Повышение точности и эффективности ионной хроматографии с помощью автоматизированного инлайн разбавления

Часто бывает так, что лаборантам трудно найти баланс между высокой точностью, которая требуется для их аналитической работы, высокой рабочей нагрузкой и ограниченными ресурсами. Для получения точных и надежных результатов часто требуются две основные процедуры, обеспечивающие максимальную точность: калибровка аналитической системы и разбавление высококонцентрированных образцов. При использовании ионной хроматографии существуют полностью автоматизированные решения, позволяющие сократить объем ручной лабораторной работы и повысить эффективность. Такие этапы пробоподготовки, как разбавление, можно выполнять автоматически с помощью технологии инлайн (от англ. "inline" - встроенный) разбавления от Metrohm.

Введение

Количественная оценка в ионной хроматографии (ИХ) требует калибровки, которая охватывает определенный диапазон измерений [1,2]. Необходимые калибровочные растворы различной концентрации обычно готовятся из концентрированного стандартного образца путем ручного разбавления. Разбавление пробы также имеет решающее значение в ионной хроматографии для защиты разделительной колонки и детектора и, прежде всего, для обеспечения того, чтобы измеряемая концентрация находилась в пределах калиброванного диапазона. Эти процессы требуют много времени и сопряжены с высоким риском человеческой ошибки и загрязнения. Полностью автоматизированное интеллектуальное встроенное решение Metrohm для разбавления и калибровки позволяет преодолеть эти проблемы (Таблица 1).

Точное и очень гибкое дозирующее устройство 800 Dosino является ключом к поддержанию требуемой точности и аккуратности в этом полностью автоматизированном процессе. Благодаря программному обеспечению MagIC Net IC все задачи по обработке и дозированию жидкостей контролируются и полностью автоматизированы — без необходимости ручного вмешательства.

**Таблица 1.** Оценка ручных и автоматизированных процессов разбавления высококонцентрированных проб и калибровочных растворов.
Ручное разбавление, ручная подготовка калибровочных растворов и проб	Автоматизированный инлайн процесс
Ошибки в ручном режиме	Точное управление жидкостями с помощью Dosino
Кропотливый	Работает независимо
Многоэтапная подготовка	Одношаговое разбавление
Высокий риск заражения	Процедура инлайн промывки

Лаборант-мужчина стоит рядом с открытым ионным хроматографом и полным автосэмплером.

В статье рассматривается полностью автоматизированная технология инлайн разбавления Metrohm (MIDT), которая позволяет сократить время анализа различных аналитов (от г/л до мкг/л), сохраняя при этом высокую точность и достоверность. MIDT включает в себя автоматическую калибровку и реализацию логичных функций разбавления, которые расширяют диапазон измерений и повышают точность и воспроизводимость результатов. Более короткое время пробоподготовки снижает рабочую нагрузку, а также экономит расходы.

Методика инлайн разбавления Metrohm (MIDT)

Одним из старейших методов пробоподготовки является разбавление. Разбавление проб часто необходимо не только для защиты колонки и улучшения разделения аналитов, но и для того, чтобы гарантировать, что рабочий диапазон метода ИХ не будет превышен. Вместо множества ручных операций эту процедуру можно выполнить в режиме реального времени с помощью автоматизированной системы, как показано на Анимации 1.

Анимация 1: Как работает MIDT?
Единственными ручными манипуляциями, котрые потребуются, являются размещение проб в стойке автосамплера и ввод информации о разбавлении (коэффициент разбавления) в таблицу образцов. Вся процедура разбавления выполняется автоматически. Dosino переносит точное количество пробы, необходимое для этапа разбавления, в петлю, которая затем заполняется сверхчистой водой или другим разбавляющим агентом. Измеренное количество пробв плюс соответствующее количество сверхчистой воды или разбавителя затем переносится в сосуд Liquid Handling Station (станции промывки и разбаваления), установленной на автосамплере (Рисунок 1). Тщательное перемешивание обеспечивается мешалкой. Наконец, разбавленная и хорошо перемешанная проба с помощью перистальтического насоса переносится в инжекторный клапан ионного хроматографа. Параллельно с анализом пробоотборная игла очищается в промывочном блоке Liquid Handling Station (Рисунок 1) и сосуд для разбавления полностью промывается, чтобы свести к минимуму загрязнение нового пробы. Неразбавленные образцы проб также можно анализировать с помощью этой же установки.

Figure 1. Liquid Handling Station (слева) устанавливается на автосамплер для облегчения автоматического разбавления и промывки.

Коэффициент разбавления можно свободно выбирать в диапазоне от неразбавленного образца до степени разбавления 1:100 или 1:2000 с необходимым дополнительным оборудованием (например, стальной иглой с покрытием для забора образца). Коэффициент разбавления просто добавляется в таблицу образцов (Рисунок 2).

