Protegendo sistemas IC com ultrafiltração e diálise em linha Metrohm

06/03/2023

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Este artigo é Parte 2 de uma serie.

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A cromatografia iônica e a filtração de amostras andam de mãos dadas, uma vez que esta etapa de pré-tratamento é recomendada para a maioria das matrizes de amostras. É essencial evitar a injeção de partículas, algas ou bactérias no sistema IC, pois podem comprometer tanto o instrumento como a coluna de separação. As amostras são frequentemente preparadas manualmente, por exemplo, utilizando filtração ou centrifugação para remover contaminantes e componentes interferentes da matriz. Uma maneira mais eficiente de preparar amostras para análise de IC é usar técnicas de preparação de amostras em linha da Metrohm (MISP) para automatizar o processo. Tanto a ultrafiltração em linha (UF) quanto a diálise em linha da Metrohm podem ser usadas para proteger o sistema IC de componentes de matriz prejudiciais e, ao mesmo tempo, reduzir o trabalho manual e aumentar o rendimento da amostra.

Clique abaixo para saber mais sobre cada tema.

Por que as amostras devem ser filtradas antes da análise por cromatografia iônica?
Ultrafiltração em linha Metrohm
Diálise em linha Metrohm
Comparação entre esclarecimento de Carrez e diálise em linha Metrohm em amostras de leite

Por que as amostras devem ser filtradas antes da análise por cromatografia iônica?

Vários tipos de água (por exemplo, água de processo, águas superficiais, águas residuais), bem como bebidas, extratos e soluções de digestão podem danificar um sistema IC. Partículas, lodo ou resíduos vegetais em uma amostra não apenas contaminarão o sistema IC, mas também poderão se acumular no material da coluna de separação. Como resultado do acúmulo de partículas, a capacidade de troca da coluna (necessária para a separação apropriada dos picos) diminui em combinação com um rápido aumento na pressão do sistema. A resolução de pico, portanto, é prejudicada e a vida útil global da coluna de proteção, bem como da coluna de separação, é substancialmente reduzida.

Ultrafiltração em linha Metrohm

A filtração manual é uma etapa bem conhecida de preparação de amostras. A amostra é primeiro aspirada para uma seringa e depois passada através de um filtro adequado à medida que é injetada em um recipiente de amostra. Esta é uma tarefa trabalhosa e muitas vezes repetitiva que requer tempo e produtos consumíveis dispendiosos. Uma quantidade significativa de resíduos é produzida como resultado da consumíveis usados.

A técnica de ultrafiltração em linha da Metrohm é uma solução totalmente em linha e automatizada para essas desvantagens. A ultrafiltração em linha é a técnica MISP mais comumente usada. Esta solução permite aos usuários analisar mais de 100 amostras com apenas uma única membrana de ultrafiltração. Dependendo da matriz, uma membrana UF pode até ser usada para filtrar até 500 ou 600 amostras.

Na postagem relacionada abaixo, você pode encontrar nossas recomendações sobre quando uma membrana UF deve ser trocada.

Quando devo trocar a membrana de filtração pela Ultrafiltração Inline?

Tecnicamente, sistemas de ultrafiltração podem ser adicionados para atualizar qualquer Metrohm IC. O único requisito é que o amostrador automático esteja equipado com uma bomba peristáltica. O fluxograma a seguir mostra o princípio de conexão para sistemas UF (Animação 1).

Uma vez que as amostras não filtradas são colocadas no trocador de amostras e inseridas na lista de amostras do MagIC Net, nada mais é exigido do usuário. O amostrador automático aspirará a amostra do seu frasco, trazendo a solução em direção à célula UF (Animação 1).

