Otomatik inline seyreltme ile iyon kromatografide hassasiyet ve verimliliğin geliştirilmesi

Laboratuvar teknisyenleri genellikle analitik çalışmalarının gerektirdiği yüksek doğruluk ile yoğun iş yükü ve sınırlı kaynaklar arasında denge kurmakta zorlanmaktadır. Doğru ve güvenilir sonuçlar elde etmek için genellikle en yüksek hassasiyeti sağlayan iki temel prosedür gerekmektedir: analitik sistemin kalibrasyonu ve yüksek konsantrasyonlu numunelerin seyreltilmesi. İyon kromatografi kullanıldığında, bu manuel laboratuvar çalışmalarını azaltmak ve verimliliği arttırmak için tam otomatik çözümler bulunmaktadır. Metrohm Inline Seyreltme Tekniği sayesinde seyreltme gibi örnek hazırlama adımları otomatik olarak gerçekleştirilebilmektedir.

Giriş

İyon kromatografide (IC) miktar tayini için tanımlanan ölçüm aralığını kapsayan bir kalibrasyon gerekmektedir [1,2]. Farklı konsantrasyonlardaki gerekli kalibrasyon standartları, genellikle manuel seyreltme yoluyla konsantre bir standarttan hazırlanmaktadır. Numune seyreltmesi, ayırma kolonunu ve dedektörü korumak, matris etkilerini azaltmak ve öncelikle ölçülen konsantrasyonun kalibre edilen aralıkta olmasını sağlamak için iyon kromatografide de çok önemlidir. Bu süreçler, zaman alıcıdır ve yüksek insan hatası ve kontaminasyon riski taşımaktadır. Metrohm'un seyreltme ve kalibrasyon için tam otomatik akıllı inline çözümü, bu zorlukların üstesinden gelmektedir (Tablo 1).

Metrohm 800 Dosino, bu tam otomatik sürecin gerekli doğruluk ve hassasiyetle sürdürülmesinde anahtar rol oynamaktadır. Hassas ve son derece esnek bir dozajlama cihazıdır. MagIC Net IC yazılımı ile tüm sıvı işleme ve dozajlama görevleri kontrol edilmekte ve manuel müdahaleye gerek kalmadan tamamen otomatik hale getirilmektedir.

**Tablo 1.** Yüksek konsantrasyonlu numunelerin ve kalibrasyon standartlarının seyreltilmesi için manuel ve otomatik süreçlerin değerlendirilmesi.
Manuel seyreltme, kalibrasyon standartlarının ve numunelerin manuel olarak hazırlanması	Otomatik inline işlemler
Manuel hatalar	Dosino ile hassas sıvı işleme
Zaman alıcı	Bağımsız çalışma
Çok adımlı hazırlık	Tek adımda seyreltme
Yüksek kontaminasyon riski	Inline yıkama prosedürü

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

Bu blog makalesi, çeşitli analitlerin (g/L'den µg/L aralığına kadar) analizini doğruluk ve hassasiyeti yüksek tutarak daha az zaman alıcı hale getiren, tam otomatik Metrohm Inline Seyreltme Tekniğini (MIDT) konu almaktadır. MIDT, otomatik kalibrasyon ve ölçüm aralığını genişleten ve sonuçların doğruluğunu ve tekrarlanabilirliğini artıran seyreltme ve mantıksal özelliklerin uygulanmasını içermektedir. Daha kısa hazırlık süresi ile iş yükünü azaltmakta ve aynı zamanda maliyetten tasarruf sağlamaktadır.

Metrohm Inline Seyreltme Tekniği (MIDT)

En eski numune hazırlama tekniklerinden biri seyreltmedir. Numunelerin seyreltilmesi genellikle sadece kolonu korumak ve analitlerin ayrılmasını iyileştirmek için değil, aynı zamanda IC metodunun çalışma aralığının aşılmamasını garanti etmek için de gereklidir. Birden fazla manuel adım yerine, bu prosedür Animasyon 1'de gösterildiği gibi otomatik bir sistem kullanılarak inline olarak gerçekleştirilebilmektedir.

