Staalvoorbereiding zonder compromissen KVCV - “Trends in Organische Analyse” Tom Vercammen
Het IS·X expert center :
IS-X offers high-end solutions for the analytical laboratory. Our services are primarily aimed at (re)organization and rationalization of laboratory processes, in order to increase operational efficiency and throughput and reduce overall costs.
Staalvoorbereiding ????
Staalvoorbereiding is zo oud als de chromatografie zelf,
Solvent extractie technieken
Kolom Chromatografie
Evaporatieve preconcentratie
Derivatisatie
Staalvoorbereiding in de 21ste eeuw ? Enkele trends.
Constant streven van (farmaceutische) laboratoria naar;
Vermindering (operationele) kosten
Snellere turnaround time
Doorgedreven optimalisatie lab processen (Lean/6-sigma)
Gelijktijdige trend, analytische kennis jaar op jaar verwaterd.
Staalvoorbereiding in de 21ste eeuw ? Technologische performantie als excuus.
Nieuw adagium: “de beste sample prep is geen sample prep”
Introductie van krachtige ‘black box’ massa spectrometers,
Single quadrupole MS en iontrap
Triple quad MS
QTOF, orbitrap
Etc…
Selectiviteit, accuraatheid & prijs staan in verhouding.
Een voorbeeld uit de praktijk:
Analyse van p,p-DDT in slib,
RT: 7.63 - 21.62 100
SM: 7G 10.32
12.69 13.04
GC/MS in full scan mode GC/MS in SIM mode
80
11.59
NL: 9.04E6 TIC F: MS 06062007_ 2
13.53 13.80 14.16 14.42
60
14.66 15.14 15.39 16.10
40 9.44
18.63
19.22
20
20.54
9.26
GC/MS in MS/MS mode
0 100
11.44
NL: 1.29E6 m/z= 234.50235.50 F: MS 060620073
80 10.32
60
13.00 13.45
40
14.34 20
15.32 9.45
10.17
15.95 16.97 18.13
19.46
0 8
RT: 7.63 - 21.62 100
10
12
14 Time (min)
16
18
20
SM: 7G
NL: 5.37E5 m/z= 164.50-165.50 F: + c SRM ms2
[email protected] [ 78.00-240.00] MS 0703-13
95 90 85 80 75 70 65
Relative Abundance
Relative Abundance
12.32
60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 8
10
12
14 Time (min)
16
18
20
Staalvoorbereiding in de 21ste eeuw ? Blijft essentieel !
Lagere staalvoorbereidings vereisten op het einde v/d keten, zorgen voor o.a. verlies in robuustheid vooraan:
GC/MS methodes, inlet contaminatie
LC/MS methodes, ionisatie onderdrukking
Problemen op GC & LC-kolommen zelf
Adequate staalvoorbereiding blijft een noodzaak.
Staalvoorbereiding blijft dus noodzakelijk !
Wat blijft ?
Matrix Interferenties verwijderen
Concentreren target componenten
Transfer naar chemisch/technisch compatiebel milieu
Wat is er nieuw ?
Miniaturisatie
Automatisatie
Waarom automatiseren ?
Tijdsverdeling Analysis, 6%
Sample processing, 61%
Foutenbronnen
Collection, 6%
Calibration, 9%
Data management, 27%
Instrument, 8% Integration, 6% Chromatography, 7%
Sample processing, 30%
Sample introduction, 6% Contamination, 4%
Hoe pakken we dit aan?
Columns, 11%
Operator, 19%
Zoektocht naar een geschikte staalvoorbereidingstechniek voor elke analytische uitdaging.
Geautomatiseerde staalvoorbereiding speelt een cruciale rol binnen elke analytische procedure. Multipurpose Combi XT is het ideale platform.
Waarom multipurpose Combi XT ?
Het modulair karakter van de apparatuur en de flexibele softwareondersteuning laat toe om een groot aantal analyses adequaat uit te voeren. Efficiëntie & kwaliteit van een meetmethode worden grotendeels bepaald door de gekozen staalvoorbereidingstechniek. Specifieke toepassingen zoals TD en
pyrolyse gebeuren preferentieel via gespecialiseerde apparatuur.
Een overzicht:
De voorgeschoven staalvoorbereidingstechnieken zijn:
Headspace
VOC
Purge-and-trap
Low level VOC
Liquid-Liquid-Extractie (LLE)
Semi-VOC
Solid-Phase-Extractie (SPE)
Semi-VOC
Solid-Phase-Micro-Extractie (SPME) en
Semi-VOC
Stir-Bar-Sorptive-Extraction (SBSE)
Statische headspace op de Combi XT :
Verwarmde gasdichte spuit
Zeer robuust
Zeer snel,
Routinetechniek
Narrow bore kolommen
Multiple headspace injection (MHE),
non-equilibrium aanrijking
materiaalemissies
Purge-and-trap op de Combi XT:
ITEX ?
