Hvordan fungerer PTFE-varmere i opvarmning af ætsende mobile faser til HPLC?

Trifluoreddikesyre, fosfatbuffere og ion-parringsreagenser bruges almindeligvis som mobile faser i højtydende væskekromatografi. For-opvarmning af den mobile fase, før den går ind i kolonnen, forbedrer adskillelsen, men varmelegemet bør være kemisk inert for at undgå spøgelsestoppe eller basislinjedrift. Alle fugtede komponenter i strømningsvejen i nuværende HPLC-systemer skal vurderes for potentialet til at frigive ekstraherbare stoffer eller interagere med analytter.

Nødvendigheden af ​​at forvarme den mobile fase i HPLC
Forvarmning af mobil fase er en almindelig operation i væskekromatografi under øgede temperaturforhold (normalt 30-80 grader). Forvarmning garanterer, at eluenten kommer ind i kolonneindløbet ved en konstant, vel-defineret temperatur, og det forbedrer:

Retentionstid gentagelighed

Symmetri og topform

Masseoverførselskinetik, især for store biomolekyler eller viskøse mobile faser

Kolonneeffektivitet (plader)

Når en kold mobil fase kommer ind i en opvarmet kolonne uden forvarmning, frembringes termiske gradienter over kolonnelejet. Dette resulterer i båndudvidelse, forvrængede peaks og ujævn separationsydelse. Forvarmeren er sædvanligvis placeret direkte efter pumpen og før injektoren eller søjlens indløb, ved at anvende en længde af smalt-rør eller en lille varmeveksler.

Metalliske forvarmeelementer Forureningsrisiko
Ætsende mobile faser bruges i vid udstrækning i omvendt-fase-, ion--- og hydrofil interaktionschromatografi (HILIC). Typiske aggressive tilføjelser er:

0,05-0,1 % (v/v) trifluoreddikesyre (TFA)

Syresyre eller myresyre.

Fosfatbuffere (pH 2-3 og 7-8)

Perchlorsyre eller sulfatholdige buffere

Ion-reagenser, såsom tetrabutylammoniumphosphat eller heptansulfonsyre

Alkaline mobile phase (pH>9) med ammoniumhydroxid eller carbonatbuffer.

Hvis en metallisk forvarmer (f.eks. rustfrit stål 316) anvendes, kan disse ætsende kemikalier gradvist udvaske metalioner -hovedsageligt jern, krom og nikkel- til den mobile fase. Udvaskningshastigheden øges af højere temperaturer og sure eller halogenidholdige-eluenter. Konsekvenserne for HPLC-analyse er alvorlige:

Spøgelsestoppe - Metalioner kan kombineres med chelaterende kemikalier til stede i prøven eller den mobile fase og eluere som uventede toppe.

Grundlinjedrift - Progressiv opbygning- af baggrundssignal forbundet med metal, især ved UV- eller konduktivitetsdetektion.

Peak tailing eller tab - Analytter, der er følsomme over for metaller (f.eks. phosphorylerede peptider, organophosphater, katekolaminer eller molekyler, der indeholder carboxylgrupper) kan adsorbere til metaloverflader eller udfældes som metalsalte.

Kolonnenedbrydning - Metalioner, der udvaskes, kan aflejres på den stationære fase, hvilket påvirker søjlens selektivitet og levetid.

Hvordan PTFE-varmere kan overvinde problemet med forvarmning af mobile faser
En PTFE-varmer HPLC mobil faseopvarmningsenhed eliminerer metalkontakt fuldstændigt. De to typiske kommercielle konfigurationer er:

PTFE rørformet varmelegeme (kappet type)
Forvarmespolen er en længde af PTFE-rør (normalt 0,5-2,0 mm indvendig diameter, 1-5 meter lang). Slangen er dækket af en fleksibel varmekappe eller en modstandsvarmer indlejret i PTFE. Hele samlingen er termisk isoleret. Den mobile fase løber gennem det inaktive PTFE-rør og tager varme fra rørvæggen. Ingen metalstykker bliver fugtet.

PTFE Cartridge Heater Metal-Gratis varmeveksler
En lille patronvarmer, belagt med PTFE, sættes i en bearbejdet PTFE-blok med en serpentin-flowkanal. Blokken er ensartet opvarmet. Den mobile fase cirkuleres via kanalen. Designet giver forbedret varmeoverførselseffektivitet, lavere dødvolumen og er velegnet til UHPLC-applikationer.

