Se sei un utente della cromatografia ionica (IC), conosci la procedura: quando monitori tracce di anioni o cationi nei campioni, la bassa sensibilità può trasformare un test di routine in un gioco frustrante di "dov'è il picco?" Sono stato nel settore come fornitore di circuiti integrati per anni, parlando con tecnici di laboratorio e persone di ricerca e sviluppo che affrontano questo esatto mal di testa ogni singolo giorno. Che tu stia testando l'acqua per rilevare tracce di contaminanti, prodotti farmaceutici per controioni o materiali automobilistici (aspetta, sì, lavoriamo anche con le persone che testano cablaggi o adesivi, ne parleremo più avanti), aumentare la sensibilità del circuito integrato non deve significare sborsare per uno strumento completamente nuovo. Analizziamo le soluzioni reali e attuabili che effettivamente spostano l'ago: senza gergo eccessivamente complicato, solo cose che ho visto funzionare nei laboratori che si rivolgono a noi per chiedere aiuto con i loroCromatografia ionicaconfigurazioni.
Prima di tutto, cominciamo con le nozioni di base che la maggior parte delle persone salta: la preparazione del campione. Non so dirti quante volte un tecnico consegna un campione che è disordinato (sporco, contiene particolato o è troppo diluito) e si chiede perché i suoi picchi sono piccoli o inesistenti. Se il tuo campione non è preparato correttamente, anche il circuito integrato più sofisticato non rileverà le piccole cose. Manteniamolo semplice: filtra ogni volta i tuoi campioni con un filtro per siringa da 0,22μm o 0,45μm, anche se sembrano puliti. I particolati intasano le colonne e alterano le letture del rilevatore, quindi rimuoverli direttamente alla fonte mantiene il tuo sistema felice e più sensibile. Inoltre, evitare di diluire eccessivamente i campioni. Se stai monitorando qualcosa a livelli di ppb, diluire 1:100 potrebbe rendere impossibile il rilevamento: usa solo il diluente sufficiente per portarlo nell'intervallo lineare del tuo circuito integrato senza esagerare.
Successivamente, la scelta della colonna è enorme. Vedo molti utenti che si attengono alla colonna fornita con il loro strumento, come se fosse l'unica opzione. Ma se hai a che fare con analiti in tracce, una colonna con particelle di dimensioni più piccole (inferiori a 2μm) o una fase stazionaria specializzata per il lavoro a livello di tracce rappresenta un punto di svolta. Aspetta e non dormire sul condizionamento della colonna! Una colonna nuova di zecca potrebbe contenere contaminanti residui di produzione che inondano i picchi di traccia, quindi condizionarla adeguatamente (risciacquare con l'eluente che utilizzerai effettivamente per alcuni volumi di colonna a una portata bassa) pulisce tutto. Abbiamo avuto clienti che sono passati dal vedere a malapena un picco di nitrati di 10 ppb a un picco chiaro e netto semplicemente passando a una colonna di anioni in tracce e condizionandola correttamente.
Ora parliamo dell'eluente. Questa è un’altra area in cui piccole modifiche fanno una grande differenza. L'uso di un eluente troppo concentrato aumenta la conduttività di fondo, il che significa che il rapporto segnale-rumore (SNR), il parametro chiave per la sensibilità, peggiora. La maggior parte dei moderni sistemi IC funzionano meglio con eluenti a concentrazione più bassa per l'analisi delle tracce, quindi regolando quella indietro puoi affinare enormemente i tuoi picchi. Inoltre, assicurati che il tuo eluente sia di elevata purezza, non quello economico del grande fornitore di prodotti chimici. Le impurità nell'eluente aggiungono rumore di fondo, rendendo più difficile individuare i piccoli picchi dell'analita. Abbiamo anche alcuni clienti che utilizzano un sistema di purificazione dell'acqua ad elevata purezza solo per il loro eluente IC per ridurre quel rumore.
Le impostazioni del rilevatore sono un altro punto sottovalutato da regolare. Se il guadagno del rilevatore è impostato troppo basso, in pratica stai abbassando il volume del segnale dell'analita. Aumentando leggermente il guadagno (ma non così tanto da ottenere la saturazione del rilevatore) si possono far risaltare quei piccoli picchi. Inoltre, controlla l'impostazione della larghezza di banda: larghezze di banda più strette aiutano a ridurre il rumore di base, che aumenta direttamente l'SNR. Non lasciare semplicemente queste impostazioni sui valori predefiniti forniti con lo strumento; giocate un po' con loro, eseguite uno standard e vedete cosa vi dà il picco più pulito e nitido per il vostro analita target.
Aspetta e non dimentichiamoci della manutenzione del sistema. Una pompa che perde, una cella di conduttività sporca o un tubo intasato uccideranno rapidamente la tua sensibilità. Ho visto laboratori rimandare la manutenzione ordinaria per mesi, per poi chiedersi perché i loro picchi siano così piccoli. Cambia le guarnizioni della pompa nei tempi previsti, lava regolarmente il sistema (soprattutto se non lo usi da alcuni giorni) e pulisci la cella di conduttività ogni 6 mesi circa. Anche le più piccole perdite possono far entrare bolle d'aria, che causano picchi della linea di base e compromettono la forma dei picchi, entrambi i quali peggiorano la sensibilità. Ad esempio, un cliente che sta testando cablaggi automobilistici (utilizzaTester di infiammabilità del cablaggio automobilisticoper la conformità, ma anche per eseguire test IC per verificare la presenza di alogeni nell'isolamento) sono venuti da noi dicendo che i loro picchi IC erano incoerenti. Si è scoperto che la guarnizione della pompa perdeva quel tanto che bastava per far entrare piccole bolle d'aria: risolvi il problema e la loro sensibilità è aumentata del 30% durante la notte.
