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Suivi et maintien des performances des colonnes
Une colonne de séparation performante est l'une des conditions de base pour garantir la fiabilité des analyses chromatographiques. Les utilisateurs de chromatographie ionique (CI) doivent régulièrement vérifier les performances de leur colonne. De cette façon, si une baisse de performance devient apparente, des mesures peuvent être prises suffisamment tôt pour restaurer ou maintenir le bon fonctionnement de la colonne, réduisant ainsi les temps d'arrêt dans le débit d'échantillons. Dans ce blog, nous expliquons comment évaluer les performances de la colonne, quels sont les paramètres à surveiller et quelles sont les mesures à prendre pour garantir d'excellentes performances de la colonne.
Première utilisation d'une nouvelle colonne de séparation
Lorsque vous utilisez une colonne pour la toute première fois, nous vous recommandons de vérifier ses performances initiales. Le certificat d'analyse (CoA), que vous recevez avec chaque achat d'une colonne Metrohm, est votre source de référence ici. Enregistrez un chromatogramme et utilisez les conditions d'analyse spécifiées dans le CoA : celles-ci comprennent le débit, la température, l'éluant (phase mobile), la concentration de l'analyte, la taille de la boucle d'échantillon et la suppression.
Vous pouvez évaluer les performances de la colonne en comparant certains des paramètres de résultat avec les valeurs indiquées dans le CoA (par exemple, le temps de rétention, les plateaux théoriques, l'asymétrie, la résolution et la hauteur de pic).
Suivi régulier de la performance des colonnes
Les colonnes déjà utilisées doivent également être contrôlées régulièrement ! Nous recommandons d'effectuer ces tests avec des étalons de contrôle dans les conditions d'application que vous utilisez normalement, car les performances varient en fonction du type d'analyse et des conditions d'analyse associées ainsi que de la configuration instrumentale. Si une baisse des performances est observée, les exigences de l'application sont cruciales pour déterminer si l'appareil peut encore être utilisé.
Nous vous expliquons ci-dessous comment déterminer les performances de votre colonne sur la base de cinq indicateurs de performance. Vous découvrirez également comment vous pouvez prévenir ou rectifier une baisse de performance.
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Contre-pression
Contrôle de la contre-pression : Lorsque vous utilisez votre nouvelle colonne pour la première fois, enregistrez la valeur de la contre-pression dans les conditions d'analyse de votre application comme référence ("variable commune" dans MagIC Net). Utilisez ensuite les résultats définis par l'utilisateur pour surveiller la différence entre la contre-pression initiale et celle affichée lors de la détermination actuelle.
Si vous identifiez une augmentation de la contre-pression par rapport à la valeur initiale enregistrée, cela indique que des particules se sont déposées dans la colonne de garde ou la colonne de séparation. Si l'augmentation mesurée est supérieure à 1 MPa, des mesures doivent être prises. Si la colonne de garde est contaminée, elle doit être remplacée, car c'est sa fonction première. Si la colonne de séparation est affectée, retirez-la du système, retournez-la et réinstallez-la, puis rincez-la pendant plusieurs heures dans ce sens d'écoulement inversé. Si cela n'aide pas, nous vous recommandons fortement d'envisager le remplacement de la colonne. Cela sera indispensable si la contre-pression maximale autorisée pour la colonne est atteinte.
Temps de rétention
Pour suivre les changements du temps de rétention (qui signalent une diminution de la performance de la colonne), on surveille le temps de rétention du dernier pic de l'analyte dans le chromatogramme. Le sulfate, par exemple, est approprié pour cela, car il élue généralement juste à la fin des chromatogrammes d'anions standard. Ici aussi, il faut travailler avec une variable commune dans le MagIC Net pour enregistrer la valeur initiale.
Les temps de rétention instables peuvent être causés par le dioxyde de carbone introduit par l'air ambiant ou par les bulles d'air présentes dans l'éluant. Heureusement, ces problèmes peuvent être résolus facilement (voir tableau 1).
