Mejora de la precisión y la eficiencia en la cromatografía iónica con dilución en línea automatizada

Los técnicos de laboratorio a menudo luchan por equilibrar la alta precisión que requiere su trabajo analítico con su carga de trabajo completa y recursos limitados. Para obtener resultados precisos y fiables, frecuentemente se requieren dos procedimientos fundamentales que permitan la máxima precisión: la calibración del sistema analítico y la dilución de muestras altamente concentradas. Cuando se utiliza cromatografía iónica, existen soluciones totalmente automatizadas para reducir este trabajo manual de laboratorio y facilitar la eficiencia. Los pasos de preparación de muestras, como la dilución, se pueden realizar automáticamente con la técnica de dilución en línea de Metrohm.

Introducción

La cuantificación en cromatografía iónica (IC) requiere una calibración que cubra el rango de medición definido [1,2]. Los estándares de calibración necesarios de diferentes concentraciones generalmente se preparan a partir de un estándar concentrado mediante dilución manual. La dilución de la muestra también es crucial en la cromatografía iónica para proteger la columna de separación y el detector, mitigar los efectos de la matriz y, principalmente, garantizar que la concentración medida se encuentre dentro del rango calibrado. Estos procesos requieren mucho tiempo y plantean un alto riesgo de error humano y contaminación. La solución en línea inteligente y totalmente automatizada de Metrohm para dilución y calibración supera estos desafíos (tabla 1).

El 800 Dosino de Metrohm es la clave para mantener la exactitud y precisión requeridas en este proceso totalmente automatizado. Es un dispositivo dosificador preciso y muy flexible. Con el software MagIC Net IC, todas las tareas de dosificación y manipulación de líquidos están controladas y completamente automatizadas, sin necesidad de intervención manual.

**Tabla 1.** Evaluación de procesos manuales y automatizados para dilución de muestras altamente concentradas y estándares de calibración.
Dilución manual, preparación manual de estándares y muestras de calibración.	Proceso en línea automatizado
Errores manuales	Manipulación precisa de líquidos mediante Dosino
Pérdida de tiempo	Se ejecuta de forma independiente
Preparación de varios pasos	Dilución en un solo paso
Alto riesgo de contaminación	Procedimiento de enjuague en línea

Técnico de laboratorio masculino de pie junto a un cromatógrafo iónico abierto y un muestreador automático completo.

Esta publicación de blog explora la técnica de dilución en línea de Metrohm (MIDT) totalmente automatizada, que hace que el análisis de varios analitos (desde el rango g/L hasta µg/L) consuma menos tiempo y, al mismo tiempo, mantiene una alta exactitud y precisión. MIDT implica la calibración automática y la implementación de funciones lógicas y de dilución que amplían el rango de medición y mejoran la precisión y reproducibilidad de los resultados. El menor tiempo de preparación reduce la carga de trabajo y también ahorra costes.

Técnica de dilución en línea Metrohm (MIDT)

Una de las técnicas de preparación de muestras más antiguas es la dilución. La dilución de muestras suele ser necesaria no sólo para proteger la columna y mejorar la separación de analitos, sino también para garantizar que no se exceda el rango de trabajo del método IC. En lugar de múltiples pasos manuales, este procedimiento se puede llevar a cabo en línea utilizando un sistema automatizado como se muestra en la Animación 1.

Animación 1: ¿Cómo funciona Metrohm Inline Dilution?
Los únicos pasos manuales necesarios son colocar las muestras en el bastidor del muestreador automático e ingresar la información de dilución (factor de dilución) en la tabla de muestras. Todo el procedimiento de dilución se realiza de forma automática. El Dosino transfiere la cantidad exacta de muestra necesaria para el paso de dilución a un circuito de tampón, que luego se llena y se alimenta con agua ultrapura u otro agente diluyente. Luego, la cantidad medida de muestra más la cantidad respectiva de agua ultrapura o diluyente se transfiere al recipiente de dilución de la estación de manipulación de líquidos montada en el muestreador automático (Figura 1). Un agitador garantiza una mezcla completa. Finalmente, la muestra diluida y bien mezclada se transfiere a la válvula de inyección del cromatógrafo iónico mediante la bomba peristáltica. Paralelamente al análisis, la aguja se limpia en la unidad de lavado de la Liquid Handling Station (Figura 1) y el recipiente de dilución se enjuaga por completo para minimizar el arrastre y garantizar la limpieza. Las muestras sin diluir también se pueden analizar con la misma configuración.

Figure 1. La estación de manipulación de líquidos (izquierda) está montada en el muestreador automático para facilitar la dilución y el enjuague automáticos.

El factor de dilución se puede elegir libremente dentro de un rango de medición sin diluir de hasta 1:100, o hasta 1:2000 con el equipo adicional necesario (p. ej., aguja de acero recubierta para la toma de muestra). El factor de dilución simplemente se agrega en la tabla de muestras (Figura 2).

Figure 2. Lugar de trabajo MagIC Net que muestra la tabla de muestras con las especificaciones necesarias para el análisis (p. ej., método, tipo de muestra, volumen de inyección y factor de dilución). El factor de dilución (resaltado en azul) se puede adaptar dependiendo de la concentración esperada del analito en la muestra respectiva. El tipo de muestra es decisivo, ya que la calibración se realiza automáticamente mediante diluciones definidas de una solución estándar mixta.

