Gradient Optimization in Liquid Chromatography

Оптимизация градиента в жидкостной хроматографии

Введение

При работе со сложными по составу образцами одна хроматографическая система может испытывать трудности с достижением идеального разделения, требуя либо слишком много времени, либо давая низкое разрешение. В таких случаях градиентное элюирование может значительно сократить время анализа и повысить эффективность разделения.

В этой статье мы представляем пример точной настройки градиента, чтобы продемонстрировать ее значительное влияние на эффективность хроматографии.

Соображения при разработке градиентного метода

  1. Постоянство инструмента : Разработайте метод на инструменте, который будет доступен для долгосрочных испытаний.
  2. Осведомленность о производительности системы : изучите характеристики производительности прибора, чтобы предотвратить проблемы с воспроизводимостью после внесения изменений в систему.
  3. Ключевые параметры системы : Два основных параметра системы, которые следует учитывать, — это объём задержки градиента и пропорциональная точность . Эти параметры можно определить с помощью одного конкретного эксперимента:
    • Используйте сверхчистую воду в качестве подвижной фазы А и 0,1% раствор ацетона в воде в качестве фазы В;
    • Добавить УФ-детектор после фазы B;
    • Настройте многоступенчатый градиент, в котором фаза B увеличивается от 0% до 100% с шагом 5%, каждый шаг в течение приблизительно 5 минут, используя типичную скорость потока 1 мл/мин;
    • Пропустите градиентную программу через Т-образное соединение и запишите хроматограмму.
    • Разница между запрограммированным временем градиента и фактическим временем перехода градиента определяет время задержки градиента. Высоты плато можно использовать для оценки точности состава подвижной фазы — незначительные изменения объёма смешивания могут привести к лёгкому размытию.
  4. Разработка метода на основе характеристик системы : после того, как производительность системы будет установлена, метод можно адаптировать соответствующим образом. Самая большая проблема при переносе градиентного метода — это разница в объёме задержки градиента между приборами:
    • Если новый инструмент имеет больший объем задержки, чем исходный, на основе которого был разработан метод, добавьте изократическую задержку в начале программы для компенсации.
    • Если новый инструмент имеет меньший объем задержки, добавьте градиентную задержку при переносе метода.
    • В редких случаях, когда в середине градиента возникают пропорциональные неточности, скорректируйте программу градиента, чтобы устранить различия.
  5. Начальное равновесие подвижной фазы : если колонка не была полностью уравновешена с исходной подвижной фазой, быстрые градиентные переходы приведут к тому, что первый ввод пробы будет отличаться от последующих. Перенос методов между системами с разными объёмами задержки градиента приведёт к разным результатам.

Пример успешного регулирования градиента

Фон

  • Целевые соединения : 12 фенолов
  • Колонка : Welch Ultisil® AQ-C18 (4,6 мм × 150 мм, 5 мкм)
  • Подвижная фаза А : вода
  • Подвижная фаза B : ацетонитрил
  • Программа градиента :
    Время (мин) Фаза А (%) Фаза B (%)
    0 85 15
    7.5 55 45
    10 40 60
    15 40 60

Проблема

После активации колонки и ввода образца внешний вид базовой линии и пика оказался неудовлетворительным, разрешение было плохим.

Хроматограмма показывает плохую базовую линию, пик и разрешение

Возможные причины

  1. Состояние колонки: Изменения в растворителе для хранения во время транспортировки или хранения могли вызвать незначительные изменения в упаковочном материале, например, разрушение цепей C18, что повлияло на удерживание аналита.
  2. Задержка градиента: неточное смешивание подвижной фазы во время градиентных переходов могло привести к плохому разделению.
  3. Влияние растворителя: на аналиты может повлиять несоответствие концентрации растворителя.
  4. Чрезмерная крутизна градиента: сила элюирования подвижной фазы может быть слишком высокой, что препятствует адекватному разделению.

Рекомендуемые корректировки

  1. Измерение объема задержки градиента и пропорциональной точности.
  2. Уравновесьте колонку в течение ночи при скорости 0,2 мл/мин, используя начальную подвижную фазу.
  3. Растворите образцы в начальной подвижной фазе (использовать с осторожностью — требуется проверка стабильности).
  4. Измените программу градиента, снизив скорость элюирования и уменьшив концентрацию растворителя.
Время (мин) Фаза А (%) Фаза B (%)
0 85 15
7.5 60 40
9.5 20 80
14.5 20 80
15.5 85 15

Результаты после модификации градиента

Улучшение базовой линии и формы пиков. Однако конечный пик элюировался за пределами градиентного окна.

Дополнительный анализ причин

Водная фаза увеличивалась слишком быстро во время градиентного перехода, что приводило к более сильному удерживанию соединений, элюирующихся позднее. В результате последнее соединение элюировалось неэффективно.

Окончательные корректировки

Поддерживайте оптимизированный градиент для более ранних пиков, одновременно изменяя сегмент градиента для конечного пика путем регулировки пропорции органической фазы для повышения силы элюирования.

Время (мин) Фаза А (%) Фаза B (%)
0 85 15
7.5 60 40
9.5 20 80
14.5 20 80
15 60 40
15.5 85 15

Окончательный результат

Оптимизированный метод успешно разрешил все пики в запланированные сроки.

Хроматограмма показывает хороший результат

Заключение

Этот случай наглядно демонстрирует, что успех хроматографии зависит не только от выбора колонки и оборудования , но и от разработки метода . Состав подвижной фазы играет решающую роль, а градиентное элюирование — важнейший инструмент оптимизации разделения. Регулируя полярность растворителя посредством контролируемых градиентных переходов, можно добиться подходящего коэффициента удерживания для каждого аналита, обеспечивая оптимальное разделение в кратчайшие сроки.