Рисунок 2. Рабочее место MagIC Net, отображающее таблицу образцов с необходимыми для анализа характеристиками (например, метод, тип пробы, инжекционный объем и коэффициент разбавления). Коэффициент разбавления (выделен синим цветом) можно адаптировать в зависимости от ожидаемой концентрации аналита в образце. Тип образца имеет решающее значение, поскольку калибровка выполняется автоматически путем разбавления смешанного стандартного раствора.

Логическое инлайн разбавление

Дальнейшим развитием MIDT является «Логическое инлайн разбавление». В этом случае система автоматически определяет идеальный коэффициент разбавления на основе уже полученного калибровочного диапазона и приступает к анализу проб (Рисунок 3). Даже если для разных аналитов требуются разные коэффициенты разбавления, система выполнит необходимые шаги полностью автоматически.
Это гарантирует высокую надежность результатов, поскольку они всегда попадают в диапазон калибровки [3].

Рисунок 3. Иллюстрация концепции логического разбавления Metrohm. Если концентрация пробы выходит за пределы диапазона калибровки, её разбавляют с оптимальным коэффициентом разбавления и анализируют повторно. Таким образом, результаты всегда укладываются в диапазон калибровки.

Автоматическая калибровка

Конечно, таким образом можно разбавлять не только образцы проб, но и стандарты. Следовательно, Metrohm предлагает возможность автоматической калибровки, т.е. все, что нужно, — это один мультиионный стандарт. Система разбавляет этот высококонцентрированный стандартный образец с различными коэффициентами разбавления и выполняет многоточечную калибровку, как показано на рисунке. Рисунок 4 [2,4].

Рисунок 4. Пример автоматической калибровки основных анионов, достигнутой с использованием метода инлайн разбавления Metrohm. Стандартные образцы были автоматически разбавлены из смешанных стандартных образцов для анионов и катионов, соответственно. Коэффициенты корреляции в таблице 2 показывают точность этого метода автоматической калибровки.

Превосходное качество процедуры автоматической калибровки подтверждается высокими коэффициентами корреляции (0,9999) и показателями восстановления при многократных инъекциях от 98% до 101% (Таблица 2) [2,4].

**Таблица 2.** Коэффициенты корреляции для автоматической калибровки катионов и анионов с использованием метода инлайн разбавления Metrohm.
Все стандарты вводились многократно (n = 3) и готовились из смешанного стандартного исходного образца для анионов и катионов соответственно, с адаптацией коэффициентов разбавления (DF) 2, 5, 10, 20 и 50.
Катионы	Коэффициент корреляции	Восстановление (%) для стандартного DF 5	Анионы	Коэффициент корреляции	Восстановление (%) для стандартного DF 5
Литий	1,000000	100,7	Фторид	0,999984	99,4
Натрий	0,999998	101,1	Хлорид	0,999993	100,6
Калий	0,999999	101,0	Нитрит	0,999972	98,7
Кальций	0,999993	101,9	Бромид	0,999981	98,2
Магний	0,999998	102,8	Нитрат	0,999981	98,6

Области применения MIDT

Существует множество областей применения, идеально подходящих для использования инлайн разбавления Metrohm. К ним относятся анализ питьевой и водопроводной воды, а также более сложные матрицы, такие как растворы для гемодиализа или образцы продуктов питания и напитков. Узнайте у нашего эксперта об оптимальном решении для повышения эффективности и обеспечения максимальной защиты системы и колонок ИХ, особенно в отношении более сложных матриц образцов проб.

Задайте вопрос эксперту – IC: Можно ли совмещать инлайн диализ или инлайн ультрафильтрацию с инлайн разбавлением?

Заключение

MIDT обеспечит следующие преимущества для вашего анализа:

MIDT автоматизирует разбавление образцов проб и стандартов, гарантируя, что результаты постоянно находятся в желаемом диапазоне калибровки. Логические функции, а также встроенная пробоподготовка могут дополнительно повысить эффективность Вашей лаборатории. Такая автоматизация сводит к минимуму человеческие ошибки и повышает воспроизводимость — и все это выполняется программным обеспечением MagIC Net.

Методика инлайн разбавления Metrohm легко адаптируется к любой системе ионной хроматографии Metrohm с автосемплером 858 Professional Sample Processor путем простого добавления Комплекта аксессуаров для Inline Dilution. Сочетание MIDT с инлайн ультрафильтрацией или инлайн диализом может дополнительно повысить эффективность и защитить Вашу ИХ систему.

MIDT способен работать с различными типами и концентрациями проб, а также с разбавленными и неразбавленными пробами. Хотя стандартная установка позволяет выполнять разбавление в диапазоне от 1:1 до 1:100, этот диапазон можно легко расширить до 1:2000 с помощью дополнительных деталей.

Концентрации проб рассчитываются автоматически. Каждый методологический шаг отслеживается и может быть резюмирован в пользовательском отчете MagIC Net так же, как и результаты.

MIDT значительно сокращает время пробоподготовки и связанные с этим затраты за счет сокращения ручного вмешательства, что делает этот метод идеальным для высокопроизводительных лабораторий.

Ссылки

[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.