Animasyon 1: Metrohm Inline Seyreltme nasıl çalışmaktadır?
Gerekli olan tek manuel adım, numunelerin oto-örnekleyici tablasına yerleştirilmesi ve seyreltme bilgilerinin (seyreltme faktörü) numune tablosuna girilmesidir. Tüm seyreltme prosedürü otomatik olarak gerçekleştirilmektedir. Dosino, seyreltme adımı için gerekli olan tam numune miktarını bir tampon döngüsüne aktarmakta ve bu döngü daha sonra ultra saf su veya başka bir seyreltici madde ile doldurulmakta ve beslenmektedir. Ölçülen numune miktarı artı ilgili ultra saf su veya seyreltici miktarı daha sonra oto-örnekleyiciye monte edilen Sıvı İşleme İstasyonunun seyreltme kabına aktarılmaktadır (Şekil 1). Bir karıştırıcıyla iyice karıştırılması garanti edilmektedir. Son olarak, seyreltilmiş ve iyice karıştırılmış numune peristaltik pompa kullanılarak iyon kromatografın enjeksiyon valfine aktarılmaktadır. Analize paralel olarak, iğne Sıvı İşleme İstasyonunun yıkama ünitesinde temizlenmekte (Şekil 1) ve seyreltme kabı, bulaşmayı en aza indirmek ve temizliği sağlamak için tamamen yıkanmaktadır. Seyreltilmemiş numuneler de aynı düzenek ile analiz edilebilmektedir.

Şekil 1. Sıvı İşleme İstasyonu (solda), otomatik seyreltme ve yıkamayı kolaylaştırmak için oto-örnekleyiciye monte edilmiştir.

Seyreltme faktörü, seyreltilmemiş ölçüm ile 1:100 aralığında veya gerekli ek ekipman (ör. numune alımı için kaplanmış çelik iğne) ile 1:2000'e kadar serbestçe seçilebilmektedir. Seyreltme faktörü, basitçe numune tablosuna eklenebilmektedir (Şekil 2).

Şekil 2. MagIC Net çalışma alanı, analiz için gerekli özellikleri (ör. metot, numune tipi, enjeksiyon hacmi ve seyreltme faktörü) içeren numune tablosunu göstermektedir. Seyreltme faktörü (mavi ile vurgulanmıştır) ilgili numunedeki beklenen analit konsantrasyonuna bağlı olarak uyarlanabilmektedir. Kalibrasyon, karışım halindeki bir standart çözeltinin tanımlı seyreltmeleriyle otomatik olarak ilerlediği için numune türü burada çok önemlidir.

Mantıksal Inline Seyreltme

MIDT'nin bir başka önemli özelliği de "Mantıksal Inline Seyreltme "dir. Bu durumda sistem, kalibre edilmiş aralığa göre ideal seyreltme faktörünü otomatik olarak belirlemekte ve numuneyi analiz etmeye devam etmektedir (Şekil 3). Farklı analitler için farklı seyreltme faktörleri gerekli olsa bile, sistem gerekli adımları tamamen otomatik olarak gerçekleştirecektir. Bu, her zaman kalibrasyon aralığı içinde kaldıkları için son derece güvenilir sonuçlar alınmasını garanti etmektedir [3].

Şekil 3. Metrohm mantıksal seyreltme konseptinin gösterimi. Eğer numune konsantrasyonu, kalibrasyon aralığının dışında ise optimum seyreltme faktörü ile seyreltilerek tekrar analiz edilmektedir. Böylece, sonuçlar her zaman kalibrasyon aralığına girmektedir.

Otomatik kalibrasyon

Tabii ki, sadece numuneler değil, aynı zamanda standartlar da bu şekilde seyreltilebilmektedir. Sonuç olarak, Metrohm otomatik kalibrasyon imkanı sunmaktadır, yani tek bir çoklu iyon standardı yeterlidir. Sistem, bu yüksek konsantrasyonlu standardı farklı seyreltme faktörleri ile seyreltmekte ve Şekil 4'te gösterildiği gibi çok noktalı bir kalibrasyon gerçekleştirmektedir [2,4].

Şekil 4. Metrohm Inline Seyreltme Tekniği kullanılarak elde edilen başlıca anyonların otomatik kalibrasyonuna bir örnek gösterilmektedir. Kalibrasyon standartları, sırasıyla anyon kalibrasyonu için anyonları içeren bir karışık standarttan ve katyon kalibrasyonu için katyonları içeren bir karışık standarttan otomatik olarak seyreltilerek hazırlanmıştır. Tablo 2'deki korelasyon katsayıları, bu otomatik kalibrasyon tekniğinin doğruluğunu ortaya koymaktadır.

