¿Por qué la preparación de la muestra antes de la separación es esencial para su análisis?

Cuando se utiliza la cromatografía iónica (IC) como técnica analítica, las muestras a menudo no se pueden inyectar directamente en la columna de separación. Hay varias razones para esto: las muestras pueden contener partículas o coloides, la concentración del analito puede ser demasiado alta o baja, la matriz de la muestra no es adecuada para una inyección directa o la muestra primero requiere neutralización. Estos son desafíos comunes y, a veces, complicados que se enfrentan en el trabajo diario de laboratorio. Las técnicas de preparación de muestras en línea (MISP) de Metrohm ofrecen un amplio espectro de soluciones sencillas que ahorran dinero y tiempo para este tipo de situaciones. Este artículo brinda una descripción general y algunas ideas sobre las técnicas MISP: nuestras soluciones para la preparación automatizada de muestras en línea de varias matrices para el análisis de IC. El uso de MISP es el primer paso para ahorrar tiempo y dinero valiosos al mismo tiempo que aumenta la confiabilidad y precisión de sus mediciones.

Se tratarán los siguientes temas (haga clic para ir directamente a un tema):

• Introducción a MISP
• Las soluciones de preparación de muestras en línea más comunes de Metrohm: Ultrafiltración, Diálisis, Dilución e Inyección de Bucle Parcial
• Extracción en línea Metrohm
• Preconcentración en línea Metrohm
• Preconcentración en línea Metrohm con eliminación de matriz en línea
• Neutralización en línea de Metrohm
• Eliminación de cationes en línea Metrohm
• Resumen

Todos los pasos relacionados con el proceso de preparación de muestras en línea ocurren entre el inyector automático, en el que se colocan las muestras, y la inyección de la muestra en la columna analítica con la válvula de 6 puertos (Figura 2). 

Las soluciones de preparación de muestras en línea más comunes de Metrohm: Ultrafiltración, Diálisis, Dilución e Inyección de Bucle Parcial

Muchos tipos de muestras contienen partículas (p. ej., aguas residuales, agua de río, etc.) y nunca deben inyectarse directamente en la columna de separación. Por este motivo, Metrohm ofrece instrumentos IC con una solución de ultrafiltración en la que las partículas se eliminan de la muestra antes de la inyección. La ultrafiltración en línea está completamente automatizada y no requiere ningún filtrado manual de muestras, lo que ahorra tiempo y esfuerzo además de los costos de consumibles de, por ejemplo, filtros individuales.

Haga clic en el video para ver cómo funciona el principio de ultrafiltración en línea.

Una solución económica que puede eliminar fácilmente coloides, proteínas o gotitas de aceite de matrices de muestra de alta carga orgánica es la Diálisis en Línea. A diferencia de la precipitación de Carrez tradicional, se omiten numerosos pasos manuales, lo que convierte a la diálisis en línea en una técnica económica y sencilla para analizar muestras complejas como jugos de frutas y verduras, leche u otros productos lácteos. Tanto la ultrafiltración como la diálisis en línea garantizan la vida útil más larga de la columna de separación y protegen los sistemas de IC contra el tiempo de inactividad innecesario.

La técnica de Inyección de Bucle Parcial (MiPT) o la Dilución en Línea se pueden agregar a la configuración de ultrafiltración cuando el rango de concentración de la muestra está fuera del rango de calibración. Otra ventaja significativa de usar MiPT o dilución en línea es la posibilidad de realizar una Calibración en Línea automática a partir de una sola solución estándar de stock. De nuevo, esto ahorra un tiempo valioso que, de otro modo, se gastaría en la preparación de series estándar y, además, aumenta la fiabilidad de los datos al reducir al mínimo los errores de pipeteo y cálculo.

La Figura 3 muestra cómo Metrohm IC habilita sus principios de bajo costo de propiedad. Estos números se basan en un laboratorio contratado de EE. UU. que analiza aproximadamente 14 000 muestras por año en un sistema IC de Metrohm. Además de prolongar la vida útil de la columna con la ultrafiltración en línea y ajustar la concentración de la muestra con la dilución en línea automatizada, estos datos también muestran claramente un gran impacto en el ahorro de costos cuando se aplican técnicas MISP al análisis IC.

Las matrices de muestra son extremadamente variadas. Por lo tanto, se requieren técnicas MISP más específicas (Figura 4) y se explicarán con más detalle en las siguientes secciones.

Extracción en Línea Metrohm

La extracción, un paso común de limpieza y preparación de muestras, hace posible la transferencia de componentes de un medio a otro, lo que permite el análisis de componentes iónicos en matrices orgánicas no polares. Existen muchos procedimientos de extracción diferentes, por ejemplo, la extracción clásica líquido-líquido. Como proceso automatizado, Metrohm Inline Extraction, un proceso líquido-líquido, se utiliza para transferir componentes solubles en agua desde una fase orgánica no polar (como el bioetanol) a la fase acuosa, esencial para el análisis IC. Una cantidad exacta de la muestra (fase orgánica) se transfiere al recipiente de dilución en el que se agrega el medio (generalmente agua ultrapura) y se agita durante un cierto período de tiempo. Se forman dos fases, con la fase acuosa que ahora contiene todos los componentes solubles en agua extraíbles de la muestra original. Todas las gotas orgánicas restantes se eliminan de esta fase durante la diálisis en línea automatizada subsiguiente de Metrohm.

