Ein Blick in die Technik – was steckt drin?

Mischen mobiler Phasen für die Chromatographie

Für die Qualität der Flüssig-Chromatographie sind dauerhaft konstante Bedingungen bei allen Komponenten der mobilen Phase essenziell. Diese wird aus mehreren Lösungsmitteln spezifisch im Gerät gemischt. Dazu werden Mikroventile eingesetzt, die kleinste Volumina auch über lange Zeiträume dosieren können.

Die analytische HPLC (high performance liquid chromatography) ist für Probenanalysen bei der Lebensmittelsicherheit, bei der Arzneimittelzulassung oder Probenauswertung für den Umweltschutz bzw. im Life-Science-Bereich „state of the art“. Insbesondere, wenn die Komponenten der Proben unbekannt sind, müssen möglichst alle Stoffe als einzelne Peaks sicher getrennt werden. Dabei muss die Trennschärfe über die gesamte Breite des Trennverfahrens mit gleich hoher Präzision ablaufen, nur so lassen sich die Stoffe im Anschluss zuverlässig analysieren. Um das sicherzustellen, arbeitet man oft mit einem Gradientenverlauf bei der mobilen Phase. Die Änderung der Zusammensetzung in der Flüssigkeit fällt dabei je nach Analyse unterschiedlich aus, jedoch muss der Gradient in Zusammensetzung und zeitlichem Verlauf immer exakt eingehalten werden. Vor diesem Hintergrund hat Bürkert Fluid Control Systems Mikroventile (s. Bild) entwickelt, die auch geringste Mengen über lange Zeiträume und Millionen Schaltzyklen zuverlässig dosieren können.

Die Mehrkanal-Gradientenventile Typ 6650 eignen sich gut zum Mischen der Eluenten mit Schaltzeiten unter fünf Millisekunden. © Bürkert

Sowohl bei der Niederdruck- als auch bei der Hochdruck-Gradientenelution sind Ventile gefragt, die die Mischung der Lösungsmittel steuern. Dabei ist schnelles, präzises Schalten wichtig, da nur so die Konzentration schrittweise, wie für die jeweilige Analysemethode vorgegeben, erhöht werden kann. Unterschiede bei der Präzision machen sich sofort bei der Wiederholbarkeit von Probe zu Probe und bei eng aufeinanderfolgenden Peaks bemerkbar. Gerade in Laboren mit hohem Durchsatz müssen standardisierte Abläufe immer gleich sein, um dem Detektor exakt gleich aufbereitete Einzelkomponenten zuzuführen. Abweichungen vermindern sofort die Trenneffizienz, z. B. durch veränderte Elutionszeit bei manchen Fraktionen. Die Gradientenventile müssen zuverlässig den definierten Toleranzbereich für die Summe der jeweiligen Dosierung einhalten, und auch die Genauigkeit der einzelnen Schaltzyklen – also der jeweiligen dosierten einzelnen Kleinstmenge – ist einzuhalten, um einen quasi kontinuierlichen Medienstrom zu erzeugen, der sich anschließend leicht homogenisieren lässt. Das erreicht man über eine Regelung des Vordrucks und besonders schnell schaltende Ventile mit entsprechender Blende.

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Grundsätzlich müssen alle Werkstoffe im Ventil gegenüber den eingesetzten Medien beständig sein. Auch darf sich das Schaltverhalten, der Ventilsitz und die übrige Mechanik selbst nach Millionen Schaltspielen nicht verändern. Da die Temperatur ebenfalls die Dichte des Mediums und damit die Dosiermenge beeinflusst, muss auch hier für möglichst konstante Betriebsbedingungen gesorgt werden. Ein vorgeschalteter, automatischer Flaschenwechsel für die Lösungsmittel macht einen kontinuierlichen Analysebetrieb möglich und ist daher für Geräte mit hohem Durchsatz vorteilhaft.

Die Güte von Schaltgenauigkeit und damit Wiederholgenauigkeit lässt sich darstellen, indem man zwei Chromatogramme vom Beginn und gegen Ende der Ventillebensdauer vergleicht. Das geht, da die Gradientenmischung direkten Einfluss auf die Trennung der Fraktion hat. So sollten die Peaks über die Ventillebensdauer gleich und ohne Schwankungen sein. Ein Nachlassen der Regelgüte zeigt sich darin, dass die Peaks verschwimmen und die Auftrennung zunehmend unpräzise wird. Das zeigt anschaulich, welchen Einfluss das Mehrkanal-Gradientenventil auf die mobile Phase und damit auf die Genauigkeit des Trennprozesses hat.

Auswirkungen bei der Gradientenmischung auf das Trennergebnis in Abhängigkeit vom Ventilalter. © Bürkert Fluid Control Systems

AUTORIN
Daniela Krahn
Segment Manager Microfluidics
Bürkert GmbH & Co. KG, Ingelfingen
Tel.: 07940/10-0
info@buerkert.de
http://www.buerkert.de

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