Understanding Solvent Focusing Gas Chromatography and How it can be Optimized for Splitless Injections

Význam tématu

Gasová chromatografie se splitless vstřikováním je klíčová pro analýzu stopových látek, protože maximalizuje přenos vzorku do kolony. Současně však zavádí větší objem rozpouštědla, které může ovlivnit tvar píků a citlivost metody. Porozumění jevu solvent focusing a optimalizace podmínek jsou zásadní pro zajištění ostrých špiček, reprodukovatelné kvantifikace a spolehlivé ochrany kapilární kolony.

Cíle a přehled studie

Studie objasňuje fyzikální princip solvent focusing (rekoncentrace vzorku na vstupu kolony), ukazuje vliv rozdílu teplot mezi vtokovou tryskou a počáteční teplotou trouby na faktor rekoncentrace a demonstruje optimalizaci pro splitless vstřikování. Dále zkoumá interakce mezi polaritou rozpouštědla a jižní fází kolony a navrhuje řešení pro minimalizaci nepříznivých efektů.

Použitá metodika a instrumentace

Veškerá měření byla provedena na systémovém vybavení Agilent:

• 8890 GC
• 7010D triple quadrupole GC/MS v režimu dMRM
• Kapilární kolony Agilent J&W DB-5, DB-5Q a DB-1
• Deaktivovaná kapilára jako retention gap/guard column (1 m × 0,32 mm)

Analýza standardního mixu pesticidů (20 ppb) byla uskutečněna ve dvou rozpouštědlech (dichlormethan, acetonitril) a s různými fázemi kolon, přičemž byly sledovány parametry píků a pozadí signálu.

Hlavní výsledky a diskuse

1. Teplotní rozdíl mezi vstupní tryskou a troubou ovlivňuje rekoncentrační faktor exponenciálně (Rekoncentr. = e0,0462×ΔT). Vyšší rozdíl zvyšuje ostrost píků.
2. Polarita rozpouštědla versus faze kolony: polarita acetonitrilu na nepolární DB-5 způsobuje nadměrnou povrchovou vrstvu (flooded zone), rozmělnění vzorku a deformované píky.
3. Zavedení retention gap (uncoated kapilára) před analytickou kolonou obnovuje focusing solventu a upravuje tvar píků, zlepšuje oddělení.
4. Tloušťka filmu fázového polymeru ovlivňuje kapacitu i úroveň kolonového bleed: silnější film nabízí vyšší kapacitu, tenčí film (≤ 0,25 µm) je vhodný pro GC/MS z důvodu nižšího bleed.
5. Pokročilé deaktivační technologie (DB-5Q) snižují obsah aktivních silanolů, zvyšují tepelnou stabilitu, ale vyžadují guard column při použití rozpouštědel nesouladné polarity.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšení citlivosti a přesnosti kvantifikace stopových látek díky ostrým píkům
• Ochrana analytické kolony před matrice a bleedem pomocí retention gap/guard column
• Možnost práce s různými rozpouštědly a optimalizace metodiky pro širokou škálu vzorků

Budoucí trendy a možnosti využití

• Vývoj ultra inertních a termálně stabilních kolonových fází s minimem hladkých silanolů
• Automatizovaná výměna rozpouštědel a on-line transfer do GC pro zrychlení workflow
• Integrace solvent focusing s pokročilými technikami předúpravy (SPE, solid-phase microextraction)
• Využití modelování toku rozpouštědel a analýtů pro predikci a optimalizaci parametrů

Závěr

Solvent focusing je klíčový nástroj pro zajištění ostrosti píků při splitless vstřikováním ve GC. Optimální volba rozpouštědla, správné řízení teploty a použití guard column výrazně zlepšují výkonnost metody. Pokročilé deaktivační postupy a nové fázové materiály slibují další zlepšení stability a citlivosti.

Reference

1. GC and GC/MS Frequently Asked Questions, Agilent Technologies, publikace 5994-7643EN, 2024.
2. Grob K. Classical Split and Splitless Injection in Capillary GC. 1986.
3. Introduction to GC Inlets, Agilent Technologies, publikace 5958-9468EN, 2005.
4. Grob K. On-Column Injection in Capillary Gas Chromatography. 1987.
5. Rood D. The Troubleshooting and Maintenance Guide for Gas Chromatographers, 4th Edition, 2007.
6. GC/MS/MS Pesticide Residue Analysis, Agilent Technologies, publikace 5994-7435EN, 2024.
7. How Does Bleed Impact GC/MS Data and How Can It Be Controlled, Agilent Technologies, publikace 5994-7586EN, 2024.
8. Jennings W., Mittlefehldt E., Stremple P. Analytical Gas Chromatography, 2nd Edition, 1997.