Preconcentración en Línea Metrohm

Para cada método analítico, existen límites con respecto a la concentración detectable más pequeña. Con la cromatografía iónica, según el sistema utilizado, estos límites están entre 0,1 µg/L y 100 µg/L para una inyección de bucle completo de 20 µL. La preconcentración en línea de Metrohm aumenta considerablemente la sensibilidad de medición y abre mediciones precisas en rangos de concentración hasta el rango de ng/L.

Para esta técnica MISP, se utiliza una columna de preconcentración (PCC) en lugar de un bucle de muestra. Esta columna presenta propiedades funcionales muy similares a las de las columnas de separación: si se pasa un volumen definido de muestra por el PCC, se retienen los iones relevantes. A través de la inyección, los iones acumulados se eluyen con el eluyente en la columna de separación.

Haga clic en el vídeo para ver cómo funciona la preconcentración en línea de Metrohm.

Preconcentración Inteligente con Eliminación de Matriz en Línea

La técnica de preconcentración inteligente de Metrohm con eliminación de matriz (MiPCT-ME) permite determinar concentraciones bajas de analitos presentes en una matriz no iónica con un alto grado de reproducibilidad. Una vez que la muestra pasa a través de una columna de preconcentración, los componentes no iónicos de la muestra se enjuagan de la columna de preconcentración con agua ultrapura.

La eliminación de los componentes no iónicos de la muestra evita que interfieran con los analitos objetivo. Las concentraciones de analitos se pueden medir en el rango de ng/L a mg/L con un alto grado de precisión y exactitud usando MiPCT-ME (Figura 5). Esta técnica automatizada de preparación de muestras en línea se utiliza en general para el análisis de trazas en matrices como metanol, peróxido de hidrógeno, isopropanol, etanol, muestras de agua de centrales eléctricas y productos químicos de grado semiconductor.

Neutralización en Línea de Metrohm

Las muestras fuertemente alcalinas o ácidas pueden generar problemas para el análisis cromatográfico de iones, ya que pueden causar daños a la columna de separación y crear un impacto directo en la eficiencia de la separación. Este tipo de muestras pueden ser naturalmente ácidas o alcalinas, o pueden deberse a procesos de digestión necesarios para extraer analitos de suelos, textiles u otras matrices sólidas. Con la ayuda de la neutralización en línea de Metrohm, dichas muestras se pueden preparar de forma totalmente automática durante la inyección de muestras y luego analizarlas directamente sin ninguna intervención manual. Esta técnica también es adecuada para la determinación de ultratrazas de analitos. Después de la neutralización en línea, incluso las muestras fuertemente alcalinas pueden preconcentrarse, lo que facilita los análisis en el rango de concentración de ng/L.

Eliminación de Cationes en Línea Metrohm

La Eliminación de Cationes en Línea de Metrohm es una herramienta especialmente útil que se utiliza para eliminar metales de transición de muestras de galvanoplastia, por ejemplo. Los iones metálicos se intercambian por sodio (Na+) en el Módulo de Preparación de Muestras. Un simple intercambio de protones a veces no es adecuado, específicamente para muestras de la industria de galvanoplastia, ya que esto haría que la muestra fuera demasiado ácida. La eliminación de cationes en línea evita cualquier precipitación de hidróxidos metálicos en el sistema IC. El análisis con funciones integradas de Eliminación de Cationes en Línea es completamente automático, sólido y confiable.

Resumen

Las técnicas MISP ofrecen a los laboratorios muchas soluciones para sus desafíos de preparación manual de muestras. Los resultados son claros:

• se dedica menos tiempo a tareas tediosas y repetitivas
• los datos son más confiables y reproducibles cuando se minimizan los errores manuales
• ahorro de costos a través de mano de obra manual reducida y un rendimiento de muestras más rápido

En la siguiente tabla se enumeran más aspectos destacados de la preparación de muestras en línea de Metrohm.

Dependiendo de la aplicación, Metrohm ofrece una variedad de Sistemas ProfIC Vario que consisten en técnicas MISP automatizadas combinadas con un 940 Professional IC Vario completamente equipado que incluye automatización.

Tus conocimientos para llevar

Preparación de Muestras en Línea de Metrohm y técnicas de inyección inteligente

Folleto: Metrohm Inline Sample Preparation

Metrohm blog: Aumente la productividad y la rentabilidad en el análisis ambiental con IC

Webinar: Calibración automática en IC