Spurenanalyse und die Analyse chemisch aktiver Substanzklassen
Für Hochleistungssäulen in der Gaschromatographie (GC) müssen zwei Kriterien Gültigkeit haben: zum Einen minimiertes Säulenbluten und zum Anderen ultra-hohe Inertheit der Phasenoberflächen.

Minimiertes Säulenbluten ist seit Jahren Grundlage der MS-Säulen-Versionen von Agilent Technologies zu der jetzt, insbesondere für die Spurenanalytik und für die Analytik hoch aktiver Substanzen, eine extrem hohe Inertheit der inneren Oberfläche der Säulen kombiniert wird. Minimiertes Säulenbluten senkt das Rauschen, während höchste Inertheit die Signalhöhe verstärkt, was insgesamt zu einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis für die Spurenanalytik und zu deutlich besseren, optimierten Tailingfaktoren für die Analytik hochaktiver Substanzen, unabhängig von ihrer Konzentration, führt.
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Ultra-inerte GC-Säulen

Ultra-inerte Säulen für die Gaschromatographie

Spurenanalyse und die Analyse chemisch aktiver Substanzklassen
Für Hochleistungssäulen in der Gaschromatographie (GC) müssen zwei Kriterien Gültigkeit haben: zum Einen minimiertes Säulenbluten und zum Anderen ultra-hohe Inertheit der Phasenoberflächen.

Minimiertes Säulenbluten ist seit Jahren Grundlage der MS-Säulen-Versionen von Agilent Technologies zu der jetzt, insbesondere für die Spurenanalytik und für die Analytik hoch aktiver Substanzen, eine extrem hohe Inertheit der inneren Oberfläche der Säulen kombiniert wird. Minimiertes Säulenbluten senkt das Rauschen, während höchste Inertheit die Signalhöhe verstärkt, was insgesamt zu einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis für die Spurenanalytik und zu deutlich besseren, optimierten Tailingfaktoren für die Analytik hochaktiver Substanzen, unabhängig von ihrer Konzentration, führt.

Bestimmung der Inertheit

Für die erhöhten Qualitätsstandards der ultra-inerten GC-Säulen mussten neue Testproben und Testbedingungen entwickelt werden, um ihre deutlich weiterentwickelten Eigenschaften besser beschreiben zu können. Klassische „Grobsche“-Teststandards werden den neuen Qualitätsansprüchen einfach nicht mehr gerecht.

Statt den bisher chemisch abgeschirmten Säuren und Basen beinhalten die Standards für die Qualitätskontrolle der Säulen jetzt äußerst aktive Säuren wie Propionsäure und Basen wie 4-Picolin. Außerdem ist neben den üblichen Substanzklassen, wie Alkohole und ungesättigte Alkane, Trimethylphosphat im Teststandard enthalten. Die Molekülformeln in Bild 1 verdeutlichen z.B. für Basen und Säuren die unabgeschirmten Säure- und Base-Funktionalitäten im Vergleich zu den klassischen Standards. Desweiteren wurden die Testbedingungen verschärft. Die Testtemperatur wurde deutlich auf 65 °C isotherm gesenkt, um die einzelnen Komponenten länger auf der Säule zu halten und damit die Anzahl der möglichen sekundären (unerwünschten) Wechselwirkungen statistisch zu vergrößern. Dieser neue Standard und die verschärften Analysenbedingungen (siehe Tabelle 1) stellen eine erheblich größere Herausforderung für die Güte der Phasenoberfläche dar. Bild 2 zeigt das Testchromatogramm der Agilent J&W DB-5ms Ultra Inert im Vergleich zu einer herkömmlichen Säule. Die Peakformen der kritischen Substanzen 4-Picolin, Propionsäure und Trimethylphosphat sind auf der UI-Säule gaußförmig.

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Applikationsbeispiel aus der Forensik

Hier soll die Analyse halbsynthetischer Opiate auf der J&W DB-35ms UI GC-Säule näher betrachtet werden: Die GC-MS-Anaylse der Trimethylsilyl-Derivate von Oxymorphon und Oxycodon aus Blutplasma macht die besondere Inertheit der GC-Phase sowohl aufgrund der geringen Konzentration als auch aufgrund der hohen Reaktivität der Analyte zur Voraussetzung. Die halbsynthetischen Opiate werden zur Schmerztherapie bei mittleren bis starken Schmerzen eingesetzt. Wegen ihrer euphorisierenden Wirkung werden sie jedoch auch als Drogen missbraucht und können bei Überdosierung zum Tod führen [1].