Tableau 1. Prévenir et corriger la perte de performance dans les colonnes IC.
| Indicateur | Cause | Mesures préventives et correctives |
|---|---|---|
| Augmentation de la contre-pression | Particules sur la colonne de garde | Remplacez la colonne de garde. |
| Particules sur la colonne de séparation | Rincer la colonne de séparation dans le sens inverse du flux :
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| Particules dans l'échantillon | Préparation des échantillons, par exemple, élimination des particules par ultrafiltration en ligne. | |
| Temps de rétention raccourci | Carbonate dans l'éluant | Le dioxyde de carbone de l'air affecte l'équilibre carbonate/hydrogénocarbonate dans l'éluant. Un éluant carbonate/hydrogénocarbonate s'affaiblit avec le temps ; un éluant hydroxyde se renforce..
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| Bulles d'air dans l'éluant | Les bulles d'air rendent l'écoulement de l'éluant instable. La contre-pression est un indicateur de l'instabilité de l'écoulement. Elle doit rester stable dans une plage de ± 0,1 MPa.
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| Perte de capacité dans la colonne due aux ions de haute valence | Régénérez la colonne conformément à la notice de la colonne pour éliminer tout dépôt inorganique. | |
| Perte de résolution | Éluent trop vieux ou produit de manière incorrecte | Les éluants doivent être fraîchement préparés. Veillez à ce qu'ils soient produits correctement et notamment à ce que le carbonate et l'hydrogénocarbonate ne soient pas confondus. |
| Effet adsorbant de la contamination déposée dans la colonne de garde | Remplacez la colonne de garde. | |
| Effet adsorbant de la contamination déposée dans la colonne de séparation | Régénérez la colonne conformément à la notice de la colonne pour éliminer tout dépôt organique ou inorganique. | |
| Perte des plateaux théoriques | Colonne de garde contaminée | Remplacez la colonne de garde. |
| Colonne de séparation contaminée | Régénérez la colonne conformément à la notice de la colonne pour éliminer tout dépôt organique ou inorganique. | |
| Colonne de séparation surchargée | La colonne de séparation peut être surchargée par des facteurs tels qu'une teneur élevée en sel dans la matrice de l'échantillon.
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| Volume mort dans le système IC |
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| Asymétrie | Volume mort ou contamination sur la colonne de garde | Remplacez la colonne de garde. |
| Colonne de séparation contaminée | Régénérez la colonne conformément à la notice de la colonne pour éliminer tout dépôt organique ou inorganique. |
La colonne peut également avoir perdu une partie de sa capacité. Cette perte de capacité peut être causée par la présence d'ions de haute valence qui sont difficiles à éliminer en raison de leur forte attraction pour la phase stationnaire. La colonne doit alors être régénérée conformément à la notice de la colonne pour éliminer toute contamination. Si cela n'entraîne aucune amélioration, il faut alors envisager de remplacer la colonne en fonction des exigences de l'application, notamment en cas de perte progressive de capacité.
Une perte de capacité peut également se produire si les groupes fonctionnels se détachent définitivement de la phase stationnaire. Dans ce cas, la colonne ne peut pas être régénérée et doit être remplacée.
Résolution
Contrôlez la résolution chromatographique en comparant les mesures d'un étalon de contrôle prédéfini avec une valeur de référence initiale. Si la résolution est R > 1,5, le signal est considéré comme séparé de la ligne de base (voir illustration ci-dessous). Cependant, dans les cas impliquant des matrices très concentrées et pour des pics plus largement répandus, la valeur de résolution doit être plus élevée pour garantir la séparation de la ligne de base.
Si une perte de résolution se produit, il faut d'abord s'assurer qu'elle n'est pas causée par l'éluant ou le système de CI. Une fois que ces éléments ont été écartés, il est possible que l'effet d'adsorption des contaminations dans la colonne de garde ou la colonne de séparation en soit la cause. Une colonne de garde contaminée doit être remplacée. Si la cause du problème est la colonne de séparation, celle-ci doit être régénérée conformément à la notice de la colonne afin de la libérer de toute contamination organique ou inorganique. Si la perte de résolution progresse, le remplacement de la colonne est inévitable.
