Large volume sample introduction using programmed-temperature injection systems

Význam tématu

V oblasti kapilární plynové chromatografie (GC) je stále častěji požadována detekce látek na stopových úrovních, kterou však konvenční injekční techniky často nedokážou zajistit. Předkoncentrace vzorku pomocí velkoobjemového vstřikování významně zlepšuje detekční limity bez potřeby časově náročných a rizikových kroků odpařování extraktu.

Cíle a přehled studie / článku

Tento příspěvek představuje přístupy k velkoobjemovému vstřikování v kapilární GC využívající programovatelné teplotní (PTV) injektory. Popisuje tři základní metody (multiple injection, rapid „at-once“ a speed-controlled) a poskytuje doporučení pro výběr injektoru, sorpční výplně a optimální provozní podmínky. Zvláštní důraz je kladen na rapidní „at-once“ techniku, včetně praktických ukázek optimalizace.

Použitá instrumentace

• Programovatelný teplotní (PTV) injektor s možností použití vložek různých průměrů (doporučený průměr 4 mm pro vstříknutí až 150 µl vzorku).
• Kapilární GC systém s nosičovým plynem helium.
• Kapilární kolona CP-Sil-5 (25 m × 0,25 mm i.d., 0,25 µm film).
• Detekce: hmotnostní detektor (MS) a/nebo plamenoionizační detektor (FID).

Použitá metodika

Velkoobjemové vstřikování PTV injektorem je založeno na selektivním odpařování rozpouštědla při nízké teplotě v chladném vložce, přičemž méně těkavé analytické složky zůstávají zachyceny. Metody:

• Multiple injection: série menších vstřiků (2–10 µl) se splitem otevřeným během odpařování.
• Rapid „at-once“ injection: jednorázový rychlý vstřik až 150 µl do vložky s hustou výplní, odpařování za nízké teploty a odvod plynné fáze split výstupem, následný splitless přenos analytů.
• Speed-controlled injection: kontinuální vstřik při řízené rychlosti tak, aby objem odpařovaného rozpouštědla odpovídal rychlosti vstřiku, umožňuje neomezené objemy.

Optimalizace rapidní „at-once“ metody zahrnuje:

1. Výběr sorpční výplně (skleněné vlně, PTFE/Teflon, Tenax TA) s ohledem na inertnost a tepelnou stabilitu.
2. Stanovení maximálního objemu rapidním vizuálním nebo plošným testem (provzorkování bez kolony, sledování kapek).
3. Optimalizaci času odpařování rozpouštědla (detekce plamenem, TCD nebo vyhodnocení šířky píků) a okamžiku uzavření splitu před úplným odpařením.
4. Určení splitless časového window pro kvantitativní přenos analytů.

Hlavní výsledky a diskuse

Experimentálně byl potvrzen vznik „chladného místa“ ve vložce během odpařování, které účinně zachytává analyty a minimalizuje ztráty těkavých složek. Při použití vložky o průměru 4 mm a vhodné sorbční výplně bylo možné vstříknout až 150 µl vzorku bez zaplavení. Porovnání výplní ukázalo, že skleněná vlně je vhodná pro stabilní nepolární látky, zatímco PTFE vlně dává lepší výsledky u citlivých nebo polarizovaných analyzovaných látek.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zlepšení detekčních limitů u stopových analýz.
• Eliminace chyb spojených s externími koncentracemi extraktů.
• Rychlá a snadná optimalizace experimentálních podmínek.
• Vysoká robustnost a opakovatelnost vhodná pro rutinní analýzu životního prostředí, biomedicíny a QA/QC.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace speed-controlled vstřikování a on-line propojení s extrakčními technikami.
• Vývoj nových inertních nanostrukturovaných sorbentů pro zvýšení kapacity a selektivity.
• Integrace PTV-GV do více dimenzionální GC (GC×GC) pro komplexní směsi.
• Rozšířené použití v metabolomice a forenzních aplikacích.

Závěr

PTV-based velkoobjemové vstřikování, zejména rapidní „at-once“ metoda, představuje efektivní, spolehlivou a jednoduše optimalizovatelnou techniku pro stopovou analýzu v kapilární GC. Umožňuje významně zlepšit detekční limity bez kompromisů v reproducibilitě a dlouhodobé stabilitě.

Reference

1. Grob K. On-line coupled LC-GC. Huethig, Heidelberg, 1991.
2. Abel K. J. Chromatogr. 13 (1964) 14.
3. Vogt W., Jacob K., Obwexer H.W. J. Chromatogr. 174 (1979) 437.
4. Vogt W., Jacob K., Ohnesorge A.B., Obwexer H.W. J. Chromatogr. 186 (1979) 197.
5. Mol H.G.J., Janssen H.-G., Cramers C.A., Brinkman U.A.Th. J. High Resol. Chromatogr. 18 (1995) 19.
6. Mol H.G.J., Janssen H.-G., Cramers C.A., Brinkman U.A.Th. J. High Resol. Chromatogr., in press.
7. Staniewski J., Rijks J.A. J. Chromatogr. 623 (1992) 105.
8. Senorans F.J., Tabera J., Villen J., Herraiz M., Reglero G. J. Chromatogr. 648 (1993) 407.
9. Staniewski J., Janssen H.-G., Cramers C.A., Rijks J.A. J. Microcol. Sep. 4 (1992) 331.