'n Revolusionêre nuwe inlyn statiese menger is ontwikkel wat spesifiek ontwerp is om aan die streng vereistes van hoëwerkverrigting vloeistofchromatografie (HPLC) en ultrahoë werkverrigting vloeistofchromatografie (HPLC en UHPLC) stelsels te voldoen.Swak vermenging van twee of meer mobiele fases kan lei tot 'n hoër sein-tot-geraas-verhouding, wat sensitiwiteit verminder.Homogene statiese vermenging van twee of meer vloeistowwe met 'n minimum interne volume en fisiese afmetings van 'n statiese menger verteenwoordig die hoogste standaard van 'n ideale statiese menger.Die nuwe statiese menger bereik dit deur nuwe 3D-druktegnologie te gebruik om 'n unieke 3D-struktuur te skep wat verbeterde hidrodinamiese statiese vermenging bied met die hoogste persentasie vermindering in basissinusgolf per eenheid interne volume van die mengsel.Die gebruik van 1/3 van die interne volume van 'n konvensionele menger verminder die basiese sinusgolf met 98%.Die menger bestaan ​​uit onderling gekoppelde 3D-vloeikanale met wisselende deursnee-areas en padlengtes soos die vloeistof komplekse 3D-geometrieë deurkruis.Vermenging langs veelvuldige kronkelende vloeipaaie, gekombineer met plaaslike turbulensie en werwels, lei tot vermenging op die mikro-, meso- en makro-skale.Hierdie unieke menger is ontwerp met behulp van berekeningsvloeidinamika (CFD) simulasies.Die toetsdata wat aangebied word, toon dat uitstekende vermenging met 'n minimum interne volume bereik word.
Vir meer as 30 jaar word vloeistofchromatografie in baie nywerhede gebruik, insluitend farmaseutiese produkte, plaagdoders, omgewingsbeskerming, forensiese ondersoeke en chemiese ontleding.Die vermoë om te meet tot dele per miljoen of minder is van kritieke belang vir tegnologiese ontwikkeling in enige bedryf.Swak mengdoeltreffendheid lei tot swak sein-tot-geraas-verhouding, wat 'n irritasie vir die chromatografiegemeenskap is in terme van opsporingslimiete en sensitiwiteit.Wanneer twee HPLC-oplosmiddels gemeng word, is dit soms nodig om vermenging deur eksterne middele te dwing om die twee oplosmiddels te homogeniseer omdat sommige oplosmiddels nie goed meng nie.As oplosmiddels nie deeglik gemeng word nie, kan agteruitgang van die HPLC-chromatogram voorkom, wat hom manifesteer as oormatige basislyngeraas en/of swak piekvorm.Met swak vermenging sal basislyngeraas met verloop van tyd as 'n sinusgolf (styg en daal) van die detektorsein verskyn.Terselfdertyd kan swak vermenging lei tot verbreding en asimmetriese pieke, wat analitiese prestasie, piekvorm en piekresolusie verminder.Die bedryf het erken dat inlyn- en tee-statiese mengers 'n manier is om hierdie limiete te verbeter en gebruikers in staat te stel om laer opsporingslimiete (sensitiwiteite) te bereik.Die ideale statiese menger kombineer die voordele van hoë mengdoeltreffendheid, lae dooie volume en lae drukval met minimum volume en maksimum stelseldeurset.Daarbenewens, namate ontleding meer kompleks word, moet ontleders gereeld meer polêre en moeilik-om-mengbare oplosmiddels gebruik.Dit beteken beter vermenging is 'n moet vir toekomstige toetsing, wat die behoefte aan voortreflike mengerontwerp en werkverrigting verder verhoog.