Otomatik kalibrasyon prosedürünün üstün kalitesi, yüksek korelasyon katsayıları (0,9999) ve %98 ile %101 arasında çoklu enjeksiyonlar için geri kazanım değerleri ile gösterilmiştir (Tablo 2) [2,4].

**Tablo 2.** Metrohm Inline Seyreltme Tekniği ile katyon ve anyonların otomatik kalibrasyonu için korelasyon katsayıları.
Tüm standartlar birden fazla kez (n = 3) enjekte edilmiştir ve sırasıyla 2, 5, 10, 20 ve 50 seyreltme faktörleri (DF) uygulanarak anyonlar ve katyonlar için karışım halindeki standart stok çözeltisinden hazırlanmıştır.
Katyonlar	Korelasyon katsayısı	Standart DF 5 için geri kazanım (%)	Anyonlar	Korelasyon katsayısı	Standart DF 5 için geri kazanım (%)
Lityum	1.000000	100.7	Florür	0.999984	99.4
Sodyum	0.999998	101.1	Klorür	0.999993	100.6
Potasyum	0.999999	101.0	Nitrit	0.999972	98.7
Kalsiyum	0.999993	101.9	Bromür	0.999981	98.2
Magnezyum	0.999998	102.8	Nitrat	0.999981	98.6

MIDT uygulama alanları

Metrohm Inline Seyreltme kullanmak için ideal olan çok sayıda uygulama alanı bulunmaktadır. Bunlar arasında; içme ve musluk suyu analizlerinin yanı sıra hemodiyaliz çözeltileri veya yiyecek ve içecek numuneleri gibi daha karmaşık matriksler de yer almaktadır. IC uygulama uzmanlarımızdan, özellikle daha karmaşık numune matriksleri ile ilgili olarak verimliliği artıracak ve IC sistemi ile IC kolonlarının maksimum düzeyde korunmasını sağlayacak nihai çözümler hakkında bilgi edinebilirsiniz.

Uzmanına sorun - IC: Inline diyaliz veya inline ultrafiltrasyonu inline seyreltme ile birleştirebilir miyim?

Sonuç

Özetle, MIDT analizleriniz için aşağıdaki avantajları sunmaktadır:

MIDT, numunelerin ve standartların seyreltilmesini otomatik hale getirerek sonuçların tutarlı bir şekilde istenen kalibrasyon aralığında olmasını sağlamaktadır. Mantıksal özelliklerin yanı sıra nested (içiçe) numune işleme, verimliliği daha da artırabilmektedir. Bu otomatik sistem, insan hatalarını en aza indirmekte ve tekrarlanabilirliği de arttırmaktadır, ve tüm bunlar MagIC Net yazılımı tarafından gerçekleştirilmektedir.

Metrohm Inline Seyreltme Tekniği, 858 Professional Sample Processor oto-örnekleyicisi olan her Metrohm iyon kromatografi sistemine, Inline Seyreltme için bir aksesuar kiti eklenerek uyarlanabilmektedir. MIDT'nin Inline Ultrafiltrasyon veya Inline Diyaliz ile kombinasyonu ile verimlilik daha da artırabilmekte ve IC sistemini koruyabilmektedir.

MIDT, çeşitli numune türleri ve konsantrasyonları ile çalışabilmekte ve seyreltilmiş numunelerin yanı sıra seyreltilmemiş numuneleri de yönetebilmektedir. Standart sistem 1:1 ila 1:100 aralığında seyreltmeler gerçekleştirebilirken, bu aralık ek bileşenlerle çok kolay bir şekilde 1:2000'e kadar genişletilebilmektedir.

Örnek konsantrasyonları otomatik olarak hesaplanmaktadır. Her bir yöntem adımı izlenebilmekte ve MagIC Net tarafından kullanıcı tanımlı bir raporda sonuçlarla aynı şekilde özetlenebilmektedir.

MIDT, manuel müdahaleyi azaltarak hazırlık süresini ve ilgili maliyetleri önemli ölçüde azaltarak, bu tekniği yüksek iş hacmine sahip ortamlar için ideal hale getirmektedir.

Referanslar

[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.