Dilución lógica en línea

Un desarrollo posterior de MIDT es la «Dilución lógica en línea». En este caso, el sistema determina automáticamente el factor de dilución ideal según el rango calibrado y procede a analizar la muestra (figura 3). Incluso si se necesitan diferentes factores de dilución para diferentes analitos, el sistema llevará a cabo los pasos necesarios de forma totalmente automática. Esto garantiza resultados muy fiables, ya que siempre se encuentran dentro del rango de calibración [3].

Figure 3. Ilustración del concepto de dilución lógica de Metrohm. Si la concentración de la muestra está fuera del rango de calibración, se diluye con el factor de dilución óptimo y se analiza nuevamente. De este modo, los resultados siempre se ajustan al rango de calibración.

Calibración automática

Por supuesto, de esta forma no sólo se pueden diluir muestras, sino también estándares. Por lo tanto, Metrohm ofrece la posibilidad de calibración automática, es decir, todo lo que se necesita es un único estándar multiion. El sistema diluye este estándar altamente concentrado con diferentes factores de dilución y lleva a cabo una calibración multipunto como se muestra en Figura 4 [2,4].

Figure 4. Ejemplo de calibración automática de aniones principales lograda mediante la técnica de dilución en línea Metrohm. Los estándares de calibración se diluyeron automáticamente a partir de un estándar mixto para aniones para la calibración de aniones y un estándar mixto para cationes para la calibración de cationes, respectivamente. Los coeficientes de correlación en la Tabla 2 revelan la precisión de esta técnica de calibración automatizada.

La calidad superior del procedimiento de calibración automática se demuestra por altos coeficientes de correlación (0,9999) y recuperaciones para múltiples inyecciones entre 98% y 101% (Tabla 2) [2,4].

**Tabla 2.** Coeficientes de correlación para la calibración automática de cationes y aniones con la técnica de dilución en línea Metrohm.
Todos los estándares se inyectaron varias veces (n = 3) y se prepararon a partir de una solución madre estándar mixta para aniones y cationes, respectivamente, adaptando factores de dilución (DF) de 2, 5, 10, 20 y 50.
Cationes	Coeficiente de correlación	Recuperación (%) para el DF 5 estándar	Aniones	Coeficiente de correlación	Recuperación (%) para el DF 5 estándar
Litio	1,000000	100,7	Fluoruro	0,999984	99,4
Sodio	0,999998	101,1	Cloruro	0,999993	100,6
Potasio	0,999999	101,0	Nitrito	0,999972	98,7
Calcio	0,999993	101,9	Bromuro	0,999981	98,2
Magnesio	0,999998	102,8	Nitrato	0,999981	98,6

Campos de aplicación de MIDT

Existen múltiples campos de aplicación ideales para utilizar Metrohm Inline Dilution. Estos incluyen análisis de agua potable y del grifo, así como matrices más complejas como soluciones de hemodiálisis o muestras de alimentos y bebidas. Obtenga información de nuestro experto en aplicaciones de CI sobre la solución definitiva para aumentar la eficiencia y permitir la máxima protección del sistema de CI y las columnas de CI, especialmente en lo que respecta a matrices de muestras más complejas.

Pregúntele al experto – IC: ¿Puedo combinar diálisis en línea o ultrafiltración en línea con dilución en línea?

Conclusión

En definitiva, MIDT ofrecerá las siguientes ventajas para su análisis:

MIDT automatiza la dilución de muestras y estándares, asegurando que los resultados se encuentren consistentemente dentro del rango de calibración deseado. Las funciones lógicas y el manejo de muestras anidadas pueden mejorar aún más la eficiencia. Esta automatización minimiza el error humano y mejora la reproducibilidad, y todo se realiza mediante el software MagIC Net.

La técnica de dilución en línea de Metrohm es altamente adaptable a todos los sistemas de cromatografía iónica de Metrohm con un procesador de muestras profesional 858 simplemente agregando un kit de accesorios para dilución en línea. La combinación de MIDT con ultrafiltración en línea o diálisis en línea puede mejorar aún más la eficiencia y proteger el sistema IC.

MIDT es capaz de manejar varios tipos de muestras y concentraciones, y puede manejar muestras tanto diluidas como sin diluir. Si bien la configuración estándar puede realizar diluciones en un rango de 1:1 a 1:100, este rango se puede ampliar muy fácilmente a 1:2000 con piezas adicionales.

Las concentraciones de las muestras se calculan automáticamente. Cada paso metodológico es rastreable y MagIC Net puede resumirlo en un informe definido por el usuario del mismo modo que los resultados.

MIDT reduce significativamente el tiempo de preparación y los costos asociados al reducir la intervención manual, lo que hace que esta técnica sea ideal para entornos de alto rendimiento.

Referencias

[1] Weiss, J.; Shpigun, O. Manual de cromatografía iónica, 4ª ed.; Wiley-VCH: Hoboken, Nueva Jersey, EE. UU., 2016; vol. 3.

[2] Seubert, A.; Frenzel, W.; Schäfer, H.; Bogenschütz, G.; Laubli, M. Monografía: Técnicas de preparación de muestras para cromatografía iónica, 2ª ed.; Metrohm AG: Herisau, Suiza, 2021.

[3] Metrohm AG. Preparación de muestras en línea Metrohm; Metrohm AG: Herisau, Suiza, 2014.

[4] Hartmann, T.; Czyborra, S. Calibración multipunto sencilla utilizando un único estándar.