Mott het onlangs 'n nuwe reeks gepatenteerde PerfectPeakTM inlyn statiese mengers met drie interne volumes ontwikkel: 30 µl, 60 µl en 90 µl.Hierdie groottes dek die reeks volumes en mengeienskappe wat nodig is vir die meeste HPLC-toetse waar verbeterde vermenging en lae dispersie vereis word.Al drie modelle is 0,5 duim in deursnee en lewer toonaangewende werkverrigting in 'n kompakte ontwerp.Hulle is gemaak van 316L vlekvrye staal, gepassiveerd vir traagheid, maar titanium en ander korrosiebestande en chemies inerte metaallegerings is ook beskikbaar.Hierdie mengers het 'n maksimum bedryfsdruk van tot 20 000 psi.Op fig.1a is 'n foto van 'n 60 µl Mott statiese menger wat ontwerp is om maksimum mengdoeltreffendheid te bied terwyl 'n kleiner interne volume gebruik word as standaardmengers van hierdie tipe.Hierdie nuwe statiese menger-ontwerp gebruik nuwe toevoegingsvervaardigingstegnologie om 'n unieke 3D-struktuur te skep wat minder interne vloei gebruik as enige menger wat tans in die chromatografiebedryf gebruik word om statiese vermenging te bewerkstellig.Sulke mengers bestaan ​​uit onderling gekoppelde driedimensionele vloeikanale met verskillende deursnee-areas en verskillende padlengtes aangesien die vloeistof komplekse geometriese hindernisse binne kruis.Op fig.Figuur 1b toon 'n skematiese diagram van die nuwe menger, wat industriestandaard 10-32 skroefdraad HPLC-kompressietoebehore vir inlaat en uitlaat gebruik, en het blou grense van die gepatenteerde interne mengpoort.Verskillende deursnee-areas van die interne vloeipaaie en veranderinge in vloeirigting binne die interne vloeivolume skep streke van turbulente en laminêre vloei, wat vermenging op die mikro-, meso- en makroskale veroorsaak.Die ontwerp van hierdie unieke menger het berekeningsvloeidinamika (CFD) simulasies gebruik om vloeipatrone te ontleed en die ontwerp te verfyn voor prototipering vir interne analitiese toetsing en kliëntveldevaluering.Additiewe vervaardiging is die proses om 3D geometriese komponente direk vanaf CAD-tekeninge te druk sonder dat tradisionele bewerking (freesmasjiene, draaibanke, ens.) nodig is.Hierdie nuwe statiese mengers is ontwerp om met behulp van hierdie proses vervaardig te word, waar die mengerliggaam uit CAD-tekeninge geskep word en die onderdele laag vir laag vervaardig (gedruk) word deur gebruik te maak van additiewe vervaardiging.Hier word 'n laag metaalpoeier van ongeveer 20 mikron dik neergesit, en 'n rekenaarbeheerde laser smelt selektief en versmelt die poeier in 'n vaste vorm.Wend nog 'n laag bo-op hierdie laag aan en pas lasersintering toe.Herhaal hierdie proses totdat die deel heeltemal klaar is.Die poeier word dan van die nie-lasergebonde deel verwyder, wat 'n 3D-gedrukte deel laat wat by die oorspronklike CAD-tekening pas.Die finale produk is ietwat soortgelyk aan die mikrofluïdiese proses, met die belangrikste verskil dat die mikrofluïdiese komponente gewoonlik tweedimensioneel (plat) is, terwyl additiewe vervaardiging komplekse vloeipatrone in driedimensionele meetkunde geskep kan word.Hierdie krane is tans beskikbaar as 3D-gedrukte dele in 316L vlekvrye staal en titanium.Die meeste metaallegerings, polimere en sommige keramiek kan gebruik word om komponente met hierdie metode te maak en sal in toekomstige ontwerpe/produkte oorweeg word.
Rys.1. Foto (a) en diagram (b) van 'n 90 μl Mott statiese menger wat 'n deursnee van die mengervloeistofvloeipad in blou geskakeer toon.