In Tube EXtractie
Verwarmde gasdichte spuit met pakking,
Zeer robuust, zelfs voor afvalwater,
geen carry-over
Snel,
non-equilibrium aanrijking
Flexibel,
gebruik van mixed bed
Narrow bore kolommen
Hardware
Zeer eenvoudige configuratie bestaande uit,
Verwarmde gastight syringe
Naald gepacked met microtrap
Flash heating block
Schudder/incubator
Principe In Tube Extractie
Extractie d.m.v. herhaalde plunjer beweging,
Micro-Trap
Ervaringen uit de praktijk : Vluchtige organische componenten in afvalwaters
Huidige stand van zaken,
Purge-and-trap analyse
Static headspace met interne trap
Grote systemen die adequaat zijn voor propere stalen. Maar bij gebruik voor afvalwaters, is cross contaminatie schering en inslag. Routine onderhoud is
omslachtig a.g.v. groot intern volume, valven, fittingen en dichtingen. ITEX is robuuster, compacter & geeft geen carry-over.
Een voorbeeld chromatogram
Excellente piek vorm voor alle componenten, C:\ISB\...\Data\2009-06\09-06\090609jv02
9/07/2009 15:30:24
C:\ISB\...\Data\2009-06\09-06\090609jv05
RT: 0.96 - 2.80 1.15
100
RT: 1.00 - 13.01
80 1.43
60 40
1.59 1.65
1.31
75
20 0 100
9/07/2009 14:44:00
NL: 4.10E5 m/z= 61.50-62.50 F: + p SIM ms [61.50-62.50; 63.50-64.50] MS 090609jv02
1.15
11.83 NL: 1.64E6 m/z= 61.50-62.50 F: + p SIM ms [61.50-62.50; 63.50-64.50] MS 090609jv06
70
80
65
60
NL: 8.39E8 TIC F: + p Full ms [50.00300.00] MS 090609jv05
10.79 10.57
40 20
1.31
0 100
1.43
60
1.58
1.15
NL: 2.97E7 m/z= 61.50-62.50 F: + p SIM ms [61.50-62.50; 63.50-64.50] MS 090609jv05
55
80 60
50
20
Relative Abundance
40
1.34
0 1.0
1.2
10.11
9.05
11.18
9.54 1.43 1.4
1.59 1.6
10.89
9.21
45 1.8 2.0 Time (min)
2.2
2.4
2.6
12.22
2.8
40 7.80 8.12
35 30
12.59 25 7.76 20 6.33 15
5.56
2.52
10
1.98
5
3.41
1.13
4.02
0 1
4.48 4.84 4.19
2
3
4
5
9.58
5.64 5.85 6
8.31
7.31 6.99 6.70 7 Time (min)
8.49 8
9
10
11
12
13
Carry-over ? VOC’s in afvalwater
De kleine hoeveelheid materiaal vergemakkelijkt een efficiënte trap regeneratie, Abundance
Abundance Ion 128.00 (127.70 to 128.70): 301109jv25.D\DATASIM.MS
100000
TIC: 301109jv21.D\DATASIM.MS
100000
90000
90000 80000
80000 70000
70000
60000
60000
50000
50000
40000
40000 30000
30000
20000
20000
10000
10000 0 5.70
0 1.00
Time--> Abundance
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
6.50
TIC: 301109jv22.D\DATASIM.MS(*)
100000 90000
90000
80000
80000
70000
70000
60000
60000
50000
50000
40000
40000
30000
30000
20000
20000
10000
10000
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
5.90
6.00
6.10
6.20
6.30
6.40
6.50
6.60
6.70
6.80
Ion 128.00 (127.70 to 128.70): 301109jv26.D\DATASIM.MS (*)
100000
0 Time-->
5.80
Time--> Abundance
0 5.70
6.50
Naphthalene 5.80
5.90
6.00
6.10
6.20
6.30
6.40
6.50
6.60
6.70
6.80
Time-->
Alle zware componenten zijn verwijderd na 2.00 min @ 300°C (w/flush).
Een overzicht:
De voorgeschoven staalvoorbereidingstechnieken zijn:
Headspace
VOC
Purge-and-trap
Low level VOC
Liquid-Liquid-Extractie (LLE)
Semi-VOC
Solid-Phase-Micro-Extractie (SPME) en
Semi-VOC
Stir-Bar-Sorptive-Extraction (SBSE)
Solid-Phase-Extractie (SPE)
Semi-VOC
Liquid/liquid extraction (LLE) op de Combi XT:
Zeer robuust
Chemisch zeer efficiënt
solventkeuze, pH
Volledige profilering,
bvb minerale olie
Arbeidsintensief
Miniaturiseerbaar,
Narrow bore kolommen
groot-volume injectie
Solid phase extraction (SPE) op de Combi XT:
ITSP ?