Begge opsætninger har den samme grundlæggende fordel, at den mobile fase udelukkende er i kontakt med PTFE eller egnede fluorpolymerer (f.eks. PFA, FEP). PTFE er modstandsdygtig over for alle populære HPLC opløsningsmidler såsom:

Methanol, acetonitril, tetrahydrofuran

Vand med op til 100 % organisk modificeringsmiddel

Sure tilsætningsstoffer (pH 0-3): TFA, myresyre, phosphorsyre, perchlorsyre

Grundlæggende tilsætningsstoffer (pH 9-12): Ammoniumhydroxid, Triethylamin, Carbonat/Bicarbonat

Ionparreagenser og buffersalte

Ingen metalioner frigives. Ydermere undgår den ikke-klæbende overflade adsorption af analytten eller akkumulering af partikler i forvarmeren.

Ydeevnefunktioner til HPLC-applikationer
Mobilfaseforvarmning udføres generelt ved temperaturer fra omgivende til 80 grader. PTFE-varmere fungerer godt i dette område uden forvrængning eller kemisk forringelse. Effekten er minimal (normalt 20-100 W), da kun en lille mængde mobil fase (0,1-5 ml/min) skal opvarmes. PID-kontrol holder temperaturen på den givne værdi inden for ±0,5 grader, hvilket sikrer forudsigelige termiske forhold fra den ene injektion til den næste.

Inertiteten af ​​en PTFE-baseret forvarmer gør det muligt for analytikere i metodeudvikling at bruge aggressive mobile faser (som ellers ville nødvendiggøre en regelmæssig udskiftning af metalliske forvarmere) med tillid. For metal-følsomme analytter er en fuldstændig inert strømningskanal – fra pumpehoved (typisk PEEK-foret) gennem injektor, forvarmer, søjle og detektor – mulig. PTFE-forvarmere er en vigtig del af dette helt-inerte system.

Adskillige kromatografileverandører tilbyder kommercielt tilgængelige PTFE-baserede mobilfaseforvarmere. Disse enheder er normalt udstyret med en PTFE-spole, en integreret modstandsvarmer med overtemperaturbeskyttelse og en controller-udgang til tilslutning til en ekstern hændelseskanal i et HPLC-system. Nogle designs har et indbygget-termoelement til kontrol med lukket sløjfe.

Begrænsninger og forbehold
Ptfe-varmere fungerer godt til for-opvarmning af mobile faser, men et par praktiske faktorer bør overvejes:

Pressure rating - PTFE tubing becomes soft at extreme temperatures. The maximum operating pressure should be reduced. For high pressure applications (e.g. >200 bar), PFA (perfluoralkoxy) slanger vælges lejlighedsvis på grund af overlegen mekanisk styrke ved temperatur.

Termisk ledningsevne. PTFE har en lavere varmeledningsevne end metal. For at opnå den samme opvarmningshastighed kan længere rørlængder og/eller større varmeeffekt være nødvendige i forhold til en metallisk forvarmer. Forskellen er dog mindre ved almindelige strømningshastigheder (0,2-2,0 ml/min).

Maksimal temperatur – PTFE begynder at smelte ved temperaturer over 200 grader, men HPLC mobilfaseforvarmning- er sjældent over 80 grader. Derfor er der en stor sikkerhedsbuffer.

Konklusion: Renere basislinjer og mere pålidelige HPLC-resultater
Ved at eliminere en kilde til forurening i HPLC bidrager PTFE-varmere til renere basislinjer og mere ensartede resultater. Disse varmeapparater tilbyder en kemisk inert og metal-fri varmekanal til ætsende mobile faser, såsom dem, der indeholder TFA, fosfatbuffere eller ion-parringsreagenser og letter robust metodeudvikling og rutineanalyse uden bekymringer om metaludvaskning eller analytinteraktioner.

Alle våde overflader på analyseinstrumenter skal være rene. Et simpelt inert design, PTFE-varmeren HPLC mobilfaseopvarmningsteknik løser et mangeårigt-problem inden for moderne væskekromatografi. Med HPLC-systemer, der fortsætter med at nå efter højere følsomhed og lavere detektionsgrænser (f.eks. LC-MS/MS-applikationer), vil behovet for metal-fri strømningsbanekomponenter, herunder mobile faseforvarmere, forblive kritisk.