Voer berekeningsvloeidinamika (CFD) simulasies van statiese mengerprestasie uit tydens die ontwerpfase om te help om doeltreffende ontwerpe te ontwikkel en tydrowende en duur proef-en-fout-eksperimente te verminder.CFD-simulasie van statiese mengers en standaardpype (geen-menger-simulasie) deur die COMSOL Multiphysics-sagtewarepakket te gebruik.Modellering deur gebruik te maak van drukgedrewe laminêre vloeistofmeganika om vloeistofsnelheid en druk binne 'n deel te verstaan.Hierdie vloeistofdinamika, gekombineer met die chemiese vervoer van mobiele faseverbindings, help om die vermenging van twee verskillende gekonsentreerde vloeistowwe te verstaan.Die model word bestudeer as 'n funksie van tyd, gelyk aan 10 sekondes, vir maklike berekening terwyl daar na vergelykbare oplossings gesoek word.Teoretiese data is verkry in 'n tyd-gekorreleerde studie met behulp van die puntsonde-projeksie-instrument, waar 'n punt in die middel van die uitgang gekies is vir data-insameling.Die CFD-model en eksperimentele toetse het twee verskillende oplosmiddels deur 'n proporsionele monsternemingsklep en pompstelsel gebruik, wat gelei het tot 'n vervangingsprop vir elke oplosmiddel in die monsternemingslyn.Hierdie oplosmiddels word dan in 'n statiese menger gemeng.Figure 2 en 3 toon vloeisimulasies deur 'n standaardpyp (geen menger) en deur 'n Mott statiese menger, onderskeidelik.Die simulasie is uitgevoer op 'n reguit buis van 5 cm lank en 0,25 mm ID om die konsep van afwisselende proppe water en suiwer asetonitriel in die buis te demonstreer in die afwesigheid van 'n statiese menger, soos getoon in Figuur 2. Die simulasie het die presiese afmetings van die buis en menger en 'n vloeitempo van 0 ,3 ml/min gebruik.
Rys.2. Simulasie van CFD-vloei in 'n 5 cm-buis met 'n binnedeursnee van 0.25 mm om voor te stel wat in 'n HPLC-buis gebeur, dws in die afwesigheid van 'n menger.Volrooi verteenwoordig die massafraksie van water.Blou verteenwoordig die gebrek aan water, dit wil sê suiwer asetonitriel.Diffusiestreke kan tussen afwisselende proppe van twee verskillende vloeistowwe gesien word.
Rys.3. Statiese menger met 'n volume van 30 ml, gemodelleer in die COMSOL CFD sagteware pakket.Die legende verteenwoordig die massafraksie van water in die menger.Suiwer water word in rooi getoon en suiwer asetonitriel in blou.Die verandering in die massafraksie van die gesimuleerde water word voorgestel deur 'n verandering in die kleur van die vermenging van twee vloeistowwe.
Op fig.4 toon 'n valideringstudie van die korrelasiemodel tussen mengdoeltreffendheid en mengvolume.Soos die mengvolume toeneem, sal die mengdoeltreffendheid toeneem.Volgens die skrywers se wete kan ander komplekse fisiese kragte wat binne-in die menger inwerk nie in hierdie CFD-model verreken word nie, wat lei tot hoër mengdoeltreffendheid in eksperimentele toetse.Die eksperimentele mengdoeltreffendheid is gemeet as die persentasie vermindering in die basis sinusoïed.Boonop lei verhoogde terugdruk gewoonlik hoër mengvlakke tot gevolg, wat nie in die simulasie in ag geneem word nie.
Die volgende HPLC-toestande en toetsopstelling is gebruik om rou sinusgolwe te meet om die relatiewe werkverrigting van verskillende statiese mengers te vergelyk.Die diagram in Figuur 5 toon 'n tipiese HPLC/UHPLC-stelseluitleg.Die statiese menger is getoets deur die menger direk na die pomp en voor die inspuiter en skeidingskolom te plaas.Die meeste agtergrondsinusvormige metings word gemaak deur die inspuiter en kapillêre kolom tussen die statiese menger en die UV-detektor te omseil.Wanneer die sein-tot-geraas-verhouding geëvalueer word en/of die piekvorm ontleed word, word die stelselkonfigurasie in Figuur 5 getoon.
Figuur 4. Plot van mengdoeltreffendheid teenoor mengvolume vir 'n reeks statiese mengers.Die teoretiese onreinheid volg dieselfde neiging as die eksperimentele onsuiwerheidsdata wat die geldigheid van die CFD-simulasies bevestig.