Instrument Top Sample Prep
Microbed in cartridge,
Zeer robuust
Zeer snel
Gevoelig
Zeer brede selectiviteit,
alle fasen, incl. filtrage & custom
Volledige profilering,
bvb minerale olie
Narrow bore kolommen
Solid phase micro extractie (SPME) op de Combi XT:
MEPS?
Micro Extraction by Packed Sorbent
Microbed in spuit,
Robuust,
Zeer snel
Zeer gevoelig,
volledige extractintroductie via LVI
Brede selectiviteit,
C18, C8, SAX, SCX, silica
Volledige profilering
bvb minerale olie
Narrow bore kolommen
opletten voor carry-over
Hardware voor MEPS
Miniatuur SPE in de tip van een naald,
Frit Needle
Frit Packing
Barrel
Sealing ring
Oorsprong ?
Recente techniek ontwikkeld door,
M. Abdel-Rehim (AstraZeneca)
Drug discovery
Snelle screening van drug candidates
On-line met LC/MS/MS
Ook meerdere GC toepassingen
SPME naalden beschikbaar via SGE
Volledig compatiebel met de Multipurpose Combi XT
Werkingsprincipe ~ klassieke SPE
Voordelen ?
Waarom MEPS i.p.v. andere SPE technieken?
Snel
On-line
Zeer eenvoudige methode ontwikkeling
Relatief goedkoop
Belangrijkste +punt: geen pre-injectie verdunning.
Ervaringen uit de praktijk : MEPS toepassingen op LC & GC !
Screening van PAKs in afvalwater
High throughput minerale olie analyse in grondwater
Analyse van Vitamine D3 in serum
Vrije vetzuren in kaasextracten
TTCA (2-Thiothiazolidine-4-carboxylic acid) in urine
PAKs in afvalwater
Methode speciaal ontwikkeld op MEPS door:
c:\isb\...\data\20081118\181108isb06
18/11/2008 14:56:43
RT: 7.48 - 21.99
Afvalverwerkend bedrijf
NL: 2.66E6 m/z= 127.5-128.5 153.5-154.5 177.5-178.5 227.5-228.5 275.5-276.5 181108isb0
13.41 2600000 2500000
Toegangscontrole
2400000
15.62
2300000
15.28
2200000
Sterk gecontamineerde stalen
11.10
2100000 2000000
13.49
1900000 1800000
10.82
1700000
LOD, In praktijk, GnG limiet,
Relative Abundance
5 pg/mL 500 pg/mL 100 ng/mL
1600000
11.91 17.59
1500000
19.18
1400000 1300000
21.00
1200000 1100000 19.57
1000000 900000
8.33
20.95
800000 700000 600000 500000 400000 300000 200000
9.45
100000
12.26
13.62
15.73
18.39
0 8
10
12
14 16 Time (min)
18
20
Minerale olie in grondwater
Gebruik van MEPS door: c:\isb\meps-mo\data\260209\260209isb02 MEPS C8
2/26/2009 9:15:22 AM
RT: 0.00 - 10.00
Milieuconsulent
Grondwater remediatie
On-site procedure
NL: 1.39E8 Channel 2 Analog 2 260209isb02
Counts
15000000 10000000 2.78
5000000
3.34
4.44 4.72
8.71 9.19 9.51
8.21 5.44 6.41 7.01 7.65
0 15000000
Counts
5.64 10000000
5.33 4.46 4.92
5.78
6.99 7.86
8.06 8.32
9.44 9.97
3.92 3.32 3.80
5000000 0
NL: 1.39E8 Channel 2 Analog 2 270209isb03
Counts
15000000 5.64
10000000 4.46 4.91 5.33 5000000
7.86
5.78 5.99
8.07
8.33 8.62 9.89
3.86 3.92
0 15000000
100 ng/mL10000000 250 ng/mL 5000000 0 500 ng/mL 0
6.99 5.64
Counts
LOD, In praktijk, GnG limiet,
NL: 1.39E8 Channel 2 Analog 2 270209isb05
5.78
5.33 4.46 5.14 3.21
1
2
3
7.39
8.06 8.32 8.61 9.98
NL: 1.39E8 Channel 2 Analog 2 270209isb04
3.86 3.92
4
5 Time (min)
6
7
8
9
10
SMAKELIJK !!!