Die relativ polaren Opiat-Derivate lassen sich auf einer für die Drogenanalytik üblicherweise eingesetzten J&W DB-5ms-UI-Säule chromatographisch nicht auftrennen; außerdem überlappen ihre Ionenprofile teilweise, so dass in diesem Fall die Selektivität des GC-MS-Detektors nicht vollständig genutzt werden kann. Eine chromatographische Trennung der Derivate auf der mittel-polaren J&W DB-35ms UI ist deshalb von großem Vorteil. Bild 3 zeigt eine schnelle Screening-Analyse von nicht-derivatisierten Drogenkomponenten des Agilent GC/MS-Toxikologie-Standards mit einer Konzentration von 5 ng/Komponente auf der Säule. Sogar für diese niedrigen Analytkonzentrationen werden sehr scharfe und symmetrische Peakformen erzielt – eine Grundvoraussetzung für eine reproduzierbare Quantifizierung.
Bild 4 zeigt das SIM-Chromatogramm der derivatisierten Oxymorphon- und Oxycodon-Ionen. Eine vollständige chromatographische Auflösung der Komponenten (siehe gemeinsames Target-Ion 459 = common ion) wird erreicht. Tab. 2 beschreibt die Analysenbedingungen, Tab. 3 die gemessenen Ionen.

Für die Analyse unterschiedlicher Analytgruppen wie z.B. Pestizide [2], PAKs [3] Brandschutzmittel [4], Aromastoffe [5] und viele andere mehr steht ein Portfolio von ultra-inerten Kapillarsäulen unterschiedlicher Selektivität wie DB/HP-1ms UI, DB/HP-5ms UI und DB-35ms UI in verschiedenen Dimensionen zur Verfügung.

Fazit

Die ultra-inerten GC-Säulen müssen im Gesamtzusammenhang von einem ultra-inerten Probenweg in der GC/GC-MS-Analyse betrachtet werden, d.h. zertifizierte Probenfläschchen, ultra-inerte Insert-Liner, gefolgt von ultra-inerten Säulen bis hin zum Detektor müssen realisiert werden.

Eine Unterbrechung des „inerten Probenweges“ führt zwangsläufig zu geringerer Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit der Analysen kleinster Konzentrationen und/oder chemisch sehr aktiver Substanzklassen.

Literatur

  1. Separation of Oxymorphone and Oxycodone Hydroxyl-imino Tri-methyl Silyl Derivates Using an Agilent Fast Toxicology Analyzer and Agilent J&W DB-35ms Ultra Inert Capillary column; Christine Griffin, State of Delaware, Officle of Chief Medical Examiner, Kenneth Lynam, Agilent Technologies; PubNo.: 5990-6577EN.
  2. Challenging Pesticide Analysis Using an Agilent J&W DB-35ms Ultra Inert GC Column; Kenneth Lynam and Doris Smith, Agilent Technologies, Pub No.5990-6595EN.
  3. Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH) Analysis Using an Agilent J&W DB-5ms Ultra Inert Capillary GC Column; Kenneth Lynam and Doris Smith, Agilent Technologies, Pub No. 5989-9181EN.
  4. Polybrominated Diphenyl Ether (PBDE) Analysis Using an Agilent J&W DB-5ms Ultra Inert Capillary GC Column; Kenneth Lynam and Doris Smith, Agilent Technologies, Pub No. 5989-9571EN.
  5. Lavender Oil Characterization Using Agilent J&W DB-1ms Ultra Inert Capillary GC Columns; Kenneth Lynam and Doris Smith, Agilent Technologies, Pub No.5990-3700EN.

Dr. Ulrike Jegle, Kennyth Lynam, Bernhard Rothweiler*)

  1. Agilent Technologies Deutschland GmbH, 76337 Waldbronn, Hewlett-Packard-Str. 8, E-Mail: ulrike_jegle@agilent.com
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