Die HPLC-stelsel wat vir hierdie toets gebruik is, was 'n Agilent 1100-reeks HPLC met 'n UV-detektor wat beheer word deur 'n rekenaar wat Chemstation-sagteware gebruik.Tabel 1 toon tipiese stemmingstoestande vir die meting van mengerdoeltreffendheid deur basiese sinusoïede in twee gevallestudies te monitor.Eksperimentele toetse is op twee verskillende voorbeelde van oplosmiddels uitgevoer.Die twee oplosmiddels gemeng in geval 1 was oplosmiddel A (20 mM ammoniumasetaat in gedeïoniseerde water) en oplosmiddel B (80% asetonitril (ACN)/20% gedeïoniseerde water).In geval 2 was oplosmiddel A 'n oplossing van 0.05% asetoon (etiket) in gedeïoniseerde water.Oplosmiddel B is 'n mengsel van 80/20% metanol en water.In geval 1 is die pomp op 'n vloeitempo van 0.25 ml/min tot 1.0 ml/min gestel, en in geval 2 is die pomp op 'n konstante vloeitempo van 1 ml/min gestel.In beide gevalle was die verhouding van die mengsel van oplosmiddels A en B 20% A/80% B. Die detektor is in geval 1 op 220 nm gestel, en die maksimum absorpsie van asetoon in geval 2 is op 'n golflengte van 265 nm gestel.
Tabel 1. HPLC-konfigurasies vir Gevalle 1 en 2 Geval 1 Geval 2 Pompspoed 0.25 ml/min tot 1.0 ml/min 1.0 ml/min Oplosmiddel A 20 mM ammoniumasetaat in gedeïoniseerde water 0.05% Asetoon in gedeïoniseerde water Oplosmiddel B 80% methanol%0 80% Acetonitriized water / 80% Acetonitriized water gedeïoniseerde water Oplosmiddelverhouding 20% ​​A / 80% B 20% A / 80% B Detektor 220 nm 265 nm
Rys.6. Plotte van gemengde sinusgolwe gemeet voor en na die toepassing van 'n laagdeurlaatfilter om basislyndrywingkomponente van die sein te verwyder.
Figuur 6 is 'n tipiese voorbeeld van gemengde basislyngeraas in Geval 1, getoon as 'n herhalende sinusvormige patroon gesuperponeer op basislyndrywing.Basislyndrywing is 'n stadige toename of afname in die agtergrondsein.As die stelsel nie toegelaat word om lank genoeg te ewewig nie, sal dit gewoonlik val, maar sal wisselvallig dryf selfs wanneer die stelsel heeltemal stabiel is.Hierdie basislyndrywing is geneig om toe te neem wanneer die stelsel in steil helling of hoë terugdruktoestande werk.Wanneer hierdie basislynverskuiwing teenwoordig is, kan dit moeilik wees om resultate van monster tot monster te vergelyk, wat oorkom kan word deur 'n laagdeurlaatfilter op die rou data toe te pas om hierdie lae-frekwensie variasies uit te filter, en sodoende 'n ossillasie plot met 'n plat basislyn te verskaf.Op fig.Figuur 6 toon ook 'n plot van die menger se basislyngeraas nadat 'n laagdeurlaatfilter toegepas is.
Na voltooiing van die CFD-simulasies en aanvanklike eksperimentele toetsing, is drie afsonderlike statiese mengers daarna ontwikkel met behulp van die interne komponente hierbo beskryf met drie interne volumes: 30 µl, 60 µl en 90 µl.Hierdie reeks dek die reeks volumes en mengwerkverrigting wat benodig word vir lae analiet HPLC toepassings waar verbeterde vermenging en lae dispersie nodig is om lae amplitude basislyne te produseer.Op fig.7 toon basiese sinusgolfmetings wat verkry is op die toetsstelsel van Voorbeeld 1 (acetonitril en ammoniumasetaat as spoorstowwe) met drie volumes statiese mengers en geen mengers geïnstalleer nie.Eksperimentele toetstoestande vir die resultate wat in Figuur 7 getoon word, is deur al 4 toetse konstant gehou volgens die prosedure uiteengesit in Tabel 1 teen 'n oplosmiddelvloeitempo van 0.5 ml/min.Pas 'n offsetwaarde toe op die datastelle sodat hulle langs mekaar vertoon kan word sonder seinoorvleueling.Offset beïnvloed nie die amplitude van die sein wat gebruik word om die prestasievlak van die menger te beoordeel nie.Die gemiddelde sinusvormige amplitude sonder die menger was 0.221 mAi, terwyl die amplitudes van die statiese Mott-mengers by 30 µl, 60 µl en 90 µl onderskeidelik tot 0.077, 0.017 en 0.004 mAi gedaal het.