Plateaux théoriques
Enregistrez le nombre initial de plateaux théoriques dans le MagIC Net comme une variable commune, comme mentionné précédemment pour les autres paramètres. Habituellement, le dernier pic d'élution est utilisé - dans les chromatogrammes d'anions, le sulfate s'avérerait encore une fois être un candidat approprié. Les plateaux théoriques dépendent également de la concentration de l'analyte. Par conséquent, il est idéal de surveiller ce paramètre pendant les mesures de l'étalon de contrôle et non pendant les mesures de l'échantillon. Vous pouvez suivre l'évolution de toute modification du nombre de plateaux théoriques via les résultats définis par l'utilisateur dans MagIC Net.
Une diminution du nombre de plateaux théoriques peut suggérer un volume mort dans le système de CI (tableau 1). Un faible nombre de plateaux théoriques peut également être observé si la colonne a été surchargée par une concentration élevée de sel dans la matrice de l'échantillon, par exemple. Si les plateaux théoriques diminuent de plus de 20 %, cela indique que les performances de la colonne sont en baisse. En fonction des exigences de l'application, il peut être nécessaire de prendre des mesures.
Si la colonne de garde est à l'origine de la baisse de performance, elle doit être remplacée. Si le problème vient de la colonne de séparation, nous recommandons de régénérer la colonne conformément à la notice de la colonne pour éliminer toute contamination organique ou inorganique. Si cela n'aide pas, vous devez envisager de remplacer la colonne, en particulier si une tendance à la baisse des plateaux théoriques est observée.
Asymétrie
Déterminez l'asymétrie initiale des analytes en mesurant un étalon de contrôle prédéfini dans les conditions d'analyse de votre application. Enregistrez-le comme variable commune, puis suivez les résultats définis par l'utilisateur pour observer le développement de l'asymétrie dans le temps. Les valeurs maximales acceptables pour l'asymétrie varient en fonction de l'analyte. Par exemple, les pics de calcium et de magnésium présentent initialement des valeurs d'asymétrie relativement élevées.
L'asymétrie est définie comme la distance entre la ligne centrale du pic et le côté descendant du pic (B dans la figure ci-dessous) divisée par la distance entre la ligne centrale du pic et le côté ascendant du pic (A dans la figure ci-dessous), les deux distances étant mesurées à 10% de la hauteur du pic. Certaines pharmacopées peuvent utiliser d'autres chiffres - veuillez vérifier pour être sûr des exigences dans votre pays.
AS > 1 signifie qu'un pic présente une queue, et AS < 1 équivaut à un front de pic. Une chromatographie optimale est obtenue avec des asymétries de pic aussi proches que possible de 1. En règle générale, on considère que la performance d'une colonne est en déclin lorsque l'asymétrie est AS >2 ou AS <0,5. Selon les exigences de l'application, des mesures doivent être prises dans ce cas afin d'améliorer la symétrie et de permettre une meilleure intégration.
Les valeurs élevées d'asymétrie peuvent être dues au chromatographe ionique - en raison du volume mort, par exemple. Si ce n'est pas le cas, il est important de déterminer si l'asymétrie est due à des problèmes avec la colonne de garde ou avec la colonne de séparation. Si la colonne de garde est à l'origine de l'asymétrie, elle doit être remplacée. S'il s'agit de la colonne de séparation, elle doit d'abord être régénérée conformément à la notice de la colonne pour éliminer toute contamination organique ou inorganique. Si cela n'aide pas, vous devez envisager de remplacer la colonne. Si l'on observe une tendance à l'augmentation des valeurs d'asymétrie, le remplacement est inévitable.
Résumé
Il existe de nombreuses façons d'estimer les performances de la colonne et de suivre les chiffres concrets tout au long de sa durée de vie. Un entretien approprié peut prolonger la durée de vie de la colonne de séparation, de même que l'utilisation systématique d'une colonne de garde pour une protection supplémentaire. Pour plus d'informations, consultez nos autres articles de blog sur ce sujet !
