New Software Tool to Easily and Quickly Generate Automated Sample Preparation Workflow

Význam tématu

Automatizace přípravy vzorků představuje klíčový krok pro zvýšení produktivity a konzistence v chromatografických analýzách. Tradiční manuální postupy jsou časově náročné, náchylné k chybám při odběru, ztrátám a kontaminacím vzorků. Nasazení plně automatického řešení přináší zkrácení doby přípravy, lepší opakovatelnost výsledků, snížení expozice obsluhy nebezpečným chemikáliím a nižší spotřebu reagentů.

Cíle a přehled studie

Popisovaná práce představuje nový softwarový nástroj Sampling Workflow Editor pro řízení Thermo Scientific™ TriPlus™ RSH™ autosampleru. Hlavní cíle byly:

• ukázat plně automatizované postupy derivatizace pro analýzu mastných kyselin (FAMEs), melaminu v mléčných výrobcích a dvěstupňovou trimethylsilylační (TMS) derivatizaci metabolitů,
• předvést integraci hotových přednastavených sekvencí (PrepCycles) do CDS systémů (Chromeleon, TraceFinder),
• vyhodnotit opakovatelnost, rychlost a robustnost online derivatizace s cílem minimalizovat ruční zásahy.

Použitá metodika a instrumentace

Pro automatizaci vzorkové přípravy se využívá TriPlus RSH autosampler vybavený:

• Software Sampling Workflow Editor: intuitivní drag&drop rozhraní pro sestavování sekvencí kroků.
• Automatická výměna nástrojů (ATC): držák až tří stříkaček (100 µl, 10 µl), vortex, termostaty (bodová inkubace, chlazená při 4 °C).
• PrepCycles: předdefinované sady operací (ředění, přídavek standardů, míchání, inkubace, derivatizace).

Derivatizační chemikálie:

• FAMEs: Na-methoxid transesterifikace (90 s, pokojová teplota).
• TMS derivatizace: metoxymace (MOX), následně BSTFA+1 % TMCS nebo MSTFA.

Analytické přístroje:

• GC–MS/MS: Thermo Scientific™ TRACE™ 1300 Series GC + TSQ™ 8000 Triple Quad.
• HRAM GC–MS: Thermo Scientific™ Q Exactive™ GC Orbitrap™.
• Kolona TR5-MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm) v módu SRM a vysokého rozlišení.

Hlavní výsledky a diskuse

Automatizovaný protokol přinesl významné přínosy:

• FAMEs profiling: úplné chromatografické rozlišení do 11 minut, detailní procentuální složení mastných kyselin u různých rostlinných olejů.
• Melamin v mléčných produktech: opakovatelnost (RSD 5,8 %) vs manuální příprava (RSD ~14 %), citlivá detekce při 12 ppb.
• Dvousměnná TMS derivatizace: stabilní HRAM analýza, udržení přesnosti lepší než 1 ppm během 24h běhu bez přerušení.

Přínosy a praktické využití metody

Nasazení automatizovaného připravného řetězce přináší:

• Bezdohledový provoz („walk-away“ režim) zkracující dobu obsluhy a riziko lidské chyby.
• Vyšší laboratořní průtok: překrytí jednotlivých kroků maximalizuje využití GC.
• Snížení nákladů: méně reagentů, nižší spotřeba skla a minimalizace odpadu.
• Zlepšení bezpečnosti: omezení přímé manipulace s toxickými derivatizačními činidly.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozšíření automatiky může zahrnovat:

• Integraci umělé inteligence pro optimalizaci workflow a prediktivní údržbu.
• Miniaturizované postupy s mikrofluidními moduly pro snížení spotřeby vzorku a činidel.
• Rozšíření aplikací na nové oblasti, např. environmentální monitoring či klinickou metabolomiku.
• Propojení s laboratořemi typu „lab-as-a-service“ a vzdálenou správou přes cloudové CDS.

Závěr

Sampling Workflow Editor ve spojení s TriPlus RSH autosamplerem představuje průlomové řešení pro automatizaci přípravy vzorků v GC/GC-MS analýzách. Ukázalo se, že plně automatizované workflow zvyšuje produktivitu, spolehlivost a kvalitu výsledků, přičemž výrazně snižuje čas i náklady na přípravu vzorků.

Reference

1. PN-10388-GC-Benefits-Sample-Derivatization-ISCC-2014
2. PO-10628-gc-tms-metabolite-orbigc-hram-metabolomics-library-asms2018-po10628-en