Figuur 7. HPLC UV Detector Sein Offset vs. Tyd vir Geval 1 (acetonitril met ammonium asetaat indikator) wat oplosmiddel vermenging sonder menger toon, 30 µl, 60 µl en 90 µl Mott mengers wat verbeterde vermenging toon (laer sein amplitude verhoog die statiese volume) soos die volume van die menger verhoog.(werklike data offsets: 0.13 (geen menger), 0.32, 0.4, 0.45mA vir beter vertoon).
Die data wat in fig.8 is dieselfde as in Fig. 7, maar hierdie keer sluit hulle die resultate van drie algemeen gebruikte HPLC statiese mengers met interne volumes van 50 µl, 150 µl en 250 µl in.Rys.Figuur 8. HPLC UV Detector Sein Offset versus Tyd Plot vir Geval 1 (Asetonitrile en Ammonium Acetate as indikators) wat die vermenging van oplosmiddel sonder statiese menger, die nuwe reeks Mott statiese mengers, en drie konvensionele mengers (werklike data offset is 0.1 (sonder menger), 0.42, 0,0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 8, 0, 0, 0, 8, 0, 0, 0, 8, 0, 0, 8, 0. A onderskeidelik vir 'n beter vertoon effek).Die persentasie vermindering van die basis sinusgolf word bereken deur die verhouding van die amplitude van die sinusgolf tot die amplitude sonder dat die menger geïnstalleer is.Die gemete sinusgolfverswakkingspersentasies vir Gevalle 1 en 2 word in Tabel 2 gelys, saam met die interne volumes van 'n nuwe statiese menger en sewe standaardmengers wat algemeen in die industrie gebruik word.Die data in Figure 8 en 9, sowel as die berekeninge wat in Tabel 2 aangebied word, toon dat die Mott Statiese Menger tot 98.1% sinusgolfdemping kan verskaf, wat die werkverrigting van 'n konvensionele HPLC-menger onder hierdie toetstoestande ver oorskry.Figuur 9. HPLC UV-detektor sein offset versus tyd plot vir geval 2 (metanol en asetoon as spoorstowwe) wat geen statiese menger (gekombineer) toon nie, 'n nuwe reeks Mott statiese mengers en twee konvensionele mengers (werklike data offsets is 0, 11 (sonder menger. ), 0.22, 0.33,A vir beter vertoon).Sewe algemeen gebruikte mengers in die bedryf is ook geëvalueer.Dit sluit in mengers met drie verskillende interne volumes van maatskappy A (aangewys Menger A1, A2 en A3) en maatskappy B (aangewys Menger B1, B2 en B3).Maatskappy C het slegs een grootte gegradeer.
Tabel 2. Statiese menger-roerkenmerke en interne volume Statiese menger Geval 1 Sinusvormige Herwinning: Acetonitrile Toets (Doeltreffendheid) Geval 2 Sinusvormige Herwinning: Metanol Water Toets (Doeltreffendheid) Interne Volume (µl) Geen Menger – - 0 Mott 30 62% 360 65% 60% 397. 60 Mott 90 98,1% 97,5% 90 Menger A1 66,4% 73,7% 50 Menger A2 89,8% 91,6% 150 Menger A3 92,2% 94,5% 250 Menger B1 44,8% 930% 930% B 45,8% 45. er C 97,2% 97,4% 250
Ontleding van die resultate in Figuur 8 en Tabel 2 toon dat die 30 µl Mott statiese menger dieselfde mengdoeltreffendheid as die A1 menger het, dws 50 µl, maar die 30 µl Mott het 30% minder interne volume.Wanneer die 60 µl Mott-menger met die 150 µl interne volume A2-menger vergelyk word, was daar 'n effense verbetering in mengdoeltreffendheid van 92% teenoor 89%, maar meer belangrik, hierdie hoër vlak van vermenging is teen 1/3 van die mengervolume bereik.soortgelyke menger A2.Die werkverrigting van die 90 µl Mott-menger het dieselfde tendens gevolg as die A3-menger met 'n interne volume van 250 µl.Verbeterings in mengprestasie van 98% en 92% is ook waargeneem met 'n 3-voudige vermindering in interne volume.Soortgelyke resultate en vergelykings is verkry vir mengers B en C. Gevolglik bied die nuwe reeks statiese mengers Mott PerfectPeakTM hoër mengdoeltreffendheid as