A célula de ultrafiltração Metrohm

A célula UF consiste em duas câmaras com um caminho de fluxo espiral compartilhado. Estas câmaras estão ligadas a duas bombas peristálticas separadas e são separadas por uma membrana (Animações 1 e 2). O conceito exclusivo da Ultrafiltração Inline Metrohm é que apenas uma alíquota da amostra é filtrada através da superfície da membrana (Animação 2). A maior parte da amostra é guiada no lado da amostra da membrana de ultrafiltração em direção ao fluxo de resíduos. Isto permite um fluxo contínuo no lado da amostra, desencorajando que as partículas se agarrem ao filtro. Partículas e outros componentes indesejados da matriz são eliminados continuamente, de modo que nenhuma torta de filtração possa ser formada. O filtrado «limpo» é preenchido no loop de amostra para injeção da amostra no cromatógrafo de íons.

A membrana UF padrão oferecida pela Metrohm (figura 1) é feito de celulose regenerada com tamanho de poro de 0,20 µm. O tamanho dos poros é muito menor do que outras tecnologias de membrana, como membranas de filtro manual ou tampas de filtração dedicadas oferecidas por diferentes fabricantes. Partículas com 0,5 µm ou maiores já podem criar bloqueios no material da coluna. Devido ao pequeno tamanho dos poros da membrana, a Metrohm pode garantir que nenhuma partícula maior que 0,20 µm entre e afete ou danifique o sistema analítico.

Os testes de desempenho do sistema de ultrafiltração com o material da membrana de celulose nos últimos anos mostraram contaminação insignificante por lixiviação, proporcionando aos usuários uma experiência muito boa e confiável. Além disso, a configuração é flexível e pode ser adaptada às necessidades do laboratório. Outras membranas de ultrafiltração disponíveis no mercado também podem ser utilizadas. No entanto, estes exigem testes minuciosos por parte do consumidor para excluir quaisquer efeitos analíticos ou preconceitos antes da realização das análises.

Após a amostra filtrada ter sido injetada na coluna IC, todo o caminho da amostra (incluindo a célula UF) é enxaguado minuciosamente com uma ou múltiplas soluções de enxágue em paralelo à detecção. O enxágue padrão é feito com água ultrapura (UPW). Se necessário, soluções de enxágue adicionais (por exemplo, metanol a 30%) podem ser usadas antes do UPW para ajudar a evitar o crescimento de bactérias no caminho da amostra. É importante sempre usar UPW como solução de enxágue final, pois este será o meio no qual a célula UF será armazenada. Com este procedimento de enxágue em linha, a Ultrafiltração em Linha garante menos de 0,1% de transferência entre amostras.

A Ultrafiltração Inline Metrohm também pode ser combinada com outras técnicas MISP mencionadas em parte 1 desta série. Adicionar a Técnica de Injeção de Loop Parcial (MiPT) inteligente da Metrohm ou a Diluição em Linha ao sistema IC pode preparar automaticamente cada amostra para ficar dentro da faixa de concentração calibrada. Essas técnicas de preparação de amostras são ferramentas poderosas que oferecem proteção adicional ao sistema, prolongam a vida útil da coluna de separação, economizam tempo significativo no laboratório e mantêm a manutenção e outros custos ao mínimo.

Diálise em linha Metrohm

Freqüentemente, a clarificação Carrez ou a diálise off-line são usadas para remover colóides, proteínas, gotas de óleo e muito mais de matrizes de amostras com altas cargas orgânicas. Amostras com esse tipo de matriz incluem sucos de frutas e vegetais, leite, fórmulas infantis e outros laticínios. Tradicionalmente, a gordura e as proteínas são precipitadas da amostra pela adição consecutiva do reagente Carrez I (hexacianoferrato (II) de potássio) e do reagente Carrez II (acetato de zinco). Após a precipitação, a solução é centrifugada e filtrada, e a solução límpida sobrenadante é injetada e analisada por IC. Este pré-tratamento envolve diversas etapas manuais e uma quantidade considerável de produtos químicos e equipamentos. Por outro lado, a Metrohm oferece uma solução automatizada e em linha para preparação de amostras nessas situações. A diálise em linha Metrohm é uma solução alternativa muito econômica para outros pré-tratamentos de amostras demorados e não requer o uso de reagentes químicos.

