Optimizing the Efficiency and Productivity of GC/MS Workflows to Improve Laboratory Sustainability

Význam tématu

Laboratoře provozující GC a GC/MS systémy patří k největrnějšími spotřebiteli plynů, energie a vody. Optimalizace analytických postupů přináší výrazné snížení provozních nákladů, zátěže životního prostředí a zároveň zvyšuje produktivitu a spolehlivost laboratoře.

Cíle a přehled studie / článku

Ukázat jednoduché a snadno implementovatelné postupy pro zkrácení času analýzy a úsporu nosného plynu v GC/MS workflow prostřednictvím:

• škálování GC kolony,
• přechodu na alternativní nosné plyny (vodík, dusík),
• speciálních ionizačních zdrojů pro vodík,
• vylepšených spotřebních materiálů a softwarových modulů pro úsporu helia.

Použitá metodika

Škálování kolon pomocí Agilent GC Method Translatoru (z tradičních 30 m × 0,25 mm × 0,25 µm na 20 m × 0,18 mm × 0,18 µm). Přenos metod z helia na vodík zahrnoval úpravu tlaku, průtoku, lineární rychlosti a rampy teplotního programu pro zachování relativity retenčních časů.

Použitá instrumentace

• GC/MS přístroje Agilent (Inert Plus GC/MSD, triple quadrupole GC/MS).
• Software Agilent GC Method Translator.
• HydroInert ionizační zdroj pro použití vodíku.
• J & W 5Q GC kolony (DB-5Q, HP-5Q) s nízkým vyzařováním.
• Helium Conservation Module a Gas Saver pro redukci spotřeby helia.

Hlavní výsledky a diskuse

• Škálování kolony snížilo dobu analýzy z 25 min na 10 min (−60 %) a spotřebu nosného plynu o 28 %, s 64 % redukcí kapacity náplně.
• Přenos metody z helia na vodík pro ASTM D5769 zachoval chromatografické rozlišení a zvýšil rychlost analýzy.
• HydroInert zdroj eliminoval nechtěné redukční reakce (příklad: nitrobenzen → anilin), uchoval věrnost spektrogramu.
• DB-5Q a HP-5Q kolony vykázaly významně nižší bleed a vyšší termickou stabilitu než standardní 5 ms fáze.
• Kombinace Gas Saver a Helium Conservation Module snížila měsíční spotřebu helia 3,8× až 7× ve srovnání s původní metodou.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné snížení spotřeby nosných plynů a doby analýzy.
• Snížení provozních nákladů a závislosti na nestabilních dodávkách helia.
• Zvýšení insolvence instrumentů a omezení nutnosti častého čištění a údržby.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Dalsí rozšíření škálování kolon a optimalizace pro různé analytické úlohy.
• Pokročilé softwarové nástroje pro automatickou konverzi metod mezi nosnými plyny.
• Vývoj nových nepropustných materiálů a ionizačních zdrojů pro extrémní podmínky.

Závěr

Implementace jednoduchých opatření v GC/MS workflow přináší významné zkrácení analýz, úsporu plynů a energie a zlepšení udržitelnosti laboratoře bez kompromisů na datové kvalitě.

Reference

• J. Steiner, 7 Energy-Efficient Lab Solutions to Implement Immediately, Lab Manager, 2025.
• Agilent, Pharma Lab Leaders Survey Reveals Key Focus Areas, 2019.
• C. Bains, The world keeps running out of helium..., BBC Future, 2025.
• Agilent publication 5994-4782, Use Hydrogen Carrier to Analyze More Compounds, 2022.