Ora passiamo ad alcuni trucchi più avanzati che funzionano se hai già capito bene le nozioni di base. Uno utilizza colonne di arricchimento in tracce. Si tratta di piccole precolonne che intrappolano gli analiti provenienti da grandi volumi di campione, in modo da poter caricare più campioni senza sovraccaricare la colonna analitica. Ad esempio, se stai analizzando l'acqua per il perclorato a livello di ppb, caricando un litro di campione attraverso una colonna di arricchimento prima di eluirlo nel tuo circuito integrato analitico, il piccolo picco diventa molto più grande che se avessi appena iniettato direttamente un piccolo volume. È come mettere una lente d'ingrandimento sul tuo analita prima ancora che raggiunga la colonna principale.
Un altro suggerimento avanzato è ottimizzare la portata. La maggior parte degli utenti utilizza la portata predefinita fornita con la colonna, ma regolarla può essere d'aiuto. Portate più basse significano più tempo che gli analiti trascorrono interagendo con la fase stazionaria, il che porta a picchi più netti e una migliore separazione, entrambi positivi per la sensibilità. Basta non andare troppo in basso, perché ciò allungherebbe i tempi di esecuzione e potrebbe aumentare l'ampliamento del picco dovuto alla diffusione. Prova 0,5 mL/min, 0,4 mL/min, anche 0,3 mL/min (se il tuo strumento è in grado di gestirlo) per la tua colonna e scopri cosa ti dà il miglior SNR.
Ehi, torniamo a una parte della nostra attività che è collegata a questo: lavoriamo con molte industrie che utilizzano sia test sui circuiti integrati che sui materiali, come quelli che eseguono test di infiammabilità. Abbiamo avuto un cliente che ha testato i nastri adesivi (usanoTester verticale di infiammabilità del nastro adesivoper gli standard di settore e utilizzano anche l'IC per testare i monomeri residui nell'adesivo del nastro) che faticava a ottenere una buona sensibilità sull'acetato di vinile in tracce. Abbiamo suggerito loro di passare a una colonna con particelle più piccole, regolare la concentrazione dell'eluente e utilizzare una fase di arricchimento per grandi volumi di campione. Sono passati dal rilevare appena 50 ppb a ottenere un picco netto di 10 ppb, che è esattamente ciò di cui il loro team di ricerca e sviluppo aveva bisogno per sviluppare un nuovo adesivo a bassa migrazione. È bello vedere come l'IC si abbina a quegli strumenti di prova dei materiali, lo stesso valeTester di combustione del materiale della locomotivautenti, che utilizzano circuiti integrati per testare i sottoprodotti della combustione nei materiali che stanno testando.
Aspetta, ancora una cosa: correzione della linea di base. Molte persone lo lasciano in modalità automatica, ma la regolazione manuale delle impostazioni di correzione della linea di base in modo che corrisponda all'eluente e l'esecuzione regolare di iniezioni vuote ti aiuta a sottrarre quel rumore di fondo. Se esegui un bianco ogni 10 campioni, puoi assicurarti che qualsiasi segnale che vedi sia effettivamente il tuo analita, non residui di analisi precedenti o impurità dell'eluente. Questo piccolo passo fa una grande differenza quando si osservano picchi che hanno quasi la stessa dimensione del rumore della linea di base.
Ora parliamo di cosa NON fare. Non condizionare eccessivamente la colonna (aspetta, no, abbiamo detto condizionarla, ma un condizionamento eccessivo può consumare la fase stazionaria più velocemente). Non utilizzare sostanze chimiche scadute per l'eluente: si deteriorano nel tempo e aggiungono rumore. E non ignorare altre parti del sistema, come la valvola di iniezione. Una valvola di iniezione sporca può fornire volumi di iniezione inconsistenti, il che significa che le altezze dei picchi varieranno da un'esecuzione all'altra, rendendo difficile ottenere una sensibilità affidabile.
In fin dei conti, migliorare la sensibilità del circuito integrato significa solo apportare piccole modifiche intenzionali a ogni fase del processo, dalla preparazione del campione fino all'analisi dei dati. Non si tratta di acquistare uno strumento nuovo di zecca da $ 50.000 (anche se devi fare un aggiornamento, possiamo aiutarti in questo)Cromatografia ionicagear) si tratta di ottimizzare ciò che già possiedi.
Se hai problemi con la sensibilità del tuo circuito integrato o se hai bisogno di associarlo a strumenti di test sui materiali (come i materiali di fusione con cui lavoriamo, consulta il nostroMacchina per prove di gocciolamento dei materiali di fusioneper i test di infiammabilità dei materiali termoplastici, ad esempio), contattaci per una chiacchierata. Possiamo guidarti attraverso la regolazione della preparazione del campione, della scelta della colonna, delle impostazioni del rivelatore e di tutto ciò di cui hai bisogno per ottenere picchi di traccia nitidi e affidabili. Nessuna proposta di vendita, solo consigli onesti da parte di persone che lavorano con IC ogni giorno.
Riferimenti
- Piccolo, H. (2004). Cromatografia ionica: fondamenti e applicazioni. John Wiley & Figli.
- Weiss, J. (2011). Cromatografia ionica, 5a edizione. Weinheim: Wiley-VCH.
- "Ottimizzazione della sensibilità della cromatografia ionica per l'analisi di tracce." Nota applicativa, Thermo Fisher Scientific, 2020.
- Jones, WJ "Pratiche di manutenzione chiave per prestazioni affidabili della cromatografia ionica". Giornale di cromatografia A, vol. 1218, n. 32, 2011, pagine 5321–5327.
- "Tecniche di arricchimento di tracce per la cromatografia ionica". Chimica Analitica, vol. 85, n. 12, 2013, pagine 5860–5867.