Miglioramento della precisione e dell'efficienza nella cromatografia ionica con la diluizione in linea automatizzata

I tecnici di laboratorio spesso hanno difficoltà a bilanciare l'elevata precisione richiesta dal loro lavoro analitico con il carico di lavoro completo e le risorse limitate. Per ottenere risultati accurati e affidabili sono spesso necessarie due procedure fondamentali che garantiscono la massima precisione: calibrazione del sistema analitico e diluizione di campioni altamente concentrati. Quando si utilizza la cromatografia ionica, esistono soluzioni completamente automatizzate per ridurre questo lavoro manuale di laboratorio e facilitare l'efficienza. Le fasi di preparazione del campione, come la diluizione, possono essere eseguite automaticamente con la tecnica di diluizione in linea Metrohm.

Introduzione

La quantificazione in cromatografia ionica (IC) richiede una calibrazione che copra l'intervallo di misurazione definito [1,2]. Gli standard di calibrazione necessari a diverse concentrazioni vengono solitamente preparati da uno standard concentrato mediante diluizione manuale. La diluizione del campione è fondamentale anche nella cromatografia ionica per proteggere la colonna di separazione e il rilevatore, mitigare gli effetti della matrice e, soprattutto, per garantire che la concentrazione misurata rientri nell'intervallo calibrato. Questi processi richiedono molto tempo e comportano un alto rischio di errore umano e contaminazione. La soluzione in linea intelligente e completamente automatizzata di Metrohm per la diluizione e la calibrazione supera queste sfide (Tabella 1).

Il 800 Dosino è la chiave per mantenere l'accuratezza e la precisione richieste in questo processo completamente automatizzato. È un dispositivo di dosaggio preciso e altamente flessibile. Con il software MagIC Net IC, tutte le attività di movimentazione e dosaggio dei liquidi sono controllate e completamente automatizzate, senza necessità di intervento manuale.

**Tabella 1. Valutazione di processi manuali e automatizzati per la diluizione di campioni altamente concentrati e standard di calibrazione**.
Diluizione manuale, preparazione manuale di standard e campioni di calibrazione	Processo in linea automatizzato
Errori Manuali	Gestione accurata dei liquidi con Dosino
Consumo di tempo	Funziona in modo indipendente
Preparazione in più fasi	Diluizione in un solo passaggio
Elevato rischio di contaminazione	Procedura di risciacquo in linea

Male lab techniocian standing next to an open ion chromatograph and a full autosampler.

Questo post del blog esplora la tecnica di diluizione in linea Metrohm (MIDT) completamente automatizzata che rende l'analisi di vari analiti (dall'intervallo g/L a µg/L) meno dispendiosa in termini di tempo mantenendo elevata accuratezza e precisione. MIDT prevede la calibrazione automatica e l'implementazione di diluizioni e caratteristiche logiche che estendono l'intervallo di misurazione e migliorano l'accuratezza e la riproducibilità dei risultati. Il tempo di preparazione più breve riduce il carico di lavoro e fa risparmiare anche sui costi.

Tecnica di diluizione in linea Metrohm (MIDT)

Una delle più antiche tecniche di preparazione dei campioni è la diluizione. La diluizione dei campioni è spesso necessaria non solo per proteggere la colonna e migliorare la separazione degli analiti, ma anche per garantire che non venga superato il range di lavoro del metodo IC. Invece di più passaggi manuali, questa procedura può essere eseguita in linea utilizzando un sistema automatizzato come mostrato nell'Animazione 1.

Animazione 1: Come funziona la diluizione in linea Metrohm?
Gli unici passaggi manuali richiesti sono il posizionamento dei campioni nel rack del campionatore automatico e l'inserimento delle informazioni sulla diluizione (fattore di diluizione) nella tabella dei campioni. L'intera procedura di diluizione viene eseguita automaticamente. Il Dosino trasferisce l'esatta quantità di campione necessaria per la fase di diluizione in un circuito tampone, che viene poi riempito e alimentato con acqua ultrapura o un altro agente diluente. La quantità misurata di campione più la rispettiva quantità di acqua ultrapura o diluente viene quindi trasferita al recipiente di diluizione della stazione di gestione dei liquidi montata sull'autocampionatore (Figure 1). La miscelazione accurata è garantita da un agitatore. Infine, il campione diluito e ben miscelato viene trasferito alla valvola di iniezione del cromatografo ionico utilizzando la pompa peristaltica. Parallelamente all'analisi, l'ago viene pulito nell'unità di risciacquo della stazione di gestione dei liquidi (Figura 1) e il recipiente di diluizione viene completamente risciacquato per ridurre al minimo il carryover e garantire la pulizia. Con la stessa configurazione è possibile analizzare anche i campioni non diluiti.

Figura 1. La stazione di gestione dei liquidi (a sinistra) è montata sull'autocampionatore per facilitare la diluizione e il risciacquo automatizzati.

Il fattore di diluizione può essere scelto liberamente entro un intervallo di misurazione non diluita fino a 1:100 o fino a 1:2000 con l'attrezzatura aggiuntiva necessaria (ad esempio, ago in acciaio rivestito per il prelievo del campione). Il fattore di diluizione viene semplicemente aggiunto nella tabella dei campioni (Figura 2).

Figura 2. Postazione di lavoro MagIC Net che mostra la tabella dei campioni con le specifiche necessarie per l'analisi (ad esempio metodo, tipo di campione, volume di iniezione e fattore di diluizione). Il fattore di diluizione (evidenziato in blu) può essere adattato a seconda della concentrazione prevista dell'analita nel rispettivo campione. Il tipo di campione è fondamentale, poiché la calibrazione procede automaticamente mediante diluizioni definite di una soluzione standard mista.