O Célula de diálise Metrohm de baixo volume (Figura 2) no centro desta técnica consiste em duas câmaras separadas por uma membrana de acetato de celulose, semelhante à configuração de célula e membrana usada para ultrafiltração em linha. No entanto, ao contrário do princípio da Ultrafiltração em Linha, o princípio do fluxo interrompido é aplicado com a Diálise em Linha. Isto permite que os analitos passem através da superfície da membrana por meio de difusão, enquanto os componentes prejudiciais da matriz, como partículas, óleo, gordura e proteínas maiores, são excluídos. Como a matriz é constantemente lavada, a incrustação da membrana é inibida e a formação de um bolo de filtração evitada, uma vez que não é aplicada pressão.

As famílias de IC 930 e 940 da Metrohm podem ser facilmente atualizadas com um kit para uso com diálise em linha. No entanto, o IC e o amostrador automático devem estar equipados com bombas peristálticas. A configuração do padrão técnico é mostrada em Animação 3.

Comparação entre esclarecimento de Carrez e diálise em linha Metrohm em amostras de leite

Uma investigação minuciosa foi realizada para comparar a eficiência de dois métodos de preparação de amostras para análise de amostras de leite por cromatografia iônica: diálise em linha e clarificação de Carrez. No geral, ambas as configurações do sistema IC produziram resultados comparáveis durante o período de teste de seis meses, onde foram feitas aproximadamente 2.000 injeções de amostras de leite.

Um dos parâmetros monitorados foi a pressão do sistema. Se elevado, pode indicar a presença de bloqueios ou degradação da coluna de separação. A pressão do sistema permaneceu muito estável durante toda a série de testes. Padrões de controle de qualidade também foram injetados em intervalos definidos e monitorados para verificar o desempenho da coluna. A diminuição do desempenho da coluna é indicada pelo desenvolvimento de formato de pico ruim e tendência à diminuição da resolução, resultando em valores de recuperação abaixo do padrão. Este parâmetro pode ser induzido se gordura, proteínas ou partículas entrarem na coluna de separação. No entanto, a série de testes mostrou que as recuperações dos padrões de controle de qualidade (cloreto, nitrato e nitrito) permaneceram bastante estáveis para ambas as configurações (Figura 3).

Quase não houve efeito na vida útil da coluna para ambas as configurações de IC. No entanto, a extensa comparação do método tradicional de preparação manual de amostras (esclarecimento de Carrez) com a diálise em linha Metrohm automatizada provou a eficácia deste último processo de membrana para proteger adequadamente o sistema analítico contra bactérias, proteínas, gordura e outros contaminantes, minimizando ao mesmo tempo o esforço laboratorial geral. esforço de trabalho e uso de produtos químicos. Mais detalhes sobre este estudo podem ser encontrados em nosso White Paper «Análise simplificada de produtos lácteos com Metrohm Inline Dialysis».

Como tal, a Metrohm Inline Dialysis provou ser a ferramenta ideal de preparação de amostras para produtos lácteos, como amostras de leite. Ele pode ser aplicado a uma ampla variedade de amostras de alimentos, mas também a amostras desafiadoras em outros setores industriais, como bioquímica, combustíveis e produtos farmacêuticos. Vários exemplos de aplicação para essas indústrias são compartilhados no final deste artigo.

Conclusão

Ambas as técnicas de preparação de amostras em linha baseadas em membrana descritas neste artigo (UF e diálise) são ferramentas poderosas que facilitam o trabalho repetitivo de laboratório. Não só isso, eles também ajudam a proteger o sistema de CI, ao mesmo tempo que reduzem os custos gerais de análise e a quantidade de produtos químicos utilizados. No entanto, a matriz da amostra é o tomador de decisão final sobre a escolha da ultrafiltração em linha Metrohm ou da diálise em linha.