādējādi ir liels drošības buferis.

Secinājums: tīrākas bāzes līnijas un uzticamāki HPLC rezultāti
Novēršot piesārņojuma avotu HPLC, PTFE sildītāji veicina tīrākas bāzes līnijas un konsekventākus rezultātus. Šie sildītāji piedāvā ķīmiski inertu un metālu nesaturošu sildīšanas kanālu korozīvām kustīgajām fāzēm, piemēram, tādām, kas satur TFA, fosfātu buferus vai jonu-pāru savienošanas reaģentus, un atvieglo stabilu metožu izstrādi un rutīnas analīzi, neuztraucoties par metālu izskalošanos vai analizējamo vielu mijiedarbību.

Visām samitrinātajām analītisko instrumentu virsmām jābūt tīrām. Vienkārša inerta konstrukcija, PTFE sildītāja HPLC mobilās fāzes sildīšanas tehnika risina ilgstošu problēmu mūsdienu šķidrumu hromatogrāfijā. Tā kā HPLC sistēmas turpina sasniegt augstāku jutību un zemākas noteikšanas robežas (piemēram, LC-MS/MS lietojumprogrammas), nepieciešamība pēc metāla-brīvas plūsmas ceļa komponentiem, tostarp mobilās fāzes priekšsildītājiem, joprojām būs kritiska.