Diluizione logica in linea

Un ulteriore sviluppo del MIDT è la «Diluizione logica in linea». In questo caso, il sistema determina automaticamente il fattore di diluizione ideale in base all'intervallo calibrato e procede all'analisi del campione (Figura 3). Anche se sono necessari fattori di diluizione diversi per analiti diversi, il sistema eseguirà i passaggi necessari in modo completamente automatico. Ciò garantisce risultati altamente affidabili, poiché rientrano sempre nell'intervallo di calibrazione [3].

Figura 3. Illustrazione del concetto di diluizione logica Metrohm. Se la concentrazione del campione è al di fuori dell'intervallo di calibrazione, viene diluita con il fattore di diluizione ottimale e analizzata nuovamente. Pertanto, i risultati rientrano sempre nell'intervallo di calibrazione.

Calibrazione automatica

Naturalmente non solo i campioni ma anche gli standard possono essere diluiti in questo modo. Di conseguenza, Metrohm offre la possibilità di calibrazione automatica, ovvero tutto ciò che serve è un unico standard multi-ione. Il sistema diluisce questo standard altamente concentrato con diversi fattori di diluizione ed esegue una calibrazione multipunto come mostrato nella Figura 4 [2,4].

Figura 4. Esempio di calibrazione automatica degli anioni principali ottenuta utilizzando la tecnica di diluizione in linea Metrohm. Gli standard di calibrazione sono stati diluiti automaticamente rispettivamente da uno standard misto per anioni per la calibrazione anionica e uno standard misto per cationi per la calibrazione cationica. I coefficienti di correlazione nella Tabella 2 rivelano l'accuratezza di questa tecnica di calibrazione automatizzata.

La qualità superiore della procedura di calibrazione automatica è dimostrata da elevati coefficienti di correlazione (0,9999) e recuperi per iniezioni multiple compresi tra il 98% e il 101% (Tabella 2) [2,4].

**Tabella 2.** Coefficienti di correlazione per la calibrazione automatica di cationi e anioni con la tecnica di diluizione in linea Metrohm.
Cationi	Coefficiente di correlazione	Recupero (%) per lo standard DF 5	Anioni	Coefficiente di correlazione	Recupero (%) per lo standard DF 5
Lithium	1.000000	100.7	Fluoride	0.999984	99.4
Sodium	0.999998	101.1	Chloride	0.999993	100.6
Potassium	0.999999	101.0	Nitrite	0.999972	98.7
Calcium	0.999993	101.9	Bromide	0.999981	98.2
Magnesium	0.999998	102.8	Nitrate	0.999981	98.6

Campi di applicazione del MIDT

Esistono molteplici campi di applicazione ideali per l'utilizzo della diluizione in linea Metrohm. Questi includono l'analisi dell'acqua potabile e del rubinetto, nonché matrici più complesse come soluzioni per emodialisi o campioni di alimenti e bevande. Impara dal nostro esperto di applicazioni IC la soluzione definitiva per aumentare l'efficienza e consentire la massima protezione del sistema IC e delle colonne IC, in particolare per quanto riguarda le matrici dei campioni più complesse.

Chiedi all'esperto – IC: Posso combinare la dialisi in linea o l'ultrafiltrazione in linea con la diluizione in linea?

Conclusione

In breve, MIDT offrirà i seguenti vantaggi per la tua analisi:

MIDT automatizza la diluizione di campioni e standard, garantendo che i risultati rientrino costantemente nell'intervallo di calibrazione desiderato. Le funzionalità logiche e la gestione dei campioni annidati possono migliorare ulteriormente l'efficienza. Questa automazione riduce al minimo l’errore umano e migliora la riproducibilità – e tutto viene eseguito dal software MagIC Net.

La tecnica di diluizione in linea Metrohm è altamente adattabile a ogni sistema di cromatografia ionica Metrohm con un processore di campioni professionale 858 semplicemente aggiungendo un kit di accessori per la diluizione inline. La combinazione di MIDT con ultrafiltrazione in linea o dialisi in linea può migliorare ulteriormente l'efficienza e proteggere il sistema IC.

MIDT è in grado di gestire vari tipi e concentrazioni di campioni e può gestire campioni diluiti e non diluiti. Mentre la configurazione standard può eseguire diluizioni in un intervallo da 1:1 a 1:100, questo intervallo può essere esteso molto facilmente fino a 1:2000 con parti aggiuntive.

Le concentrazioni del campione vengono calcolate automaticamente. Ogni singolo passaggio metodologico è tracciabile e può essere riassunto da MagIC Net in un report definito dall'utente allo stesso modo dei risultati.

MIDT riduce significativamente i tempi di preparazione e i costi associati riducendo l'intervento manuale, rendendo questa tecnica ideale per ambienti ad alto rendimento.

Riferimenti

[1] Weiss, J.; Shpigun, O. Handbook of Ion Chromatography, 4th ed.; Wiley-VCH: Hoboken, New Jersey, USA, 2016; Vol. 3.

[2] Seubert, A.; Frenzel, W.; Schäfer, H.; Bogenschütz, G.; Läubli, M. Monograph: Sample Preparation Techniques for Ion Chromatography, 2nd ed.; Metrohm AG: Herisau, Switzerland, 2021.

[3] Metrohm AG. Metrohm Inline Sample Preparation; Metrohm AG: Herisau, Switzerland, 2014.

[4] Hartmann, T.; Czyborra, S. Straightforward Multi-Point Calibration Using a Single Standard.