vergelykbare mededingermengers, maar met minder interne volume, wat beter agtergrondgeraas en 'n beter sein-tot-geraasverhouding, beter sensitiwiteit Analiet, piekvorm en piekresolusie bied.Soortgelyke neigings in mengdoeltreffendheid is in beide Geval 1 en Geval 2 studies waargeneem.Vir Geval 2 is toetse uitgevoer met behulp van (metanol en asetoon as indikators) om mengdoeltreffendheid van 60 ml Mott, 'n vergelykbare menger A1 (interne volume 50 µl) en 'n vergelykbare menger B1 (interne volume 35 µl) te vergelyk., prestasie was swak sonder 'n menger geïnstalleer, maar dit is gebruik vir basislyn-analise.Die 60 ml Mott-menger het geblyk die beste menger in die toetsgroep te wees, wat 'n 90% toename in mengdoeltreffendheid verskaf het.'n Vergelykbare menger A1 het 'n 75% verbetering in mengdoeltreffendheid gesien, gevolg deur 'n 45% verbetering in 'n vergelykbare B1 menger.'n Basiese sinusgolfreduksietoets met vloeitempo is uitgevoer op 'n reeks mengers onder dieselfde toestande as die sinuskurwetoets in Geval 1, met slegs die vloeitempo verander.Die data het getoon dat in die reeks vloeitempo's van 0.25 tot 1 ml/min, die aanvanklike afname in die sinusgolf relatief konstant gebly het vir al drie mengervolumes.Vir die twee kleiner volume mengers is daar 'n effense toename in sinusvormige sametrekking soos die vloeitempo afneem, wat verwag word as gevolg van die verhoogde residensietyd van die oplosmiddel in die menger, wat voorsiening maak vir verhoogde diffusie vermenging.Die aftrekking van die sinusgolf sal na verwagting toeneem namate die vloei verder afneem.Vir die grootste mengervolume met die hoogste sinusgolfbasisverswakking het die sinusgolfbasisverswakking egter feitlik onveranderd gebly (binne die omvang van eksperimentele onsekerheid), met waardes wat wissel van 95% tot 98%.Rys.10. Basiese verswakking van 'n sinusgolf teenoor vloeitempo in geval 1. Die toets is uitgevoer onder toestande soortgelyk aan die sinustoets met veranderlike vloeitempo, met die inspuiting van 80% van 'n 80/20 mengsel van asetonitriel en water en 20% van 20 mM ammoniumasetaat.
Die nuut-ontwikkelde reeks gepatenteerde PerfectPeakTM inlyn statiese mengers met drie interne volumes: 30 µl, 60 µl en 90 µl dek die volume en mengwerkverrigtingreeks wat vereis word vir die meeste HPLC-ontledings wat verbeterde meng- en lae-verspreidingsvloere vereis.Die nuwe statiese menger bereik dit deur nuwe 3D-druktegnologie te gebruik om 'n unieke 3D-struktuur te skep wat verbeterde hidrodinamiese statiese vermenging bied met die hoogste persentasie vermindering in basisgeraas per eenheidsvolume van interne mengsel.Die gebruik van 1/3 van die interne volume van 'n konvensionele menger verminder basisgeraas met 98%.Sulke mengers bestaan ​​uit onderling gekoppelde driedimensionele vloeikanale met verskillende deursnee-areas en verskillende padlengtes aangesien die vloeistof komplekse geometriese hindernisse binne kruis.Die nuwe familie statiese mengers bied verbeterde werkverrigting bo mededingende mengers, maar met minder interne volume, wat lei tot beter sein-tot-geraas-verhouding en laer kwantifiseringslimiete, sowel as verbeterde piekvorm, doeltreffendheid en resolusie vir hoër sensitiwiteit.
In hierdie uitgawe Chromatography – Omgewingsvriendelike RP-HPLC – Gebruik van kern-dop chromatografie om asetonitrile te vervang met isopropanol in ontleding en suiwering – Nuwe gaschromatograaf vir...
Business Centre International Labmate Limited Oak Court Sandridge Park, Porters Wood St Albans Hertfordshire AL3 6PH Verenigde Koninkryk